306
ZUŠLECHOVÁNÍ
8. ZUŠLECHOVÁNÍ PAPÍRÙ, KARTONÙ A LEPENEK (PRO VÝROBU OBALOVÝCH MATERIÁLÙ A OBALÙ) Na papíru, kartónu a lepenkách jsou pøi výrobì obalových materiálù a obalù požadovány rùzné obalovì funkèní vlastnosti, které tyto papírenské materiály vyrábìné z pøírodních surovin mohou plnit jen èásteènì. Podíl papírenských materiálù na výrobì obalù ve svìtì, v porovnání k podílùm jiných obalových materiálù, pøedstavuje stále nejvìtší podíl. V rozvoji obalové techniky se uplatòují stále vìtší požadavky na ochranné funkce obalù proti kvalitativním a kvantitativním ztrátám baleného zboží, proti vlivùm pùsobení klimatických podmínek, proti vlivùm i pøi ochranì prostøedí proti škodlivým úèinkùm baleného zboží. Nìkteré z tìchto požadavkù plní papírenské materiály jen v malém rozsahu. Proto se musí pro plnìní uvedených obalovì funkèních vlastností zušlechovat. Technologie jejich zušlechování mùže jejich vlastnosti pro požadované úèely zlepšovat, nebo je v požadovaném rozsahu dosáhnout. Zušlechování papírù, kartonù a lepenek pro obalové úèely se provádí: (obr. 249) ! impregnováním, ! natíráním, ! vrstvením Poznámka: Zušlechování papírù, kartónù a lepenek se provádí také pro zlepšení potiskovatelnosti, pro dekorativní úèely, pro izolaèní úèely i pro hygienické úèely. Technologie zušlechování papírenských materiálù pro tyto úèely zajišují pøevážnì podniky papírenské prvovýroby a specializované závody v tomto oboru. Tito dodávají výrobcùm obalových materiálù a obalù èetné druhy zušlechtìných materiálù pro obalové úèely, jejichž výrobu zajišují racionálnì a ekonomicky v pøímé návaznosti na prvovýrobu. Informace o tìchto materiálech patøí do oblasti nauky o materiálu a tato kapitola se jimi nezabývá.
a
b Obr. 249 Zpùsoby zušlechování papírù, kartónù a lepenek a - impregnováním, b - natíráním a vrstvením
Z obrázku je patrné, že pod uvedené pojmy se rozumí: ! impregnování - technologické postupy pøi kterých se èásteèky beztvaré impregnaèní hmoty (taveniny) napouští do vláknité struktury papíru a impregnují ho,
ZUŠLECHOVÁNÍ
307
! natírání - technologické postupy pøi kterých se na plošný útvar zušlechovaného materiálu nanáší èásteèky beztvaré hmoty, ze které se v koneèné úpravì vytvoøí uzavøený souvislý nátìr, ! vrstvení - technologické postupy, pøi kterých se na základì termoplastických vlastností vrstvené hmoty, vytvoøí na povrchu vrstveného materiálu souvislá vrstva, která s ním tvoøí spoleèný útvar. (vrstvení se liší od postupu slepování vrstev materiálu pojednané v pøedcházející kapitole tím, že termoplastická vrstva v pøípadì slepování vrstev materiálu plní funkci lepidla, kdežto u vrstvení vytváøí samostatnou vrstvu, která laminátu dává funkèní vlastnosti). Mezi uvedenými postupy impregnování a natírání, jakož i mezi vrstvením a slepováním vrstev, se rozvojem zušlechovací techniky i zdokonalováním vlastností používaných zušlechovacích materiálù, pùvodní hranice v nìkterých hlediscích propojují. Zušlechováním papírù, kartonù a lepenek pro obalové úèely, jak v papírenské prvovýrobì, tak i u výrobcù obalù se vybavují požadovanými vlastnostmi. Jsou to: ! odolnost proto vlhkosti, ! nepropustnost pro vodu a vodní páry, ! nepropustnost pro plyny (N , O , CO ), 2 2 2 ! nepropustnost pro tuky, ! nepropustnost pro aromatické látky, ! adhezivní a dehezivní vlastnosti, ! nehoølavost a antikorozivní vlastnosti, ! fungicidní, baktericidní a insekticidní pùsobení, ! lesk, odrážení dopadajícího svìtla K zušlechování papírenských materiálù pro dosažení uvedených vlastností se používají rùzné materiály upravené jako disperze, roztoky nebo taveniny. Bariérové vlastnosti se dosahují natíráním smìsmi polymerizátù, vrstvením polyolefinù, impregnováním vosky, mikrovosky nebo hotmelty. Adhezivní vlastnosti dodávají rùzné druhy lepidel, dehezivní vlastnosti - silikony. Pro dosažení ostatních ochranných vlastností se používají inhibitory, fungicidní, baktericidní a insekticidní látky. Vysoký lesk a odrážení dopadajícího svìtla, poskytují zušlechovací laky a pokovovací materiály. Technologické procesy impregnování, natírání a vrstvení se provádí : ! zušlechováním materiálù (napø. natírané, vrstvené nebo impregnované papíry) ! zušlechování obalových polotovarù (napø. natírání nebo impregnace krabicových pøíøezù) ! zušlechování prostorových obalù (napø. impregnování kelímkù a pohárkù). Sled technologických postupù v tìchto procesech je zpravidla následující: ! dávkování zušlechovacího materiálu ! nanášení na zušlechovaný materiál ! sušení, chlazení, tuhnutí Zušlechování papírù, kartonù a lepenek pro obalové úèely se provádí buï na samostatných
308
ZUŠLECHOVÁNÍ
zušlechovacích strojích, nebo na kombinovaných strojích u kterých je zušlechování jedním z postupù sestavy jednotek výrobního procesu. Pøíkladem takové kombinace jsou více barvové hlubotiskové, nebo flexotiskové stroje, na kterých je po provedeném potisku v dalším sledu na samostatné zušlechovací jednotce vybavené sušením i chlazením, provádìno lakování, natírání (i ražení) potištìného pásu. Postup zušlechování se používá i u kombinovaného stroje na výrobu vlnité lepenky, kdy se zušlechuje buï jedna z vrstev lepenky, nebo i vyrobená lepenka.
