ניתוח-מעמיק של תהליכי המימוש והייצור הפונקציונליים של נייר מיוחד

המימוש הפונקציונלי של נייר מיוחד במהלך הייצור מסתמך על תהליכים ספציפיים ותוספים כימיים. לדוגמה, בטיפולים דוחי נפט-, חומרים המכילים פלואור-כגון פרפלואוריאלקיל-אמינים מוחלפים, מלחי אמוניום רבעוניים ואקרילטים- משולבים בנייר או באמצעות הוספה פנימית לעיסה במהלך ייצור נייר או באמצעות טכניקת איספוס משטח. בשלב החימום והייבוש שלאחר מכן, תוספים אלו יוצרים שכבה מונומולקולרית על סיבי הנייר כאשר קבוצות הפרפלואוראלקיל מכוונות כלפי חוץ, ובכך למעשה מונעים מהשמן לחדור לנייר.

לגבי טיפולים דוחי מים-, תחליב פרפין הוא-שלב מוקדם ובעלות-דוחה מים-בעלות נמוכה יחסית, המוחל בדרך כלל על הנייר באמצעות הספגה על פני השטח. סיליקונים, לעומת זאת, מייצגים את הסוג הנפוץ ביותר של חומרים דוחי מים-; ניסוחי האמולסיה המימית שלהם-המוגברת על ידי תוספת של חומרים מתחלבים וסיליקה ננומטרית-משרה "אפקט עלה לוטוס" על פני הנייר, מה שמאפשר לטיפות מים להתגלגל מהנייר בקלות.

טיפול ב-מעכב בעירה מהווה היבט קריטי נוסף של ייצור נייר מיוחד. מעכבי בעירה עשויים להיות מוכנסים כאבקות מוצקות בלתי מסיסות במים- המוספות ישירות לעיסה במהלך ייצור נייר, או כסוכנים מסיסים במים- המשולבים בנייר באמצעות תהליכי הספגה. לאחר שהנייר ייבוש וסיים, מעכבי בעירה אלה מקנים לחומר תכונות מעכבות אש.-

באשר לטיפולים-עמידים בחום, הביצועים של הנייר בסביבות-בטמפרטורה גבוהה משופרים באמצעות שימוש בפולימרים טבעיים שעברו שינוי כימי-כגון תערובות של תרכובות המכילות גלוקומנן וחנקן-כמו גם שרפים פולימרים סינתטיים, כולל שרפי סיליקון ושרף פוליאולפין. בין אלה, שרפי סיליקון מפגינים ביצועים יוצאי דופן; אנרגיית הקשר הגבוהה של קישורי ה-Si-O שלהם הופכת את השרף ליציב מאוד ועמיד בפני השפלה, ובכך מקנה לחומר עמידות בחום יוצאת דופן.

טיפול דוחה-שמן
במהלך הייצור, המימוש הפונקציונלי של נייר מיוחד מסתמך על תהליכים ספציפיים ותוספים כימיים. לדוגמה, בטיפולים דוחי נפט-, חומרים המכילים פלואור-כגון פרפלואוריאלקיל-אמינים מוחלפים, מלחי אמוניום רבעוניים ואקרילטים- משולבים בנייר או באמצעות הוספה פנימית לעיסה במהלך ייצור נייר או באמצעות טכניקת איספוס משטח. בשלב החימום והייבוש שלאחר מכן, תוספים אלו יוצרים שכבה מונומולקולרית על סיבי הנייר כאשר קבוצות הפרפלואוראלקיל מכוונות כלפי חוץ, ובכך למעשה מונעים מהשמן לחדור לנייר.

טיפול איטום מים
באופן דומה, טיפול איטום כולל תהליכים שונים וחומרים כימיים. תחליב פרפין הוא חומר איטום- מוקדם-בעלות-נמוכה שמוחל על נייר באמצעות הספגה משטח. סיליקונים, לעומת זאת, הם חומרי האיטום הנפוצים ביותר; מוצרי האמולסיה המימית שלהם-בנוסח עם חומרים מתחלבים וסיליקה ננומטרית-יוצרים "אפקט עלי לוטוס" על פני הנייר, ומאפשרים לטיפות מים להתגלגל בקלות.

