Nyomdaipari technológia Debreceni Egyetem AMTC Műszaki Kar Nappali tagozat 2007/2008 tanév 1. félév
7. előadás
Gépészmérnöki Tanszék
A
PAPÍRISMERET
A PAPÍR ÉS PAPÍR-TERMÉKEK Fogalma: Rostos szerkezetű, lapszerű termék Papír-termékek: rendezési elv a négyzetméter-tömeg (1 m2 területű termék súlya g – ban kifejezve) Papír 20 – 180 g/m2 Karton 180 – 600 g/m2 Lemez 700 - (könyvkötő lemezt vastagságra gyártanak)
A PAPÍR ALAPANYAGA Rostok: növényi eredetű, Cellulóz rostok, melyek ß-D glükóz molekulákból felépülő makrómolekulák (un. poliszacharid.) Cellulóz-gyártás: papírfából (tűlevelű v. lombos), szalmából A gyártás főbb technológiai lépései: - papírfa hántolása - aprítás, szecskázás - apriték osztályozása - kémiai feltárás (rostképzés) (nagy nyomás, magas hőmérséklet, vegyszer, főzési idő) - fehérítés, lapképzés
A CELLULÓZGYÁRTÁS ALAPANYAGA
CELLULÓZGYÁRTÁS
SZALMA BÁLA
APRÍTÁS – SZECSKÁZÁS
PAPÍRFA
APRÍTÉK OSZTÁLYOZÁSA HÁNTOLÁS APRÍTÉK TÁROLÁSA (SILÓKBAN)
A CELLULÓZ FELTÁRÁSA
A FELTÁRT CELLULÓZ UTÓKEZELÉSE
SZŰRÉS, LAPKÉPZÉS
BÁLÁZÁS, SZÁLLÍTÁS
A PAPÍR ALAPANYAGA Egyéb rostképzés: TMP (termo- mechanikai eljárás) CTMP (termo- mechanikai eljárás vegyszerrel kombinálva) Mindkét eljárással rövidszálú rostokat kapunk
Faköszörület Rosttörmelék önmagában nem alkalmas papír készítésére. Mechanikai (köszörülés) eljárással állítják elő, a rostarány csökkentésére használják (olcsóbb papír), a falemez alapanyaga
ROSTOK A PAPÍBAN
100% deinking rost LWC papírban
50% hosszú rost, 30% TMP, 20% faköszörület
A PAPÍR SEGÉDANYAGAI Töltőanyagok: A rostok közötti teret tölti ki Természetes (kaolin) és mesterséges szilikát ásványok Kalcium-karbonát
Enyvező anyagok : kétféle enyvezés A papírt anyagában enyvezzük: gyantaenyv (fenyőgyanta elszappanosított formája, melynek vizes oldatából a gyantát timsóval csapatják a rostokra) A papír felületét enyvezzük: keményítőenyvvel
Színező anyagok : Vízoldható színezékek, melyek a rostokon adszorbeálódnak Optikai fehérítők, melyek a cellulóz és faköszörület sárgás színét kompenzálják (kék színű fluoreszcens fény)
PAPÍRGYÁRTÁS Feladat: a lapszerű termék előállítása A papírgyártás lehet: Kézi (merített papír) melyet ma csak speciális pl. művészeti felhasználásra gyártanak, Gépi papírgyártás: papírgépeken tömeggyártásra
A papírgyártás főbb technológiai lépései: Papírpép készítése: pépesítő berendezéseken a papír alap-, és segédanyagainak homogenizálása, ill. végső rostméret kialakítása. A pép kb. 98%-a víz! Lapképzés: a PAPÍRGÉPEN
Felvezető szakasz: a papírpép felvezetése a papírgépre Szitaszakasz: lapképzés, víztelenítés Présszakasz: további víztelenítés Szárító szakasz: végső nedvességtartalom Simító egység: gépsima papír Feltekercselő: nagy papírtekercs nemesítésre vagy kiszerelésre
PAPÍRPÉP KÉSZÍTÉSE
GÉPI PAPÍRGYÁRTÁS
Papírpép Homokfogó - csomófogó Felvezető Szitaszakasz Prés-szakasz Szárító szakasz
Papírgép Simító Feltekercselő
PAPÍRGÉP
LAPKÉPZÉS A SZITÁN
TEKERCSVÁLTÁS A PAPÍRGÉPEN
A PAPÍRGÉP RÉSZEI I.
A PAPÍRGÉP RÉSZEI II.