8.1. IMPREGNOVÁNÍ Impregnování je postup zušlechování papírù a kartónù, pøi kterém se nanáší parafin, vosk a voskové kompozice s plastickými hmotami, z taveniny na zušlechovaný materiál. Impregnaèní prostøedek proniká do vláknité struktury zušlechovaného materiálu, èímž ho vybavuje bariérovými vlastnostmi. Impregnování vosky a parafíny bylo jedním z nejstarších zpùsobù zušlechování papíru pro balení potravináøských výrobkù (cukrovinek, másla a jiných). Jejich nevýhodou však byla nedostateèná pružnost a praskání v linkách ohybu, které zhoršovalo jejich bariérové vlastnosti. Tento nedostatek se postupnì odstranil modifikaèními úpravami parafínù polymerními látkami, pryskyøicemi i jinými pøísadami. Rùznými kombinacemi tìchto materiálù vznikly tavné smìsi zvané hotmelty, které po utuhnutí dávají zušlechtìným materiálùm vlastnosti podobné plastùm, pøi zachování výhod voskových tavenin (snadnou zpracovatelnost vzhledem k nízké viskozitì v roztaveném stavu). Rùznì upravené taveniny zlepšují vlastnosti zušlechovaných papírù, kartonù a lepenek, zejména lesk, parotìsnost, odolnost vùèi olejùm, tukùm, proti blokování, nepropustnost pro plyny a pachy, ale i pro tepelné spojování. Upravené taveniny plní rovnìž funkci tavných lepidel. Pro nanášení voskù a jejich smìsí z tavenin jsou rozhodující tyto faktory: ! ! ! !
tavná teplota a viskozita pøi tavné teplotì, vlastnosti nosného materiálu, zejména struktura povrchu a pórovitost, složení a vlastnosti tavné smìsi, technika nanášení.
Tyto faktory ovlivòují proces impregnace i vlastnosti impregnovaných materiálù. Technika nanášení se liší podle typu a vlastností voskové kompozice, podle požadovaných vlastností a úèelu použití impregnovaných materiálù. Impregnování papíru se provádí nejèastìji rotaèním zpùsobem, odvíjením z kotouèe a navíjením impregnovaného papíru do kotouèe, nebo se taveninou zušlechují lepenkové pøíøezy a výseky na krabice, nebo dnes již v omezené míøe kartónové pohárky a kelímky. Pøi impregnaci papírových pásù z kotouèù na parafinovacích strojích se používají rùzné soustavy vodicích, nanášecích, v taveninì noøících, odmaèkávacích a chladicích válcù, které prùbìžnì provádìjí celý proces impregnace a koneènou úpravu impregnovaného materiálu. Podle zpùsobù impregnace se rozlišuje jednostranné napouštìní pomocí válcového
IMPREGNOVÁNÍ
309
nanášení, dvoustranné napouštìní s válcovým nanášením, ponoøováním materiálu do taveniny impregnaèní hmoty a odmaèkávání válci. Principy impregnace znázoròuje obr. 250. Impregnování se provádìlo a provádí na impregnaèních strojích, které zušlechovaný pás papíru odvíjejí z kotouèe, impregnují ho nìkterou ze znázornìných kombinací soustav válcù a po jeho impregnaci a vychlazení, ho navíjejí do kotouèe. Schematické znázornìní technologického principu impregnovacího stroje pro oboustranné (i jednostranné) impregnování (zvaný Multimelt), který se ve výrobní praxi používá je znázornìn na obrázku è. 251.
b
a
e d Obr. 250 Principy impregnování papíru a kartónù a - úprava soustavy válcù pro jednostranné nanášení impregnaèní taveniny, b - úprava soustavy pro jednostranné i dvoustranné nanášení a odmaèkávání impregnaèní taveniny, c - impregnování ponorem v impregnaèní taveninì a odmaèkávání taveniny odmaèkávacími válci, d - jednostranné nanášení impregnaèní taveniny, e - soustava pro jednostrannou a dvoustrannou impregnaci c
Impregnováním se upravoval povrch kelímkù a pohárkù vyrábìných z tzv. kelímkových kartonù. Zhotovené kelímky na potraviny nebo pitné pohárky se povrchovì zušlechovaly ponorem v taveninì voskù nebo postøikem. Vyhøátím a následným chlazením se dosáhlo impregnace zajišující nepropustnost tekutin, tukù a jiných potravin. Tato technologie byla postupnì nahrazena výrobou kelímkù a pitných pohárkù z povrchovì zušlechtìných potravináøských kartonù, zušlechovaných pøímo u papírenských výrobcù. Ojedinìle se používal zpùsob impregnování lepenkových pøíøezù na krabice nebo lísky z vlnitých lepenek pro balení ovoce a zeleniny, masa a mastných výrobkù.
310
ZUŠLECHOVÁNÍ
8 1
7
6 9 5
3 2
4 Obr. 251 Schéma stroje na impregnování papíru 1 - odvíjení papíru z kotouèe, 2 - odvíjený papír, 3 - vodící válce, 4 - vyhøívaná nanášecí vana, 5 - vyhøívané vodicí a lisovací válce, 6 - vyhøívaný napínací válec, 7 - vodicí válec, 8 - chladicí válec, 9 - navíjení impregnovaného papíru. Na stroji s vyhøívanou licí hlavou, tavenina impregnaèní látky vytváøela kalibrovanou štìrbinou litou clonu, která protékala mezerou mezi dvìma následnými dopravníky. Krabicový pøíøez po nich pøepravovaný byl touto clonou povrchovì zušlechtìn taveninou, která èásteènì vnikla do struktury lepenky a ztuhnutím vytvoøila bariérovou vrstvu. Tento technologický zpùsob byl postupnì nahrazen zušlechováním vrstvy vlnité lepenky pøímo pøi její výrobì. Parafíny a jejich smìsi se na kotouèových zuštechovaný materiál nanášejí pøi teplotì 110 - 130 °C pøi rychlosti 50 až 120 m/min. Pro impregnování se používaly a používají impregnaèní látky z tavenin, z roztokù v organických rozpouštìdlech, z vodních roztokù a emulzí. Jsou to parafíny, mikrokrystalické vosky, ethylen, vinylacetát a jeho kopolymery, polyetylen (i modifikovaný), terpenové, kalafunové a alkydové pryskyøice, polyisobutylen, butyl - kauèuk, latexy i jiné látky. Obalové materiály zušlechované impregnací byly postupnì nahrazovány fóliemi plastù, hliníkovou fólií a jejich lamináty s papírem a kartónem. Pro balení cukrovinek, nìkterých potravináøských výrobkù, náøadí, èepelek, keramických dlaždic, se impregnováním zušlechtìné papíry používají dodnes.
8.2. NATÍRÁNÍ Natíráním se povrchovì zušlechují papíry a kartóny polymerními i nepolymerními materiály, které nátìrem na jejich povrch vytváøejí souvislý film. Ten jim podle druhu použitého
NATÍRÁNÍ
311
zušlechovacího materiálu dodává obalovì funkèní vlastnosti. Jsou to odolnost vùèi vodì, tukùm, olejùm, chemikáliím, nepropustnost pro vodní páry, tuky, oleje, plyny a pachy. Jsou hygienicky nezávadné, mají vysoký lesk nebo matný povrch, lze je spojovat teplem a tlakem. Mohou rovnìž získat antiadhezívnost k jiným materiálùm. Dosažení uvedených vlastností nebo jejich kombinace se øídí skladbou a vlastnostmi nanášecí smìsi, technikou natírání a úèelem použití zušlechtìných materiálù. Velmi dùležitou vlastností materiálu pro zušlechování natíráním je jeho dobrá adhezivnost pro nátìrové hmoty. Ta se projevuje èásteènou sorbcí nátìrové hmoty do povrchu natíraného materiálu a vytvoøením souvislé vrstvy nátìru. Zušlechování papíru a kartónu natíráním pro obalové úèely se provádí nátìrovými látkami a to: ! jejich roztoky v organických rozpouštìdlech, ! jejich vodnými disperzemi.
