graficki materijali skripte

GRAFI^KIMATERIJALI

dr. Borislav Simendi}

VISOKA TEHNI^KA [KOLASTRUKOVNIH STUDIJA NOVI SAD

Grafi ki materijali Dr. Borislav Simendi

- 3 -

UvodGrafi ki materijali se dobivaju odrenim tehnologijama.Tehnologija - primena hemijskih i fi zikih procesa za proizvodnju odreenih predmeta.Podela: 1. U zavisnosti od prirode procesa (hemijske i mehanike) 2. U zavisnosti od dobijenih proizvoda ( i grafi ke )Grafi ki materijali : skup vrstih i tenih materija koje omoguavaju proizvodnju grafi kih proiizvoda. Uslovi za izradu poznavanje hemijskih i fi zikuh procesa koji su neophodni za njihovu proizvodnju.

MaterijaliDefi nicija materije i materijala Materija je supstanca koja izgrauje svet u kojemu ivimi i nalazi se u nascentnom obliku. Materijal predstavlja oblik materije koji je nakon odreene obrade preveden u stanje u kojomu je omoguena odreena funkcija odnosno tehniki upotrebljivo svojstvo

Poznavanje materijalaobuhvata razumevanje meuzavisnosti unutranje strukture materijala, tehnologije obrade -

i funkcionalnih osobina materijala

Od strukture do osobinaDa bi razumeli osobine inenjerskih materijala neophodno je poznavanje njihove strukturePodela:

Metali- Polimeri- Keramika- Kompoziti- Poluprovodnici-

Praktino svaka glavnija osobina materijala je posledica odreenog mehanizma u strukturi, koji se javlja na atomskom ili mikrostrukturnom nivou.

Primeri:a.) pravilna-kristalna i nepravilna - amorfna strukturab.) Al-kubna i Mg-heksagonalna struktura ( duktilni i krti lom)c.) neprovidna i transparentna Al-oksidna keramika

a.) kristalna struktura kod keramike b.) nekristalna struktura kod stakala


- 4 -

Aluminijum-kubna reetka Magnezijum-heksagonalna reetka (desno)

StrukturaAtomska struktura raspored atoma, jona, molekula i njihove veze na lokalnom nivou.Fina struktura rasored atoma, jona, molekula u prostoru (kristalna i amorfna).Mikrostruktura raspored, oblik, veliinu i broj faza na veoj skali unutar materijala.Makrostruktura geometrijski oblici i agregatno stanje materijala.

Svojstva materijalaMerljiva veliina kojom se karakterie oblik ili mera sposobnosti materijala da prua odgovor na spoljanje uticaje :Podela:

Hemijska(toksinost, zapaljivost, korozija, oksidacija) Fizika (gustina, temperatura topljenja,toplotna provodljivost, elektrina, optika, magnetna) Mehanika (vrstoa, tvrdoa, elastinost,ilavost)

Procesi obrade materijala-tehnologije:Defi niu se preko hemijskih procesa i fi ziko-mehanikih operacija koje se koriste za promenu oblika i svojstva materijala u cilju dobijanja eljenog proizvodaTehnoloka svojstva materijala defi niu ponaanje materijala u toku procesa obrade Tehnologija materijala inenjerska disciplina koja koristi osnovna i primenjena znanja o materijalaima sa ciljem da se od materijala dobije proizvod eljenih karakteristika

Tehnologije:Defi nisanje tehnologije dobijanja odreenog materijala:

Kako je izgraen materijal1. Koja svojstava ima materijal2. Kako se materijal prevodi u odreeni oblik3. Kako se karakterie struktura i svojstava materijala- ispitivanje i karakterizacija materijala 4.

Grafi ki proizvodiDobivaju se tampanjem

tampanje : Tehnoloki postupak izrade tampanih proizvoda uz korienje teksta i slike prema kvalitetu koji defi nie kupacSloen tehnoloki postupak u koji ulaze razliiti materijali koji se tokom proizvodnje transformiu u tampani proizvod ( tamparske forme, papir, boje postupak tampanja tamparski proizvod).

