Проницаемость
ультразвука бумагой изменяется при впитывании жидкости.
·
Образовавшиеся
включения воздуха в бумаге, которые вызваны неравномерным впитыванием
меловальной пасты, приводят к рассеиванию ультразвукового сигнала, и его
интенсивность снижается.
3. Типы
кривых
3.1 Бумага-основа
Принимая во внимание сдвиговые усилия и импульсы давлений, которые имеют место
во время нанесения покрытия, поверхностная пористость бумаги-основы играет первостепенную
роль в зазоре валов или шабере наносящего устройства, в то время как в первый
момент контакта степень проклейки оказывает второстепенное влияние.
Поверхностную пористость бумаги можно качественно оценить при помощи анализатора
динамического впитывания PDA с модулем «Коатинг», используя, в качестве тест-жидкости,
воду (с не клееной основой), 15 % изопропиловый спирт (с проклеенными основами)
или соляную кислоту (с основами,содержащими карбонатный наполнитель), например:
Два образца не клееной бумаги-основы БДМ 1 и БДМ 2 подвергаются детальному
исследованию. На обеих машинах применяется одинаковая массаподготовка, но разная
прессовая часть (на машинах установлено три и четыре мокрых пресса
соответственно). Бумага, полученная на этих машинах, имеет разную поверхностную
пористость и по-разному ведет себя при нанесении мелованного слоя.
Рис. 7 Различия в структуре поверхности двух бумаг-основ
для легкого
мелования (LWC), данные получены на анализаторе динамического
впитывания PDA с модулем «Коатинг», тестирующая жидкость - вода
Как правило, для не клееных бумаг-основ применимо следующее утверждение:
Чем больше плечо или пик на кривой в первые несколько миллисекунд контакта,
тем более мелкопористая поверхность бумаги (см. рис.8).
Рис. 8
Другой пример, известно, что края бумажного полотна обычно имеют более сомкнутую
поверхность по сравнению с его серединой. Похожий вид кривых применим для
клееных основ при взаимодействии с раствором изопропилового спирта. Впитывание
в этом случае, вызвано снижением поверхностного натяжения, и будет определяться
только структурой поверхностных пор.
Для клееных основ, с целью определения содержания карбонатного наполнителя на
поверхности бумаги, можно использовать соляную кислоту (pH 1.2).
Рис. 9
Примечание: исследование меловальной пасты для нанесения на картон см. пункт
7.4.!
3.2 Моделирование взаимодействий меловальной пасты с разными
типами бумаг-основ и их влияние на интенсивность проходящего УЗ-сигнала
3.2.1 Динамическое взаимодействие основы для
мелования, например LWC (глубокая и офсетная печать), с меловальной
пастой
1. Неоптимизированная меловальная паста:
Меловальная
паста с
агломератами
пигментов
(для упрощения не
показаны связующие и сгустители)
Фильтровальный
слой: неоднородный
из-за
агломератов пигментов
удерживаемый
бумагой воздух
впитавший
слой бумаги
сухой
слой бумаги
Рис. 10
1я фаза (I)
Быстрое, но неоднородное впитывание меловальной пасты на поверхности основы
Þ образование относительно больших зон удерживаемого воздуха Þ усиление рассеивания ультразвука Þ ослабление
интенсивности передачи ультразвука Þ быстрое
падение интенсивности сигнала.
2я фаза (II)
После закрепления пасты, из-за барьерной функции фильтровального слоя, происходит
замедление впитывания Þ снижение интенсивности сигнала.
Рис. 11
Следствия: из-за образования агломератов,
особенно более грубой фракции (зачастую имеет место с акрилатными сгустителями из-за
образования мостичковых связей) с относительно высоким содержанием свободной воды
между пигментами, дополнительно, из-за сгущения жидкой фазы (например, с КМЦ), медленное
удаление воды из пор, заполненных пастой, что приводит к более глубокому впитыванию
меловальной пасты в основу и меньшему закреплению в зоне контакта.
Неравномерное впитывание пасты и мелкодисперсной фракции из-за неоднородной
структуры пор.
2. Оптимизированная меловальная паста:
Меловальная
паста с
низкой
агломерацией пигментов
Однородный
фильтровальный слой
из-за
низкой агломерации пигмента
впитавший
слой бумаги
сухой
слой бумаги
Рис. 12
1я фаза (I)
Быстрое и однородное впитывание преимущественно водной фазы пасты в поверхность
с последующим закреплением Þ отсутствие или незначительное удержание воздуха Þ отсутствие или очень невысокое рассеивание ультразвука Þ усиление интенсивности приема ультразвука впитавшим слоем бумаги Þ усиление интенсивности сигнала
2я фаза (II)
Следующее за закрепление, медленное впитывание водной фазы из-за образования
плотного фильтровального слоя, поэтому происходит дальнейший рост интенсивности
сигнала Þ после образования воздушных включений из-за неоднородного переноса жидкой фазы
Þ усиление рассеивания ультразвука Þ падение
интенсивности сигнала
Рис. 13
Следствия: при наличии относительно
небольшого количество свободной воды, как например, в добавке “Acroflex” компании CTP (низкая вязкость водной
фазы и низкая способность образовывать агломераты пигментов), происходит быстрое
удаление воды и, следовательно, быстрое закрепление пасты с ее неглубоким и
однородным впитыванием в поверхность основы с последующим закреплением.
3.2.2 Подмелованная
основа в динамическом контакте с меловальной пастой
Первая фаза (сразу же после момента контакта)
Неоптимизированная меловальная паста:
Q Жидкая
фаза меловальной пасты
Неоднородный
фильтровальный слой
из-за
коагуляции пигментов
Подмелованный
слой с образовавшимися,
из
– за неоднородного впитывания, воздушными
включениями
Пропитанный
подмелованный слой
с
воздушными включениями
сухой
слой бумаги
Рис. 14
Образование относительно большого количества воздушных включений, вызванное
неоднородным впитыванием водной фазы в подмелованный слой бумаги Þ усиление рассеивания ультразвука Þ падение
интенсивности сигнала Þ образование пористого фильтровального слоя
Рис. 15
Следствия: образование агломератов,
неоднородная структура пор подмелованного слоя, как результат плохого формования
бумаги-основы или неудовлетворительной адаптации подмелованного слоя к данной структуре
бумаги, неудовлетворительная адаптация последующего покрытия к данному
(неоднородному) подмелованному слою.
Результат: неоднородное
покрытие и пятнистость при печати.
Оптимизированная меловальная
пасты:
Жидкая
фаза меловальной пасты
Однородный
фильтровальный слой
вследствие
низкой способности к коагуляции
Однородно
пропитанный
подмелованный слой
Сухой
слой бумаги
Рис. 16
Отсутствие или незначительное образование воздушных включений вследствие однородного
впитывания водной фазы в подмелованный слой Þ слабое рассеивание ультразвука Þ усиление
передачи ультразвука пропитанным слоем бумаги Þ усиление интенсивности сигнала Þ формование
однородного фильтровального слоя с оптимальной плотностью.
Рис. 17
Следствия: незначительная или
полное отсутствие агломерации пигментов в меловальной пасте, однородная
структура пор подмелованного слоя и оптимальная адаптация меловальной пасты к
подмелованному слою.
Результат: однородное покрытие,
отсутствие или незначительная облачность печатного оттиска.
Вторая фаза (доли секунда после контакта)
Неоптимизированная меловальная паста:
Жидкая
фаза меловальной пасты
ая
Неоднородный
фильтровальный слой
из-за
коагуляции пигментов