8.2.1. Natírání roztoky v organických rozpouštìdlech Nátìry papíru a kartónu roztoky polymerních i nepolymerních látek v organických rozpouštìdlech (obecnì nazývané laky), vytváøejí na jejich povrchu zpravidla husté kompaktní filmy v širokém rozsahu plošných hmotností. Nátìrovými látkami jsou plastomery i elastomery, termosetické pryskyøice, rozpouštìné ve vhodných rozpouštìdlech s pøidáním dalších látek (zmìkèovadel, modifikátorù, filmotvorných látek), které proces natírání usnadòují, stabilizují a pøispívají k dosažení žádoucích vlastností filmu. Natírání látkami v organických rozpouštìdlech je technicky pomìrnì snadné a utváøení filmu na povrchu papíru probíhá velmi rychle, odpaøením organického rozpouštìdla. Pro rozpouštìní zušlechovacích látek se používá široká škála organických rozpouštìdel na bázi alkoholù, ketonù, esterù, toluenù, xylonù a pod. Nejèastìji se používá kombinace nìkolika rozpouštìdel. Hlavní pøedností použití ogranických rozpouštìdel je možnost aplikace vìtšiny polymerních látek. Natírání látkami v organických rozpouštìdlech se provádí na kotouèových natíracích strojích, které sestávají z odvíjení zušlechovaného materiálu z kotouèe, ze soustavy vodicích, nanášecích, pøenosných válcù a dávkovacích prvkù v rùznì uspoøádaných natíracích systémech, dále pak sušícími jednotkami, chladicími válci a navíjením zušlechtìného papíru nebo kartónu do kotouèù. Stroje dosahují výrobní rychlosti až 200 m za minutu a plošná hmotnost nánosu zušlechovaní látky se pohybuje mezi 0,2 až 40 g m-2 . Rùzné principy zpùsobu natírání soustavou natíracích válcù a prvkù jsou znázornìny na obr. 252. Sušení nátìrù z organických rozpouštìdel se provádí konvenèním zpùsobem v sušících jednotkách natíracích strojù pøímým kontaktem s vyhøívanými válci, infraèerveným záøením i vysokofrekvenèním ohøevem. Vyhøívání sušící jednotky se zajišuje parou, olejem nebo plynem.
312
ZUŠLECHOVÁNÍ
Úkolem sušící jednotky je dosáhnout rychlého ohøevu sušeného materiálu, t. j. papíru a filmu polymerní látky a potøebné teploty pro odpaøení organických rozpouštìdel. Teplota a doba ohøevu nánosu závisí na systému sušení, viskozitì a koncentraci roztoku, typu rozpouštìdla a tloušce filmu nánosu. Moderní sušící systémy umožòují dokonalou regulaci sušícího procesu a tím i dosažení tvorby dokonalého filmu s žádoucími vlastnostmi. V souèasné dobì se vhodnì používá nanášení rastrovaným válcem (obr. 253) v rùzných kombinacích na upravených lakovacích jednotkách hlubotiskových a flexotiskových strojù. Ty jsou vybaveny mìnitelnou soustavou pøenášecích válcù a intenzivním sušením. Na tìchto jednotkách se natírání látkami z organických rozpouštìdel provádí následnì po potisku (ètyømi i více barvami). Lakovací jednotky kombinovaných hlubotiskových nebo flexotiskových strojù jsou upraveny pro natírání pøímo ze stíraného rastrového válce nebo i nepøímo pøes pøenášecí válec. Kombinace potisku a následného zušlechování natíráním na zušlechovacích jednotkách tiskových strojù, racionalizuje výrobu potištìných obalových materiálù a zaèíná se øadit na èelné místo v zušlechování papíru a kartónu pro obalové úèely. Výrobci tiskových lakù nabízejí dnes celou øadu nejrùznìjších druhù zajišujících nejen lesk a ochranné krytí potisku, ale i pro povrchové zušlechování potištìných materiálù, kterými se provádí úpravy potištìných papírù pro obalovì funkèní úèely. Vlastnosti natíraných papírù zušlechovaných natíráním rùznými typy roztokù v organických rozpouštìdlech t. j. nitrocelulózy (NC), polyvinylidenchloridu (PVDC), polyvinylacetátu (PVAC), polyuretanu (PUR), melaminových pryskyøic (MP) a fenolových pryskyøic (F), charakterizuje následující tabulka:
Typ
Rozpouštìdlo
Hmot. koncentrace %
Teplota tání °C
Užitná tepl. °C
Svaø. tepl. °C
a/b *)
NC
ketony, alkoholy, estery
10 - 30
100
50
120
0,5/-
PVDC methylethylketon, toluen
10 - 20
80
70
120 - 150
2,0/5,0
PVAC estery, ketony, alkoholy
10 - 30
60
60
100 - 120
50/100
PUR
butanol
80 -100
-
80
-
voda
20 - 40
-
90
-
etanol, aceton, voda
20 - 50
70
70
-
MP F
*) Propustnost filmu tlouštky 5 mikronù, pøi relativní vlhkosti: a = vodních par pøi 20 °C a relativní vlhkosti 35%, g m-2 24 hod -1 b = vzduchu pøi 20 °C a tlaku 101,325 kPa, cm3 m-2 24 hod-1
NATÍRÁNÍ
3
3
3 2
1
a
313
1
1
2
2
c
b
2
3
1
3 2
1
e
d
Obr. 252 Principy natírání soustavou válcù v natíracím stroji a - soustava soubìžných natíracích válcù (1 - odtlaèovací válec, 2 - nanášení válec. 3 - protitlakový válec), b - soustava nanášecího a protibìžného tlakového válce (1 - odtlaèovací válec, 2 - nanášení válec. 3 - protitlakový válec), c - soustava nanášecího válce s rotujícím stíraným dávkovacím egalizaèním válcem a protibìžným tlakovým válcem (1 - nanášecí válec, 2 - rotující, stíraný a egalizaèní válec, 3 - protitlakový válec), d - soustava nanášecího stíraného rastrového válce, noøeného v nátìrovém roztoku a soubìžného protitlakového válce (1 - rastrový stíraný nanášecí válec, 2 - protitlakový válec, 3 - stìraè), e - soustava s rotujícím stíráním natíracího válce, který natírá zušlechovaný pás vedený soustavou vodicích válcù a egalizaci nátìru provádí rotující váleèek se spirálovým povrchem (1 - nanášecí válec, 2 - rotující, stíraný dávkovací válec, 3 - spirálový egalizaèní váleèek)
