Адгезия полимеров к бумаге

С этой проблемой нам приходится сталкиваться в жизни очень часто, например, при приклеивании фотографий в альбом, формировании стендов, изделий из бумаги и картона (поделок). С вопросами адгезии очень тесно связано производство бумаги и картона, полиграфическое и переплетно-брошюровочное производство.

Бумага – сложный субстрат, она содержит, в основном, волокна целлюлозы и ряд других компонентов, обладает высокой пористостью. При рассмотрении вопросов склеивания бумаги необходимо обращать внимание на химическую природу адгезива и субстрата. Для проклеивания бумаги применяют уже упоминавшиеся полярные полимеры, имеющие активные функциональные группы, обладающие высокой адгезией к целлюлозе, это: белковые клеи, казеин, крахмал, мочевино-формальдегидные и меламино-формальдегидные смолы, поливинилбутираль, ПВА, полиамид, латексы различных каучуков, а также канифольный клей, нитроцеллюлозные лаки.

Эти адгезивы способствуют повышению физико-механических свойств бумаги и придают ей ряд специфических свойств. Например, проклеивание бумаги мочевино-формальдегидными или меламино-формальдегидными смолами придает бумаге повышенную «влагопрочность», т.е. сохранять прочность во влажном состоянии. Эти адгезивы способны вступать в химическое взаимодействие с волокнами целлюлозы, поэтому свойства бумаги изменяются.

Повышать адгезию можно за счет введения добавок, например введение в латекс, каучуки казеинового клея или канифольного мыла повышает адгезию к бумаге в 2-3, а иногда и в 10 раз (7). В некоторых случаях применяют модифицированные полимеры или комбинации полимеров. Например, в нитроцеллюлозные лаки вводят поливинилацетаты, поливинилбутирали, полиакрилаты.

Часто на практике используют ПЭ как покрытие к бумаге. ПЭ имеет низкую адгезию к бумаге. Для того, чтобы ее повысить, проводят модификацию ПЭ винилацетатом, этилакрилатом, ПЭ хлорируют. Повышение температуры также является эффективным фактором повышения адгезии ПЭ к бумаге. При повышении температуры происходит снижение его вязкости и образование дополнительных функциональных групп.

В промышленности известен метод газовой проклейки. Этот метод модификации бумаги основан на том, что ОН-группы целлюлозы вступают в химическое взаимодействие с активными группами Cl^-, H⁺, метоксигруппа и другими легкогидролизующимися группами при модификации бумаги соединениями типа RSi(X) ₃ , где Х – Cl^-, H⁺, метоксигруппа и другие легкогидролизующиеся группы. Эта модификация проводится с целью придания бумаге больших прочностных свойств и сопротивления действию воды.

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + nCH₃SiCl₃ ® (CH₃SiO₃C₆H₇O₂)_n + 3nHCl

Продуктами реакции являются алкилхлорсилан и хлористый водород.

Так, прочность на разрыв необработанной бумаги после 5 минут действия воды равна нулю, а у обработанной алкилхлорсиланом хотя и уменьшается, но сохраняется примерно на уровне100 кГ/см².