PapirDefi nicija: Kompozitni materijal sastavljen od isprepletenih vlakana, pomonih sirovina i vodeUpotreba:Prvobitna: kao materijal na kome se moe pisati, crtati, tampati, odnosno materijal sa kojim se


- 5 -

prenosi pisana informacijaDanas: pored prenosa informacija koristi se za izradu ambalae,odravanje higijene i u industriji IstorijatPrvobitna sredstava za prenos informacija:

Kameni blokovi, kamene ploe, glinene ploe, ploe od drveta- klinasto pismo Papirus ( 2000 g. P.n.e.) iz biljke Cyperus papyrus- duga vlakna- suenje - poliranje Pergament: ( 200 g.p.n.e. Pergamon, Mala Azija) uglaana telea koa i danas se koristi (npr. za Povelje) Papir: Nastao u Kini 105 g.n.e(ministar aj Lun) Tehnologija proizvodnje: sirovine (bambus, slama od pirina, ostaci od pamuka) - usitnjavanje - bubrenje u vodi-kuvanje uz razvlaknjivanje - ceenje na sitima - presovanje - suenje - papir

Papir u EvropiProizvodnja papira u Kini tajna do VII veka Prenoenje tehnologije papira u Japan, Koreju i arapski svet Papir u Evropi 1150 g (panija) XV vek Gutenberg, tamparska presa Runa izrada papira do 1799 g. Kada se u Francuskoj pojavljuje prva papir maina ( Luis Rober) Proizvodnja papira na bazi tekstilnih sirovina sve do sredine XIX veka - Gotfried Keller uvodi postupak bruenja drveta - drvenjaa - usavravanje postupka - hemijski postupci (sulfi tni 1865 g i sulfatni 1889 g.) - papir maina za kontinualnu proizvodnju 1945 g. - kontinualna proizvodnja celuloznih vlakana, sulfatni ( 1955.g.)

Stanje danasU toku 2002 g. U svetu proizvedeno 330 mil.t papiraPotronja papira:

Amerika 305 kg/stanovnik Nemaka, Holandija, Norveka 200 kg/stanovnik Nerazvijene zemlje 15 kg/stanovnik Potronja papira po glavi stanovnitva moe biti realan pokazatelj ekonomskog i kulturnog razvoja neke zemlje


- 6 -

Grafi ki materijali Sadraj predavanja:

Istorijski uvod, poreklo i proizvodnja grafi kih materijala1. Papir. Vanije prirodne sirovine i proizvodnja vlakanaca-drvo, jednogodinje biljke, 2. mineralne sirovine, sirovine ivotinjskog porekla, sintetika, otpadni papir - struktura i hemijski sastav drvetaProizvodnja drvenjae, celuloze, poluceluloze i dr. mehaniki i termoomehaniki 3. postupak - hemijski postupci za dobijanje celuloznih vlakana iz drveta Pomone sirovine za izradu papira, kartona i lepenke4.

PREDAVANJA

PREDAVANJE 1:

Struktura atoma. Jonska veza. Kovalentna veza. Sekundarne veze.

1.Struktura atoma:planetarni model ( jezgro i omota) jezgro ( protoni i neutroni, masa = 1,66 * 10 -24)Avogadrov broj, broj protona u 1 g , 6,023 * 10 23

atomski broj= broj protona u jezgru atomski broj = broj protona i neutrona omota ( elektroni, masa 0,911 * 10 -27 , naelektrisanje 1,6 * 10-19 C)orbitale; s,p,d,f struktura atoma ugljenika : 1s 2 2s2 2p2 -->hibridizacija --> 1s2 2s1 2p3

atomske veze: elektronski proces primarne veze, kada elektroni spoljanje orbitale bivaju preneseni ili podeljeni izmeu atoma sekundarne veze,rezultat privlaenja izmeu pozitivnih i negativnih naelektrisanja