1
2 5 3
a
4
b
c
d
Obr. 253 Princip natírání nepøímým pøenosem z rastrového válce 1 - tlakový válec, 2 - pøenášecí válec s gumovým povlakem, 3 - rastrový válec, 4 - stìraè (positivní v poloze soubìžné s rotací, negativní v poloze proti rotaci), 5 - plnicí raklová komora, a - princip nepøímého pøenášení nátìru ze stíraného rastrového válce pøes pogumovaný pøenášecí válec, soubìžnou jejich rotací, b - stejná sestava válcù (viz a), avšak s protibìžnou rotací pøenášecího válce proti tlakovému válci, c - stejná sestava válcù (viz a), nanášení nátìrové smìsi raklovou komorou (namísto èerpání ponorem rastrového válce), d - princip nepøímého pøenášení z rastrového - nestíraného válce, se soubìžnou rotací válcù
314
ZUŠLECHOVÁNÍ
8.2.2. Natírání vodnými disperzemi Zušlechování papíru a kartónu disperzemi se provádí nanášením vodných disperzí polymerních látek (plastomeru), nebo latexù syntetických kauèukù (elastomeru), které po egalizaci nánosu a odpaøení disperzního prostøedí - vody, vytváøejí na jejich povrchu souvislý film. Aplikace polymerních látek ve formì vodné disperze (latexu) pro natírání má v porovnání k natírání roztoky polymeru v organických rozpouštìdlech urèité výhody i nevýhody. K výhodám patøí nižší ceny disperze, snadné nanášení na papír, vìtší podíl sušiny, široký rozsah viskozity a vhodné tokové vlastnosti. Zajišuje dobrou odolnost vùèi vodì, olejùm, tukùm a chemikáliím, fyziologickou nezávadnost, malou propustnost pro vodní páry, tuky a plyny. Má dobrou adhezi k papíru a pøi sušení nátìru je menší nebezpeèí požáru. K nevýhodám se øadí menší mechanická stabilita, menší odolnost vùèi nízkým teplotám, horší transparentnost a lesk filmu nátìru. Pøi natírání je tøeba delší proces sušení. Disperzemi polymerù se zušlechují sulfitové a sulfátové balicí papíry, jednovrstvé i vícevrstvé kartóny a lepenky. Zušlechované materiály mají vykazovat vìtší pevnost za mokra. Mohou být nehlazené i hlazené a pøi velkých nárocích na bariérové vlastnosti jsou vhodné papíry nepromastitelné. Disperze nebo emulze polymerních látek mohou být pøipraveny buï pøímým rozpouštìním polymeru v rozpouštìdle, a pak dispergovány ve vodì, nebo èastìji v emulzní polymeraci. Disperze lze pøipravit jako nátìrové smìsi polymerù ve velmi širokém rozsahu funkèních vlastností filmù a tím i vlastností zušlechtìných papírù. Nátìrové disperze polymeru jsou vnitønì mìkèené a bez zmìkèovadel vytváøí film svými vlastnostmi. Ty, které tyto vlastnosti nevykazují, se mìkèí zmìkèovadly. Zmìkèovadla zlepšují filmotvornost, pružnost a tažnost filmu, ale snižují mechanickou pevnost a chemickou odolnost. K regulaci viskozity disperzí a tím jejich tokových vlastností se používají zahušovací prostøedky (tzv. modifikátory) na bázi derivátù celulózy, kasein, modifikované škroby, algináty. Bariérové vlastnosti filmu se zlepšují pøídavkem voskové emulze. Pro omezení pìnìní disperze pøi nanášení se používají odpìòovací prostøedky, nejèastìji na bázi silikonù. Snížení lepivosti se dosahuje pøídavkem syntetických pryskyøic nebo organických pigmentù. Pøi natírání vodnými disperzemi je možná úprava viskozity v širokém rozsahu. Tím je dána volba správné techniky nanášení. Nejèastìji používaným zpùsobem je válcové nanášení disperze a egalizace nátìru vzduchovým stìraèem. (obr. 254) Vzduchový stìraè plní funkci buï v urèitém rozptylu - nazývaný "vzduchový kartáè", nebo v soubìžném tryskání vzduchu - zvaný "vzduchový nùž - stìraè" (obr. 255). Stroje pro natírání vodnými disperzemi používají rùzné principy soustav nanášecích a natíracích válcù s egalizací nátìru vzduchovým stìraèem (obr. 256). Válcové nanášení s egalizací vzdušným stìraèem se používá pro disperze málo a støednì viskózní. Disperze s vìtší viskozitou se natírají válcovou soustavou. Proces sušení pøi natírání vodnými disperzemi má rozhodující význam pøi vytváøení souvislého filmu s požadovanými vlastnostmi. Probíhá ve tøech stádiích: ! zakotvení nánosu a jeho pøedželatinace infraèerveným záøením, ! vlastní sušení a želatinace (tryskové sušení horkým vzduchem), ! vytvoøení kompaktního filmu (infraèerveným záøením).
NATÍRÁNÍ
315
2
1
Obr. 254 Válcové nanášení disperze s egalizace nátìru vzdušným stìraèem 1 - nanášecí válec, 2 - vzdušný stìraè
a)
b)
Obr. 255 Schéma vzduchového stìraèe a - stìraè s neúmìrným proudem vzduchu (kartáè), b - stìraè s umìrnìným proudem vzduchu (nùž)
g
b
a
d
c
e
f h
Obr. 256 Schématické znázornìní rùzných soustav nanášecích a natíracích válcù s egalizaci nátìru vzdušným stìraèem a - soubìžný jednoválcový nanášecí systém, b, c - soubìžné dvouválcové nanášecí systémy, d - soubìžný tøíválcový nanášecí systém, e - soubìžný tahový dvouválcový nanášecí systém, f, h. soubìžný jednoválcový nanášecí systém s pøítlaèným válcem, g - jednoválcový tryskový nanášecí systém.
