ניתוח של טיפולים פונקציונליים עבור ניירות מיוחדים
במהלך הייצור של ניירות מיוחדים, תהליכים שונים מופעלים-יחד עם שילוב של תוספים כימיים ספציפיים-כדי למלא את הדרישות הפונקציונליות הייחודיות שלהם. הפונקציות של ניירות מיוחדים אלה מגוונים, וכוללים תכונות כגון עמידות בשמן, עמידות במים, עיכוב בעירה ועמידות בחום. בסעיפים הבאים, נעמיק בעקרונות ובמתודולוגיות העומדות מאחורי מימוש הפונקציות הללו.
▲ שמן-טיפול עמיד
ראשית, הטיפול העמיד בשמן-. המפתח לתהליך זה טמון בשימוש בדחי שמן- המכילים פלואור. המרכיבים העיקריים של חומרים דוחים אלו הם תרכובות פלואוראלקיל-כגון אמינים מוחלפים פרפלואוריאלקיל-, מלחי אמוניום רבעוניים ואקרילטים. פיזור קטיוני אלו מוכנסים למבנה הנייר באמצעות תהליך הוספה "רטוב-" במהלך ייצור הנייר. לאחר יצירת הנייר ולאחר מכן ייבוש תחת חום, תוספים אלו מסדרים את עצמם על סיבי הנייר ליצירת שכבה מונומולקולרית עם שרשראות הפרפלואוראלקיל מכוונות כלפי חוץ, ובכך למעשה מונעים חדירת שמנים ושמנים. בנוסף, ניתן ליישם פיזור אניוני על הנייר באמצעות טכניקות הספגה משטח או טכניקות גודל משטח; שיטות אלו יוצרות באופן דומה שכבה מונומולקולרית על משטחי הסיבים, ומשיגות את האפקט הרצוי{10}העמיד בשמן.
▲ טיפול עמיד במים-
הבא הוא הטיפול העמיד במים-. תחליב שעוות פרפין הוא חומר דוחה- מוקדם ובעלות נמוכה יחסית של מים-, המוחל בדרך כלל על הנייר באמצעות הספגה על פני השטח. יתר על כן, ניתן להשתמש בחומרי דוחי מים קטיוניים באמצעות הוספת קצה רטוב- במהלך תהליך ייצור הנייר. עם זאת, חומרים על בסיס-סיליקון הם דוחי המים הנפוצים ביותר. מוצרי האמולסיה המימית שלהם מנוסחים על ידי שילוב חומרים מתחלבים ליצירת תחליבים של פוליסילוקסן, שאליהם מוסיפים סיליקון דו-חמצני בקנה מידה ננו{10}. ניסוח זה משרה "אפקט עלי לוטוס" על פני הנייר, המאפשר לטיפות מים להתגלגל בקלות ובכך להשיג עמידות יעילה למים.
▲ טיפול מעכב-להבה
הבה נבחן כעת את הטיפול ב-מעכב בעירה. ישנן שתי שיטות עיקריות לשילוב מעכבי בעירה בנייר: האחת כוללת הוספת מים-לא מסיסות של אבקות מעכבות להבה- לעיסה כחומרי מילוי במהלך ייצור נייר; השני כרוך בהחדרת-מעכבי בעירה מסיסים במים למבנה הנייר באמצעות תהליך הספגה. מעכבי בעירה אלה כוללים תרכובות על בסיס חנקן- ותרכובות על בסיס בורון{{7}, כמו גם אבקות מוצקות בלתי מסיסות במים, כגון אלומיניום הידרוקסיד ומגנזיום הידרוקסיד.
▲-טיפול עמיד בחום ומאפיינים נגד-הדבקות/שחרור
לבסוף, אנו מתייחסים לטיפולים-עמידים בחום ותכונות נגד-הדבקות/שחרור. כדי להגן על סיבים ולשפר את עמידות החום של נייר, פולימרים טבעיים שעברו שינוי כימי-כגון תערובות של גלוקומנן ותרכובות המכילות חנקן-מיושמים על הנייר באמצעות שיטות ציפוי, הספגה או ריסוס. יתר על כן, שרפים פולימרים סינתטיים-כגון שרפי סיליקון ופוליאולפינים -פחמן-גבוהים יותר-משמשים כדי לשפר עוד יותר את העמידות התרמית של הנייר. כימיקלים לפזר-חום, כגון הידרוקסידי מתכת המכילים מי גביש, משמשים בעיקר כדי להגן על סיבי נייר מפני טמפרטורות גבוהות. שרפי סיליקון, בפרט, בולטים כחומרי הגנה מעולים בטמפרטורה- גבוהה, בשל אנרגיית הקשר הגבוהה, היציבות וההתנגדות התרמית של קשרי ה-Si-O שלהם, כמו גם תכונותיהם הבלתי-הידבקות והמחסומות.