טיפול מעכב בעירה
טיפול מעכב בעירה הוא שלב קריטי בייצור ניירות מיוחדים. מעכבי בעירה יכולים להיות מוכנסים כאבקות מוצקות בלתי מסיסות במים- המוספות לעיסה במהלך תהליך ייצור הנייר, או כסוכנים מסיסים במים- המיושמים על הנייר בתהליך הספגה. לאחר ייבוש הנייר, מעכבי בעירה אלה מקנים לחומר תכונות מעכבות בעירה.-

טיפול עמידות בחום
כדי לשפר את ביצועי הנייר בסביבות-טמפרטורות גבוהות, משתמשים בכימיקלים על בסיס פולימרים- טבעיים וסינתטיים כדי להגביר את עמידות החום שלו. מדובר בפולימרים טבעיים שעברו שינוי כימי-כגון תערובות של תרכובות המכילות גלוקומנן וחנקן-וכן שרפים פולימרים סינתטיים, כגון שרפי סיליקון ופוליאולפינים. בין אלה, שרפי סיליקון בולטים בעמידות החום יוצאת הדופן שלהם ותכונות הנון-{7}}הדבקות, המיוחסות ליציבות המובנית של קשרי ה-Si-O שלהם.

סוכני עמידות בחום
שרפי סיליקון מצטיינים כחומרי הגנה-עמידים בחום עבור סיבי נייר. אנרגיית הקשר הגבוהה של קישורי ה-Si-O שלהם הופכת את השרף ליציב מאוד ועמיד בפני השפלה, ובכך מקנה לחומר עמידות בחום יוצאת דופן. יתר על כן, שרפי סיליקון הם בעלי מאפיינים מצוינים של-הדבקה ושחרור-מאפיין בעל חשיבות מיוחדת ביישומי עיבוד נייר.

לא-סוכני מקל/שחרור
טיפולים ללא-הדבקה ושחרור מהווים תהליך מרכזי בייצור נייר. טיפולים אלו משמשים בעיקר בייצור של ניירות-דביקים עצמיים, ניירות דביקים-ללחץ, ניירות שחרור מרוכבים לחומרים דקורטיביים, ניירות שחרור לעור סינטטי, וניירות שחרור למכשירי אבחון רפואיים, בין היתר. באמצעות טיפולים אלה, העיתון רוכש את יכולות ההדבקה והשחרור הדרושות- כדי לעמוד בדרישות המגוונות של יישומים שונים. יש לציין כי חומרי שחרור המבוססים על-סיליקון מאומצים באופן נרחב לטיפולים ללא-הדבקה בשל היציבות הכימית הטבועה בהם.

דרישות לנייר בסיס
בתהליך ההספגה והציפוי, על נייר הבסיס להיות בעל חוזק רטוב מספיק כדי למנוע שבירה או קריעה במהלך שלב ההספגה; כתוצאה מכך, בדרך כלל נבחר עיסת עץ-ארוכה. נייר הבסיס צריך להפגין יכולת ספיגה מעולה כדי להבטיח ספיגה יסודית של חומר ההספגה; יתר על כן, הוא נותר ללא גודל, ודרגות העיסה, הכבישה והקלנדר נשמרות נמוכות יחסית.

סוגים ויישומים של סוכני הספגה
סוכני הספגה מגיעים במגוון רחב, כולל שרפים, לטקסים, שמנים ושעוות פרפין. סוכנים שונים מקנים תכונות ספציפיות, מה שהופך אותם למתאימים ליישומי נייר שונים. לדוגמה, חומרי אימפרגנציה מבוססי שרף-כגון שרפים פנולים ושרף מלמין-פורמלדהיד-מעניקים לנייר מאפיינים כגון עמידות במים, עמידות בשמן, עמידות בפני שחיקה ובידוד חשמלי, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור ניירות דקורטיביים וניירות מרוכבים למינציה. לטקס-חומרי הספגה-כגון סטירן-בוטדיאן לטקס ולטקס ניאופרן{10}}משפרים את החוזק הפנימי ועמידות השחיקה של גיליון הנייר, ומוצאים יישום בניירות אבטחה מיוחדים ובניירות גיבוי פורניר עץ. לעומת זאת, חומרי הספגה על בסיס שמן- ו-פרפין מציעים עמידות מצוינת למים, עמידות ללחות ושקיפות, מה שהופך אותם למתאימים לניירות אריזה-עמידים בשמן, עמידים במים-ולחות{16}}.

ציוד תהליכי
בתהליך ההספגה והציפוי, מרכיבי הציוד העיקריים כוללים את מיכל ההספגה, חלק גלילי הייבוש וגלילות הסחיטה. גם גלילי ההספגה וגם המיכל בנויים מפלדת אל חלד כדי להבטיח עמידות לחלודה ועמידות. מכלול גלגלת הסחיטה מורכבת מגליל גומי ורולר מצופה כרום-; הלחץ ביניהם מתכוונן, ורולר הגומי דורש טיפול שחרור כדי למנוע מהלטקס להיצמד לפני השטח שלו. ציוד נפוץ המשמש בתהליך ההספגה-כגון-מיכלי הספגה רדודים במחבת וצילינדרים לייבוש-צריך להיות מתוכנן מתוך מחשבה על עמידות ותכונות ללא-הדבקה כדי להבטיח חיי שירות ממושכים.