316
ZUŠLECHOVÁNÍ
8
8
5
4
7
3 1
6
2
Obr. 257 Schéma natíracího stroje se vzdušným stìraèem 1 - nanášecí vana, 2 - nanášecí válec, 3 - sbìrná vana pro vzdušný stìraè, 4 - vzdušný stìraè, 5 - sušící tunel, 6 - pøítlaèný válec, 7 - chladící válec, 8 - infraèervené záøièe. Chlazení se provádí pomocí jednoho nebo dvou chladicích válcù. Funkèní schéma stroje pro natírání papíru a kartónu vodnými disperzemi s egalizací nátìru vzdušným stìraèem znázoròuje obr. 257. Pøi tomto principu je disperze nanášena natíracím válcem z nanášecí vany, egalizaci nátìru realizuje vzdušný stìraè, který nadbyteènou disperzi stírá do sbìrné vany. Pás s egalizovaným nátìrem je dále vystaven ohøevu infraèervenými záøièi a veden do sušicího tunelu. Po vysušení je koneènì tepelnì upravován infraèervenými záøièi. Vysušený je následnì chlazen pøítlakem k chladicímu válci a vychlazený k navíjení. Natírací stroje dosahují rychlosti až 250 m za minutu. (Technická rychlost novìjších strojù je až 300 m za minutu) Plošná hmotnost nátìru 6 - 15 g m-2. Papíry natírané vodnými disperzemi mají nejvìtší uplatnìní v obalové technice, kde se využívají jejich vynikající obalovì funkèní vlastnosti (nízká propustnost pro vodní páry, tuky a aróma, proti ultrafialovým paprskùm, snadné spojování teplem a tlakem v balicích procesech). Vlastností vysušených filmù vodných disperzí rùzných plastických hmot používaných pro zušlechování papírù t. j. polyvinylidenchloridu (PVDC), polyvinylchloridu (PVC), polyvinylacetátu (PVAC), polyakrylátu, polymetakrylátu (PMA), polyuretanu (PUR) a silikonu (SI) - uvádí následující tabulka:
Typ PVDC PVC PVAC PMA PUR S
Hmotnostní koncetrace % 50-55 45-50 40-50 45-50 40-45 10-30
Teplota tání o C 80 80 50 50 -
Užitná teplota o C 70 60 60 70-80 100 150
Svaøovací teplota oC 120-150 120-130 100-120 100-120 100 -
Propustnost *) vodní pára/vzduch 0,3-3 / 6 20 / 60 50 / 80 50 /100 -
*) Propustnost filmu tloušky 20 až 30 mikronù. Vodní pára pøi 20 °C a relativní vlhkosti 85 %, g m-2 / 24 hod. Vzduch pøi 20 °C a tlaku 100 kPa cm3 m-2 / 24 hod
NATÍRÁNÍ
317
Nanášení lepících a samolepících vrstev Nanášení lepících a samolepících vrstev se používá ve výrobì lepících a samolepících papírù. Zušlechování natíráním adhesivními prostøedky se dosahuje pøilnavosti pevného spoje s papírem, kartónem, nebo i s nepapírenskými materiály. Podle použitého druhu adhesivního prostøedku se rozlišují: ! papíry lepící zvlhèením lepivé vrstvy vodou (na bázi vodou rozpustných lepidel), ! papíry lepící teplem a tlakem (na bázi lepidel nerozpustných ve vodì) ! samolepící papíry (na bázi lepidel nerozpustných ve vodì a hotmeltù). Pro výrobu lepících papírù (lepících pásek) se používají pevné sulfátové papíry. Jako adhesivní prostøedky pro nátìry se používají: ! živoèišné klihy, škrobové deriváty, v menší míøe kasein, arabská guma a rybí klih, ! roztoky elastomeru a plastomeru v organických rozpouštìdlech, ! disperze plastických hmot, ! roztoky pøírodních i syntetických elastomerù, plastomerù i roztoky tavných smìsí na bázi voskù a plastù (hotmelty). Zvýšení mechanických vlastností lepících pásek pro balící úèely se dosahuje vyztužením textilními nebo sklenìnými vlákny. Pro nanášení vodou rozpustných adheziv se používají nìkolikaválcové nanášecí systémy, sestávající z brodného nanášecího válce a z pøenášecího válce. Dále pak z nanášecího válce a protitlakového válce, mezi nimiž je veden a natírán zušlechovaný papír. (obr. è. 258)
Tlouška nánosu lepidla na papíru se reguluje lineárním tlakem mezi nanášecím a protitlakovým válcem. Natírané látky se nanášejí vìtšinou pøi vìtší teplotì. Papír s nánosem lepící vrstvy je následovnì vysušován v sušícím tunelu s regulací teploty a rychlosti proudu vzduchu v jednotlivých jeho sekcích.
Po vysušení pøechází natøený papír na chladící válec a následovnì na tak zvané lámací zaøízení, které vyrovnává vnitøní pnutí lepícího nánosu. Lámání je provádìno pøes tyèe ve dvou smìrech a redukuje se jím kroucení a vlnìní nosného papíru po vysušení (zejména po nánosu a vysušení klihových a dextrinových lepidel). Pro výrobu teplem a tlakem lepitelných i samolepitelných papírù se používají roztoky elastomeru a plastomeru v organických rozpouštìdlech. Pro jejich nanášení na papír se používá rovnìž válcová nanášecí soustava. K vytvoøení adhesivního filmu dochází po odpaøení rozpouštìdla v sušárnì natíracího stroje. Rychlost natíracích strojù dosahuje až 250 m za minutu. Plošná hmotnost papírù se pohybuje mezi 40 - 90 g m-2, a plošná hmotnost nánosu je 18 až 30 g m-2.
318
ZUŠLECHOVÁNÍ
4
3 2 1
Obr. 258 Válcová soustava pro nanášení vysoceviskózních nátìrových látek a lepidel 1 - brodný nanášecí válec, 2 - pøenášecí válec, 3 - nanášecí válec, 4 - protitlakový válec.
Zušlechování vrstev vlnité lepenky Zušlechování vlnité lepenky se provádí za úèelem odolnosti proti vlhkosti baleného zboží a pøi skladování i proti vlivùm klimatických podmínek, jejichž vlivy, zejména zvýšená vlhkost zhoršuje její fyzikálnì-mechanické (ochranné) vlastnosti. Zušlechování proti tìmto vlivùm se provádìlo povrchovou úpravou lepenky (pøíøezù na krabice) impregnováním taveninami. Tento málo produktivní a výrobnì nákladný zpùsob byl postupnì nahrazen pøímým povrchovým zušlechováním papíru nebo kartónu, které tvoøí její krycí vrstvy natíráním disperzemi plastù pøímo na kombinovaném stroji pro výrobu vlnité lepenky. Natírací jednotka vestavìná do stroje pøed sušící èástí, natírá odvíjený pás krycí vrstvy soustavou ponorného, pøenášecího a protitlakového válce, disperzí. Pás s nátìrem disperze je veden do sušící èásti stroje, kde se tlakem vstupních lisovaných válcù pøilepuje jako krycí vrstva k dvouvrstvé vlnité lepence, která má na vrcholech vln nános škrobového lepidla. Prùchodem sušící èásti stroje se vysuší z nátìrové disperze voda a utuží se film povrchového nátìru krycí vrstvy. Odpaøí se i voda z lepidla a dojde k dobrému slepení dvouvrstvé vlnité lepenky se zušlechtìnou krycí vrstvou. Vzniká zušlechtìná tøívrstvá vlnitá lepenka (i pìtivrstvá nebo sedmivrstvá). (obr. 259) Zušlechtìním se získá odolnost proti vlhkost a vodním parám. Zlepší se i pevnostní vlastnosti lepenky za sucha. Na kvalitu výroby zušlechtìné lepenky má vliv druh lepidla použitého na slepování vrstev vlnité lepenky, množství nánosu lepidla na vrcholech vln dvouvrstvé vlnité lepenky, druh a vlastnosti použité disperze plastù, množství jejího nánosu, vzdálenost od nátìru ke vstupu do sušící èásti, teplota sušící èásti, jakož i povrchové vlastnosti vrstev lepenky. K natírání se používají nízkoviskózní disperze polyvinylidenchloridu i upravené disperzní nátìry v rùzných kombinacích nabízené rùznými specializovanými výrobci. Odolnost vlnité lepenky proti vlivùm vlhkosti se zajišuje také zpracováním krycích vrstev zušlechtìných ve hmotì pøímo pøi jejich výrobì v papírnách.