תהליך החלת-טיפולים שאינם-דביקים ומחסומים על נייר הוא קריטי, ומשפיע על הייצור במגזרים שונים, כולל תוויות-דביקות עצמיות וניירות דביקים רגישים-ללחץ. הכימיקלים המשמשים בתהליך זה-הידועים כחומרי שחרור (המכונה גם חומרי קילוף, חומרי אנטי-הדבקה או חומרי שחרור עובש)-נועדו ליצור שכבה צפופה על פני הנייר. שכבה זו פועלת כמחסום, מונעת חדירת שרפים פולימריים דביקים ובכך מקלה על ניתוק קל. סוכני שחרור מגיעים במגוון רחב של צורות; ביניהם, חומרי שחרור על בסיס-סיליקון הם כיום הנפוצים ביותר בשל הרעילות הנמוכה שלהם, אנרגיית פני השטח המצוינת ויכולת הרטבה מעולה עם מצעי נייר. זמינים בפורמולציות המבוססות על-ממס, על בסיס-אמולסיה וללא ממס-, חומרים אלו עוברים תגובות-הצלבות המסווגות כריפוי תוספת-, עיבוי-ריפוי או קרינה-. חומרי שחרור-הוספה מפגינים ביצועים יוצאי דופן במיוחד במונחים של שלמות ריפוי, תכונות שחרור, יכולות אנטי--הידבקות והגמישות הניתנת בעיצוב ניסוח הציפוי.
▲ עיבוד ציפוי הספגה
יתר על כן, ציפוי הספגה הוא טכניקה חיונית להקניית נייר בתכונות מיוחדות, כגון עמידות במים ועמידות בפני אש. מגוון רחב של סוכני אימפרגנציה-כולל שרפים סינתטיים ולטקסים סינתטיים-משמשים למטרה זו, וסוגי נייר הבסיס המשמשים לציפוי הספגה משתנים באופן משמעותי. עם זאת, ללא קשר לסוג הנייר הספציפי המשמש, הוא חייב לעמוד בסט של קריטריונים ספציפיים לביצועים:
① נייר הבסיס חייב להיות בעל חוזק רטוב מספיק כדי למנוע קריעה או קרע במהלך תהליך ההספגה; כתוצאה מכך, עיסת עץ-ארוכה נבחרת בדרך כלל עבור יישום זה.
② נייר הבסיס חייב גם להפגין יכולת ספיגה מעולה כדי להקל על החדירה היעילה של חומר ההספגה. במקביל, כדי לשמר את המאפיינים הטבועים של נייר הבסיס, בדרך כלל משמיטים את טיפול המידה; יתר על כן, דרגות העיסה, הכבישה והקלנדר נשמרות כולם ברמות נמוכות יחסית.
לאחר מכן, הבה נבחן בפירוט את הסוגים השונים של חומרי הספגה והיישומים שלהם. ראשית הם חומרי אימפרגנציה מבוססי שרף-כולל שרפים פנוליים ושרף מלמין-פורמלדהיד-המעניקים לנייר הספוג תכונות רבות כגון עמידות במים, עמידות בשמן, עמידות בפני שחיקה ובידוד חשמלי; אלה נמצאים בשימוש נרחב בתחומים כגון ניירות דקורטיביים וחומרים מרוכבים למינציה. שניים הם חומרי הספגה על בסיס-לטקס-כגון סטירן-בוטדיאן לטקס ולטקס ניאופרן-אשר משפרים את החוזק הפנימי ועמידותם בפני שחיקה של גיליון הנייר, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים מיוחדים כמו ניירות אבטחה וניירות גיבוי פורניר עץ. בנוסף, ישנם חומרי הספגה על בסיס שמן- ו-פרפין-כגון שמנים מייבשים ושעוות פרפין-הנותנים לנייר עמידות מצוינת למים, עמידות ללחות, חוזק מתיחה גבוה ושקיפות; אלה משמשים לעתים קרובות בניירות אריזה שנועדו להיות עמידים-לשמן, עמידים במים-ולחות-.
לגבי תהליך ההספגה עצמו, בדרך כלל משתמשים במיכל טבילה-רדוד במגש, שבו הן רולר הטבילה והן המיכל בנויים מפלדת אל חלד כדי למנוע קורוזיה. גלילי הניפ מורכבים מגלגלת גומי ומגלגלת מצופה -כרום, הכוללת הגדרות לחץ מתכווננות; יתר על כן, רולר הגומי עובר טיפול שחרור כדי למנוע מהלטקס להיצמד אל פני השטח שלו. לפני הכניסה למדור הייבוש, הנייר הספוג מחומם מראש באמצעות קרינה אינפרא אדומה- רחוקה כדי למנוע את הידבקותו לגלילי הייבוש. במקביל, הגליל הראשון בתוך מדור הייבוש עובר גם טיפול שחרור כדי להבטיח שניתן לקלף את הנייר בצורה חלקה.