2. Jonska veza: rezultat prelaza elektrona sa jednog na drugi atom veza izmeu Na i Cl veza izmeu suprotno naelektisanih jona je posledica Kulonovog privlaenja izmeu anjona i katjonaneusmerena veza pakovanje jona je takvo da se maksimizira broj suprotno naelektrisanih jona koji okruuju dati jonprivlane sile: Fc= -K/a 2


- 7 -

K= k o ( z1*q) ( z2*q) z-valenca jona, q-naektrisanje =1,6 *10 -19 C, ko= 9 *10

9 V m/C odbojne sile: F r= e-a/ i eksperimentalno odreene konstante za dati par jona, a- duina vezerezultujua sila: F c + Fr = 0ravnotena duina veze a o , odgovara ravnotei sila F=0 i samim time i minimumu energijejonski ili atomski poluprenik , odgovara srednjoj elektronskoj gustini u spoljanjoj elektronskoj orbitalikoordinacioni broj = broj atoma ili jona koji okruuju centralni jon/atom, zavisi od relativne veliine suprotno naelektisanih jona, r/R

3 Kovalentna veza: ostvaruje se vezivanjem atoma preko zajednikog elektronskog para usmerena veza model Cl 2 model etilena mogunost povezivanja u duge lan ce ili razgranata struktureosnovi element lanca mer manji koordinacioni broj u odnosu na jonsku vezu energija veze kovalentnih veza ugao veze


- 8 -

6. Sekundarne veze:

vezivanje atoma se ostvaruje bez prenosa ili delenja elektrona, odnosno se ostvaruje privlaenjem pozitivnih i negativnih naelektrisanjaveza se ostvaruje usled privlaenja suprotnih naelektrisanja usled asimetrine distribucije pozitivnog i negativnog naelektisanja-dipolidipoli ( 1.indukovani ili povremeni 2. stalni ) inukovani kod A r , energija veze 0,99 kJ/molstalni, vodonina veza, energija veze 21 kJ/mol

Jonske veze:

sl.1 Veza izmeu Na i Cl

Kriva sile privlaenja za par Na+-Cl- koja pokazuje ravnotenu duinu veze a0=0,28nm

FC (=Kulonova sila privlaenja)

F (=sila privlaenja)

FR (=sila odbijanja)


- 9 -

Formiranje jonske veze izmeu natrijuma i hlora u kojoj je prikazan efekat jonizacije na atomske radijuse.

Katjon Na+ postaje manji od Na atoma, dok anjon Cl- postaje vei od neutralnog atoma Cl.

Koordinacionibroj

Relativni odnos jona

Zavisnost koordinacionog broja od odnosa radijusa


- 10 -

Atomski i jonski radiusi pojedinih elemenata

Atomski broj

Simbol Atomski

radius (nm) Jon sa najeom

valencom Jonski

radius (nm) 3 Li 0.152 Li+ 0.078 4 Be 0.114 Be2+ 0.054 5 B 0.097 B3+ 0.02 6 C 0.077 C4+


- 11 -

Opti oblik krive energije veze kao i terminologija koja se koristi za kovalentne kao i jonske veze.

(Isto vai i za metalne i sekundarne veze)

Energije veze i duine veze za reprezentativne kovalentne veze

Energije veze

Veza kcal/mol kJ/molDuina veze

(nm)

Energija veze

Duinaveze


- 12 -

Kovalentne veze:

Dvodimenzionalni ematski prikaz strukture vrstog polietilena

Trodimenzionalna struktura veze u kovalentnoj vrstoj materiji, ugljeniku (dijamant).

Svaki atom ugljenika C ima etiri kovalentne veze sa etiri druga atoma ugljenika.