VRSTVENÍ
319
1 6 5 7 2
5 4
3
Obr. 259 Znázornìní principu zušlechování krycí vrstvy vlnité lepenky pøi její výrobì na kombinovaném stroji 1 - dvouvrstvá vlnitá lepenka vedená od zvlòovacího stroje, 2 - nanášení škrobového lepidla na vrcholy vln, 3 - odvíjecí krycí vrstva, 4 - soustava natíracích válcù disperzí, 5 - tlakové válce vstupu do sušící èásti, 6 - rotující plstìnec, 7 - zušlechtìná tøívrstvá vlnitá lepenka vedená v sušící èásti kombinovaného stroje na výrobu vlnité lepenky.
8.3. VRSTVENÍ (LAMINOVÁNÍ) Vrstvení - laminování, pøi kterém se na papíru nebo kartónu vytváøí z tavenin platických hmot jejich vychlazením a utuhnutím na povrchu, stejnomìrná vrstva plastu, která jim dodává významné obalovì funkèní vlastnosti. Vrstvením vzniká laminát. Vrstvení se od natírání liší tím, že pøi natírání vzniká povrchová vrstva na papíru, nebo kartónu, vzniklá nátìrem disperzemi nebo roztoky polymerù. Vláknitou strukturu základní podložky vlastnostmi nátìrù - pokrývá, zušlechuje ji hmota nátìru, èásteènì zakotvuje v jejich vláknité struktùøe a èástìènì pokrývá jejich povrch. Odpaøením rozpouštìdel a disperních pojidel, vzniká na jejich povrchu souvislý film. Vzniká natøený - zušlechtìný papír nebo kartón, vybavený obalovì funkèními vlastnostmi. Od slepování vrstev materiálu (pojednané v kapitole 7.) se liší tím, že pøi slepování se spojují dvì i více vrstev papíru, kartónu i lepenek lepidly, kterými jsou i taveniny. Spojením vrstev vzniká nový útvar - rovnìž laminát, který souètem vlastností slepených vrstev a lepidel, dodává útvaru vlastnosti i tvar, nového obalového materiálu. Zvláštní zpùsob vrstvení pøedstavuje technologický zpùsob vakuového pokovování povrchu papíru a kartónù (metalizace).
320
ZUŠLECHOVÁNÍ
8.3.1. Extruzní vrstvení Pøi extruzním vrstvení se granulát zušlechovacího polyméru nejprve roztaví ve šnekové extruzní komoøe, rotací šneku se tavenina vytlaèuje pøes vytlaèovací hubici v urèité šíøi, vytvoøí film, který spádem smìøuje do mezery mezi pøítlaèným a chladícím válcem, kterými je vrstvený materiál v extruderu veden. Kovový vodící válec je chlazený. Pøítlaèný válec je pogumovaný. (Jeho povrch je ochlazovaný) Okamžitým zchlazením filmu taveniny na povrchu zušlechovaného materiálu dochází ke ztuhnutí polymeru a k jeho fixaci v souvislé vrstvì - fólii, která s vrstveným materiálem vytvoøí laminát. Tlouška vrstvy vytlaèovaného filmu se upravuje odtahovou rychlostí vrstveného papíru a tlakem pøítlaèného válce. Extruze, podle druhu použitých tavenin - polymérù a jejich pøímìsí probíhá tìmito postupy: ! ! ! !
Mísení granulátù a pøísad a jejich plastifikace, tavením Vytvoøení filmu z taveniny Laminace filmu taveniny s nosnou vrstvou, Chlazení laminátu - ztužení taveniny na povrchu vrstveného materiálu
Funkèní schéma principu vrstvení taveninami polymerù na vrstvícím stroji - extruderu znázoròuje obrázek è. 260. Funkèní schéma hlavice extruderu s výtlaènou hubicí je znázornìno na obr. è. 261a. Hlavice ve znázornìném schématu je upravená pro vrstvení taveninou jednoho polymeru. Hlavice mùže být upravena pro nanášení dvou rozdílných druhù polymerù (obr. è. 261b), nebo i tøí rozdílných polymerù (obr. è. 261c), a to jednou výtlaènou hubicí. Sestava tøí rozdílných vrstev taveniny zvaná koextruze, je volena podle požadovaných funkèních vlastností, kterými se jednotlivé druhy polymerù vyznaèují. Pro koextruzi mùže být hlavice upravena tak, že se vrstvy polymeru spojují v hubici, nebo mohou být speciálnì upraveny pro vrstvení tavenin jednotlivých druhù polymerù jejich spojením v hlavici, pøed výtlaènou hubici. Povrch vrstveného papíru nebo kartónu (i jiných vrstvených materiálù s uzavøeným povrchem), musí být výrobcem (s omezenou èasovou uèinností), nebo pak po odvíjení pøed vstupem do extruderu, upravován odelektrizováním. Úprava se provádí elektronickým výbojem (koronou) pomocí vysokofrekvenèního zdroje, pøípadnì chemickou úpravou pomocí speciálního pøednátìru, pøímo v laminaèní lince (pùvodnì se úprava provádìla pøímým ohøevem plamenem plynového hoøáku, proti chlazenému válci). Úpravou povrchu (ionizací) se vytváøí podmínky pro dokonalé pøilnutí vrstvy taveniny k povrchu vrstveného materiálu. Pro vrstevní polymérù extruzním postupem se používají polyolefiny, polyamidy, polyestery, polykarbonáty, polyvinylchloridy a jejich kopolymery. Pro vrstevní papíru a kartónu se nejvíce používají polyolefiny tj. polyetelyn PE (vysokotlaký PET) a polypropylen PP i polyamid PA.
VRSTVENÍ
321
1 7 2 6
8
3 11 13
9 4 5 10
12
14
Obr. 260 Schéma principu vrstvení papíru (kartonù), taveninami polymérních látek. 1 - násypka granulátu polymeru, 2 - vytlaèovací systém extruderu, 3 - hlava s vytlaèovací trubicí, 4 - pøítlaèný válec, 5 - chladící válec, 6 - kotouè odvíjeného pásu k vrstvení, 7 - navíjení vrstveného papíru do koutouèe, 8 - oøezávání okrajù, 9 - napínací válec, 10, 11, 12, 13 - napínací a vodicí válce, 14 - chladicí válec pøítlaèného válce. Vlastnosti uvedených tavenin: Druh
Mìrná hmotnost dm3 × kg
Teplota tání °C
Svaøovací teplota °C
Max. užit. teplota °C
a/b *) - max pøibl.