A PAPÍR NEMESÍTÉSE Papírnemesítés: célja értékesebb papírok előállítása
Simítás: a gépmisa papíroknál simább felület előállítása szuperkalanderekkel Prégelés: dombor- mintázott (pl. vászon, bőr stb.) papírfelület létrehozása Mázolás: a papír egyik vagy mindkét felületének bevonása mázolással A mázréteg lehet:
Műgyanta pl. polietilén viasz víz elleni védelemre Karbon, mikrokapszulás réteg pl. számlatömbök, szállítók Pigmentált mázanyag pl. mázolt (LWC, ULWC, műnyomó)papírok és színes pigment esetén színes mázolt papírok (matt v. fényes)
Kreppelés: megnövelt papírfelület pl. gerincanyag a kötészetnek Kasírozás: műanyag vagy fém fóliával történő társítás (ragasztással)
PAPÍRNEMESÍTÉS SIMÍTÁS
KARTONOK ÉS KÖNYVKÖTŐ LEMEZEK
Felhasználási területük:
Szerkezetük: papírrétegekből állnak
Gyártásuk:
Nemesítésük:
Kartonok: könyvek, folyóiratok fedelei, keménytáblás könyvek gerincanyaga, speciális esetben előzék, csomagolóanyagok, Könyvkötő lemezek: keménytáblás könyvek táblaanyaga, Kartonok: két-, (duplex) vagy három (triplex) réteg Lemezek: a rétegek száma többnyire 8 fölött Kasírozással: a papírok összeragasztásával (csak kartonoknál) Többszitás papírgépeken: a papírpályák egymásra vezetésével Kartonok:
Simítás Prégelés Mázolás: a karton egyik vagy mindkét oldalát (matt vagy fényes)
Lemezek: mivel kaliberre gyártják (vastagság) csak kisebb mértékű simítás
PAPÍRTULAJDONSÁGOK I. Higroszkópos anyag: a környezetéből nedvességet vesz fel, ill. ad le Higroszkópos nedvesség: 20% alatti nedvességtartalom (levegőből v. ofszet nyomtatásnál a nedvesítő-vízből veszi fel) Ozmotikus nedvesség: 20% feletti nedvességtartalom (ragasztó anyagból v. pl. megázással veszi fel)
Reagálása a nedvességre: méretváltozással (megnyúlik vagy zsugorodik) A méretváltozás keresztirányban közel tízszerese a szálirányban mért méretváltozásnak. Problémák a méretváltozás miatt: színilleszkedési gondok, kasírozásnál deformáció (pl. könyvtáblánál), ragasztókötésnél kötéserősség jelentős csökkenése. A problémák elhárítása: a nyúlás (zsugorodás) mértékét figyelembe venni a montírozásnál, ellenkasírozás, alapszabály: a belívpapír, kartonfedél, előzék, táblalemez szálirányának követni kell a gerinc vonalát
PAPÍRTULAJDONSÁGOK II. Viszko-elasztikus anyag: erő hatására egyaránt mutat rugalmas (elasztikus) és képlékeny (plasztikus) alakváltozást. A kettős viselkedés modellekkel írható le Reagálás az erőhatásokra: irányfüggő (szál-, kereszt-, és „Z” irányokban eltérő Szakító szilárdság: szálirányban nagyobb, mint keresztirányban („Z” irányban feltépődési szilárdság) Nyúlás: keresztirányban nagyobb, mint szálirányban. („Z” irányban nem értelmezhető)
Problémák: Papírpálya szakadása nyomtatásnál, a papír feltépődése a festék „húzóssága” miatt, maradandó deformáció a túlzottan erős nyomóerő hatására pl. magasnyomásnál satírung vagy kasírozásnál „kunkorodás”
PAPÍRJELLEMZŐK Négyzetméter-tömeg: 1 m2 területű lapszerű termék Az X és Y irányok közül az egyik a szál-, a másik a keresztirány
Átlag lapvastagság v
Z
Y
X és Y szakító szilárdság
X
Z feltépődési szilárdság
A PAPÍR VISZKO-ELASZTIKUS TULAJDONSÁGA
l0
∆l
F
IDEÁLISAN RUGALMAS ANYAGOK
γ = 1/E • τ ahol γ = deformáció (∆l) E = rugalmassági modulus τ = nyírófeszültség τ = F/A [Pa] F = erő [N] A = felület [m2]
A PAPÍR VISZKO-ELASZTIKUS TULAJDONSÁSA
dγ / dt = 1 / η • τ ahol: dγ / dt a deformáció sebesség η a belsősúrlódási együttható (viszkozitás) τ a nyírófeszültség F
IDEÁLISAN KÉPLÉKENY ANYAGOK
A PAPÍR VISZKO-ELASZTIKUS TULAJDONSÁGAI
FONTOSABB PAPÍRTIPUSOK Csoportosítási módok: többféle szempont A feldolgozás technológiája szerint pl. ofszet-, mélynyomó Termékcentrikus: könyvnyomó, biblianyomó, plakát, újság A termék részeire vonatkozó: előzék, borító A papír valamilyen paraméteréhez kötődő: vékony, volumenizált, A papírnemesítéshez kötődik: natúr, mázolt (vékony v. vastag mázréteg v. fényes - matt), szuper-kalanderezett (SC)
A nyomtatási eljárások, és a nyomathordozók támasztotta követelmények Az egyes technológiák támasztotta követelmények magas-, ofszet-, mély-, flexo-, szita-, és tamponnyomtatás tekercs-, és íves nyomtatás
A nyomathordozó jelentősége
szívóképes, porózus szerkezetű zárt, nem szívóképes felület kis felületi energia (pl. poliolefinek nyomtatása) érdes, strukturált felület