- 13 -

Sekundarne veze:

Izolovani atom argona Ar

Centar pozitivnog naelektrisanja (jezgro)

Centar negativnog naelektrisanja (elektron)

Sekundarnaveza

Veliina dipolnog momenta

Izolovani atom argona Ar

Nastajanjem indukovanih dipola kod susednih atoma argona dolazi do slabe sekundarne veze. Stepen asimetrinosti raspodele u ovom sluaju je veoma povean.


- 14 -

PREDAVANJE 1

7. Kristalana struktura metala i njene greke8. Kristalizacija metala

7. Kristalana struktura metala i njene grekeKristalna struktura: - Kristalna struktura metala se formira pri prelazu iz tenog u vrsto stanje, formiranjem kristalografskih atomskih ravni -Kristalna reetka kao osnov kristalne strukture se formira paralelnim povezivanjem vie kristalografskih ravni (sl.2.1.)

Elementarna kristalna reetka predstavlja najmanju grupu atoma koja se ponavlja u prostornoj kristalnoj reetkiOsnovni tipovi kristalnih reetki kod metala: a.) Heksagonalno gusto pakovana HGP ( Zn, Mg) b.) Povrinski centrirana kubna PCK ( Al, Cu, Pb) c.) Zapreminski centrirana kubna ZCK ( Cr, V, Va )


- 15 -

8. Greke kristalne strukture:Greke naruavaju idealnu kristalnu strukturu i predstavljaju geometrijski koncept, a javljaju se kao : takasti, linijski i povrinski defektiTakasti defekti: lokalni poremeaji u kristalnoj strukturi

vakansije supstitucijski atom intersticijski atom

vakansije su rezultat lokalnog poremeaja za vreme procesa kristalizacije. Vakansije su odgovorne za proces difuzije atoma kod metala, pri emu difuzija predstavlja kretanje atoma u metalima pri veim rastojanjimaLinijski defekti ili dislokacije: Ovu greku karakterie pomeranje atoma iz ravnotenog poloaja, du zamiljene linije, sl.2.4-imaju veliki uticaj na mehanike osobine metala

Povrinski defekti: - predstavljaju granice metalnog zrna usled razliite orjentacije kristala, sl.2.5- granice zrna karakterie manja gustina pakovanja a posledica toga je bra difuzija atoma i razliita orjentacija kristala to oteava kretanje dislokacija u oblasti granice zrna- oblik i veliina granice zrna u polikristalnom materijalu imaju veliki uticaj na mehanike osobine materijala poto su granice zrna prepreke za kretanje dislokacija


- 16 -

9. Kristalizacija metala:

Kristalizacija predstavlja proces transformacije metala iz tene u vrstu fazu. Proces kristalizacije se odvija u 2 faze: 1. formiranje stabilnih jezgara kristalizacije formiranje nukleusa i njihov prelaz u stabilni kristal-nukleacija 2. dalji rast kristala i formiranje polikristalnih agregata-rast zrna

Na sl.2.6 je prikazana kriva hlaenja pri ovravanju rastopa olova ( iznad 327 oC-rastop) prilikom ovravanja se oslobaa latentna toplota koja spreava opadanje temperature to uslovljava da se proces ovravanja odvija na istoj temperaturi.Na sl.2.7 je prikazana polikristalna struktura nakon zavretka ovravanja pri emu se formiraju metalna zrna sa granicama zrna ( tetris !!!) - veliina metalnog zrna zavisi od brzine obrazovanja nukleusa i brzine rasta kristala - pri manjim brzinama hlaenja uz manji stepen podhlaivanja, brzina stvaranja nukleusa

je manja to uslovljava nastajanje kristala veih dimenzija - veliina formiranog metalnog zrna bitno utie na mehanike osobine metala-krupnozrna struktura smanjuje zateznu vrstou, tvrdou, ilavost i plastinost metala.