PET PP PA
0,92 0,90 1,10
105 - 115 150 - 170 210 - 220
110 - 130 160 - 180 200 - 230
70 100 80
a 6,0/100 a 0,5/400 b 50,0/90,0
*) Propustnost filmu tloušky 20 mikronù: a. vodních par pøi 20°C a relativní vlhkosti 35% gm-2 / 24 hod-1 b. vzduchu pøi 20°C a tlaku 101,325 kPa cm3, m-2, 24 hod-1 Papír nebo kartón pro vrstvení má být stejnomìrný, co do struktury, tloušky a profilu, má mít nízkou pórovitost, má být z dvou tøetin plnì klížený, pøípadnì i ve hmotì zušlechtìný a má mít dostateènou pevnost za sucha. Stroje pro laminaci - extrudery jsou konstruovány pro: ! jednoduché jednostranné vrstvení. ! dojnásobné - jednostranné vrstvení. ! dvoustranné - jednoduché vrstvení (se dvìma laminátory pro úpravu obou stran vrstveného materiálu). Stroje na vrstvení papíru a kartónu polymery plastických hmot se používají v šíøi až 1.600 mm a pracují rychlostí až 200 m za minutu. Vrstvené materiály mohou mít rozsah plošné hmotnosti 40 - 250 g m-2, a plošnou hmotnost vrstvy polymeru 7 - 90 g m-2.
322
ZUŠLECHOVÁNÍ
1 2 4
1 1
2
3
a
2
4 b
c
Obr. 261 Øez hlavicí extruderu s výtlaènou hubicí a. hlavice s hubicí pro jednu vrstvu polymeru, 1 - konec tavné komory s tlakovým šnekem, 2 hlavice extruderu, 3 - ventil, 4 - výtlaèná hubice. b. koextruzní hlavice s hubicí pro vrstvení dvìma rùznými vrstvami polymerù; 1, 2 - rùzné druhy tavenin polymerù c. koextruzní hlavice pro vrstvení tøemi vrstvami taveniny rùzných polymerù; 1, 2, 3 - rùzné druhy tavenin polymerù Vrstvení nanášením taveniny polymerních látek se provádí rovnìž válcovým zpùsobem. Pøi tomto postupu se polymerní látka ve formì granulátu, nebo prášku dávkuje do násypky, z níž pøechází mezi dva válce vyhøívané na potøebnou teplotu, podle druhu použitého polymeru. Pomocí teploty a tlaku mezi válci se polymer pøevádí do taveniny, která je v další fázi formována válcovou soustavou na fólii. Fólie je pak pøivádìna do styku s odvíjeným pásem vrstveného papíru, nebo kartónu, na jejichž povrchu dochází pomocí pøítlaèného a chladícího válce ke spojení (obr. è. 262). Pro uvedený zpùsob platí stejné podmínky kvality a úpravy vrstvených materiálù jako v pøípadì extruzního vrstvení. Stroje pracující tímto principem dosahují rychlosti až 200 m za minutu, plošná hmotnost vrstvených papírù a kartónù mùže být od 400 do 300 g m-2 a plošná hmotnost nánosu vrstvy polymeru od 10 do 100 g m-2. 8 4
3
2 1
6 5
7
Obr. 262 Schéma válcového nanášení z taveniny 1, 2 - vyhøívané plastifikaèní válce, 3 - pogumovaný napínací válec, 4 - pogumovaný pøítlaèný válec, 5 - odvíjení papíru, 6 - navíjení vrstveného papíru, 7 - chladicí válec, 8 - násypka granulátu
POKOVOVÁNÍ
323
8.4. Vakuové pokovování (papíru a kartónu) Technologie pokovování papíru a kartónu byla zavedena ve výrobì obalových materiálù, jako alternativní øešení náhrady hliníkové fólie, která má velmi dobré obalovì funkèní vlastnosti. Patøí k nim dobré bariérové vlastnosti, zdravotní nezávadnost, dokonalé odrážení a nepropustnost svìtelných paprskù (denního i umìlého svìtla), dobrá tepelná vodivost (vhodná pro zmrazování potravin), snadno se zpracovává, je odolná bakteriím a má pìkný vzhled. Tyto vynikající obalové funkèní vlastnosti však mají plnou relaci k její cenì. Papíry a kartóny mohou zušlechováním rùznými druhy materiálù (natíráním, vrstvením, impregnací) získat nìkteré z uvedených vlastností, pøi relativnì nižších cenách. Nepropustnost svìtelných paprskù a jejich odráživost je pro ochranné funkce balených potravin velmi významná. Rovnìž vzhledové vlastnosti pozitivnì ovlivòují marketingové funkce obalù. Proto byl papír a kartón slepován s hliníkovou fólií a jako laminát zušlechován. Hliníková fólie pro obalové úèely má plošnou hmotnost 27 až 34 g m-2. Technologickým postupem vakuového pokovování (metalizací) papíru nabo kartónu, se èásteènì nahrazuje funkce hliníkové fólie, pøièemž vrstva vakuového pokovení pøi srovnatelném vzhledu na papíru, nebo kartónu, pøedstavuje 3 g m-2. Pokovení dává tìmto materiálùm kovový vzhled a zachovává jejich pùvodní vlastnosti. Dalším zušlechtìním tak mohou získat ostatní potøebné obalovì funkèní vlastnosti, pøi podstatnì nižších cenách, než jsou ceny laminátù s hliníkovou fólií. Vakuovì pokovené papíry a kartony mohou být vyrábìny v rùzných barvách kovù, lesklé nebo matné a jsou potiskovatelné. Pokovený papír se používá na vnitøní balení cigaret, na výrobu etiket, na výrobu obalù pro cukrovinky, potraviny, kosmetické a další výrobky. Pokovený karton se používá pro výrobu luxusnìjších kartonáží na znaèkové alkoholy, kosmetiku, bižuterií, skla i jiných dárkových obalù. Vakuovým pokovováním pro obalové úèely se zušlechují ve znaèné míøe fólie plastù. Pøi technologii vakuového pokovování se vytváøí na povrchu papíru nebo kartonu (nebo fólie) nános kovu, kondenzací par kovu, vytvoøených ve vysokém vakuu. Tlouška naneseného kovu je závislá na rychlosti posuvu pásu materiálu pokovovací komorou a na odpaøovací rychlosti pokovovacího zdroje. Nános kovu je velmi malý a pohybuje se v rozmezí 0,01 až 0,1 mikronu. Pokovování probíhá pøi vysokém vakuu (10-2 - 10-5 mbar) a pøi teplotì tavení hliníku 1 300 - 1 500 °C. Pøi vakuovém pokovování se nejèastìji nanáší hliník. Mohou se však nanášet i jiné kovy (napø. zinek, kyslièníky kovù, nebo slitiny kovù). Technika vakuového pokovování zaznamenala výrazný rozvoj jak po stránce konstrukce strojù a jejich pøístrojového vybavení, tak i po stránce rozvoje technologie, množství a sortimentu pokovených materiálù. Vakuové pokovování papíru a kartonù se provádí dvìma zpùsoby a to pøímým nebo nepøímým zpùsobem.
8.4.1. Pøímé pokovování papíru Pøímým pokovením se rozumí technologický postup výroby, pøi kterém je zušlechovaný materiál opatøen nánosem hliníku pøímo ve vakuové komoøe. Bez problémù lze pokovovat materiály, které se ve vakuu nemìní, neuvolòují žádné tìkavé složky (napø. vodu nebo
324
ZUŠLECHOVÁNÍ
rozpouštìdla). To jsou pøedevším fólie plastù PETP, BOPP, PVC fólie a Nylon. Papír vzhledem k nutnému obsahu vlhkosti èiní pøi pokovování problémy. Pøed pokovením je nutno snížit obsah vody na 2 - 3 % a upravit jeho povrch tak, aby byl uzavøen, aby nános hliníku byl lesklý. Toho se dociluje lakováním vhodným lakem. Pokud není papír lakován, je film hliníku šedý bez vysokého lesku. Technologický postup vakuového pøímého pokovování papíru nebo kartónu sestává: ! z lakování základním lakem, ! z vakuového pokovování, ! z lakování ochranným lakem. Lakování základním lakem se provádí na kotouèových lakovacích strojích, které mají dvì lakovací stolice. Lak se nanáší válcovým systémem, nebo stíraným rastrovým válcem i nepøímým válcovým pøenosem z rastrového válce (princip pøímého a nepøímého hlubotisku). Na první stolici se nanáší pøibližnì 1 g m-2 laku, kterým se uzavírá povrch papíru. Na druhé lakovací jednotce lakovacího stroje se stejným zpùsobem nanáší pøibližnì 2 g m-2 laku. Druhým lakováním se docílí lesklý a hladký nános. Lakovací stroje jsou vybaveny výkonným sušícím tunelem, který zajišuje dostateèné vysušení papíru na obsah vlhkosti 2 -3 %, jakož i odstranìní zbytkových rozpouštìdel. Lakovaný papír (kartón) je v dalším postupu pokovován v pokovovacím stroji. Stroj sestává z pokovovací komory, vybavené vakuovým pokovovacím zdrojem k nìmuž je pøivádìn z cívky hliníkový drát (nebo pás), který se v komoøe pøi velmi nízkém tlaku odpaøuje a usazuje ve velmi tenké vrstvì na papíru vedeném chlazeným válcem komorou. Je vybaven odvíjecím zaøízením pokovovaného pásu a navíjecím zaøízením pokoveného pásu. Pokovovaný pás je ve stroji veden soustavou vodicích válcù. Schéma technologického postupu pokovování je na obrázku è. 263. Stroje jsou upraveny také tak, že soustava odvíjení i navíjení pokovovaných pásù je umístìna v uzavøeném prostoru pokovovacího stroje, s oddìlenou pokovovací komorou. (obr. è. 264a) Pùvodní vakuové odpaøovací zaøízení bylo jednokomorové. Postupnì byla zaøízení zdokonalována vybavením dvou i tøíkomorovým (obr. 264 b).
2
5
5
4 3 1
6
Obr. 263 Schéma funkèního principu pokovovacího stroje s odvíjením a navíjením mimo pokovovací komory 1 - odvíjení pásu z kotouèe, 2 - pokovovací komora, 3 - pokovovací zdroj, 4 - chladicí válec, 5 - vodicí válce, 6 - navíjení pokoveného kotouèe
POKOVOVÁNÍ
2
1 5
5
3
2
5
1
6
4
325
6
5 4
5 4
3
Obr. è.264 Schéma funkèního principu pokovovacího stroje s odvíjením a navíjením uvnitø komory a) s jedním pokovovacím zdrojem, b) se dvìma pokovovacími zdroji, 1 - odvíjení pásu z kotouèe, 2 - pokovovací komora, 3 - pokovovací zdroj v oddìlené èásti, 4 - chladicí válec, 5 - vodicí válce, 6 - navíjení pokoveného kotouèe
Pokovovací komory jsou vybaveny odpaøovacími zdroji vyhøívanými odporovými tìlísky nebo tyèemi i elektronovými urychlovaèi, které umožòují rychlou dodávku potøebné energie i rychlou regulaci systému. Vakuové prostøedí se vytváøí pùsobením vývìvových stanic v každé komoøe. Funkèní èásti pokovovací komory (kontaktní válec, clony, kryty a držáky) jsou chlazeny. Pracovní šíøe pokovovacích strojù je až 2,2 m a maximální rychlost pokovování je až 1 000 m min-1.
8.4.2 Nepøímé pokovování papíru Nepøímý zpùsob pokovování je patentován rùznými patenty. Od pøímého zpùsoby se liší tím, že se vakuovì pokovuje oddìlovací vrstva laku na tenké nosné fólii PETP (nebo BOPP) o tloušce 12 až 19 mikronù. Pokovená vrstva na nosné fólii se lepidlem slepí s papírem. Po vysušení se nosná fólie oddìlí. Pokovená vrstva laku ulpí na papíru. Oddìlovací vrstva na bázi organických rozpouštìdel je tenká (ca 1,5 g m-2), a má malou adhezi k nosné fólii. Po oddìlení fólie slouží jako krycí lak pokovené vrstvy a mùže být ještì lakována ochranným lakem. Nosná fólie mùže být pro pøenosný postup znovu použita (15× až 20×) (obr. è.266). Na kvalitu pokovovaných papírù nejsou kladeny žádné zvláštní požadavky. Papíry mohou být nenatírané, bezdøevé i døevité v plošných hmotnostech od 30 g m-2 až po plošné hmotnosti kartónù a lepenek. Vakuovì pokovené papíry nebo kartóny mohou být podle požadovaných obalovì funkèních vlastností v dalším postupu zušlechovány natíráním roztoky, disperzemi nátìrových hmot nebo i vrstveny taveninami. Pokovování se používá i pro zušlechování dárkových balících papírù, razících fólií, etiket (i kondenzátorových fólií). Pokovené papíry a kartóny jsou po splnìní svého poslání recyklovatelné.
326
ZUŠLECHOVÁNÍ
2
6
5
4
3 1
Obr. è.265 Schéma funkèního principu pokovovacího stroje na pokovování obalových materiálù 1 - odvíjení pásu z kotouèe, 2 - pokovovací komora, 3 - pokovovací zdroj v oddìlené èásti, 4 - chladicí válec, 5 - vodicí válce, 6 - navíjení pokoveného kotouèe
1
2 3 4 5
Obr. è.266 Sestava pokoveného papíru nepøímým zpùsobem pokovování 1 - nosná fólie (PETP, BOPP), 2 - vrstva separaèního laku, 3 - vrstva hliníku, 4 - lepidlo, 5 - pokovený papír.
KONTROLNÍ OTÁZKY
327
8.5. KONTROLNÍ OTÁZKY 1. Jaký je rozdíl mezi impregnováním, natíráním a vrstvením papírù, kartónù a lepenek? 2. Kterými obalovì funkèními vlastnostmi mùžeme vybavit papíry, kartóny a lepenky impregnováním, natíráním a vrstvením? 3. Charakterizujte impregnování papíru a jaké obalovì funkèní vlastnosti impregnovaný papír získává? 4. Kterými nátìrovými látkami se provádí natírání papíru pro obalové úèely? 5. Charakterizujte natírání papíru vodními disperzemi. 6. Charakterizujte zušlìchování vrstev vlnité lepenky. 7. Jak se rozlišují lepící papíry a které adhezivní prostøedky se pro jejich výrobu používají? 8. Charakterizujte extruzní vrstvení a èím se liší od natírání, co je koextruze? 9. Charakterizujte pokovování papíru.