- 17 -

PREDAVANJE 210. Legure metala

Legure predstavljaju smee dva ili vie metala ili metala i nemetala ( komponente legure)Faze predstavljaju homogeni deo u strukturi legure, koje imaju istovetna fi zika i hemijska svojstva i istu kristalnu strukturuLegiranje predstavlja proces dodavanja hemijskih elementa u strukture drugih elemenata.Struktura legure zavisi od naina grupisanja i uzajamne povezanostiPodela legura sa obzirom na nain nastajanja: a.) vrsti rastvori b.) hemijska jedinjenja c.) dvofazni sistemiI. vrsti rastvori- jedna komponenta zadrava svoju kristalnu reetku a atomi druge komponente se rasporeuju u reetku prve komponente-vrsti rastvor se sastoji od dve ili vie komponenti koje imaju isti tip reetke i predstavljaju jednu fazuPrema rasporedu atoma u kristalnoj reetci, legure u obliku vrstih rastvora mogu formirati ( sl.2.8)

- supstitucijski vrsti rastvor- intersticijski vrsti rastvor

Supstitucijski vrsti rastvor- Formiraju se izmeu dve vrste atoma priblino istih dimenzija- Supstitucijski vrst rastvor sa neogranienom rastvorljivou se formira ako zadovolji Hjum-Roterijeva pravila:1. razlika u poluprenicima ne sme biti vea od 15 %2. kristalne reetke moraju biti istovetne3. neznatna razlika u elektronegativnosti4. elementi imaju istu valentnostIntersticijski vrsti rastvori:- Formira se rasporeivanjem atoma rastvora u upljine kristalne reetke rastvaraa ( sl.2.8 b)- Uslov za formiranje vrstog rastvora je da je poluprenik atoma rastvaraa mnogo manji od poluprenika rastvorenog elementaPrimeri rastvorenih elemenata( C, N, B )Rastvarajui elementi- rastvarai ( Fe, Mo, Cr)Legure sa intermedijalnim jedinjenjem:- Jedinjenja imaju drugaiju kristalnu reetku u odnosu na kristalnu reetku u odnosu na kristalnu reetku polaznih legirajuih komponenti


- 18 -

- Atomi svake pojedine komponente u reetci hemijskog jedinjenja su rasporeeni po odreenoj zakonitosti- Formula jedinjenja je Am Bn, a satav je postojan, tj. ne dolazi do njegove promene pri zagrevanju i hlaenjuGlavna karakteistika: visoka tvrdoa i i znatna krtost

11. Dvofazne legure - Nastaju u sluaju kada se elementi koji ulaze u sastav legure meusobno ne rastvaraju niti meusobno grade jedinjenje meusobno obrazuju heterogenu strukturu u obliku mehanike smee sl 2.12 - Svaka faza u heterogenoj strukturi je homogena tj. ima svoja sopstvena svojstva. Dvofazni sistemi

- Primer 1: sistem Pb- Cu , gde je manja koliina Pb rastvorena u Cu , a ostatak Pb je razasut po celoj strukturi - ovakva struktura ima potpuno razliite osobine od osobina polaznih komponenti - Primer 2: Sistem sa 2 vrste metalnih zrna ( sl.2.12 b, plastina i krta)Dijagrami stanja legura:Predstavljaju grafi ki prikaz postojanja razliitih faza u leguri pri razliitim temeperaturama i sastavu legura Ravnoteni dijagrami stanja

Dvokomponentne legure u obliku vrstih rastvora (Cu -Ni ,sl.2.12) Dvokomponentni eutektiki dijagram stanja, javlja se kod komponenti koje su u tenom stanju potpuno rastvorene jedna u drugoj, au u vrstom stanju su arstvorene u ogranienoj meri ili se meusobno uopte ne rastvaraju ( Pr. Pb- Sn , sl.2.15)

Mehanike osobine metalnih materijala: mehanike osobine predstavljaju odgovor materijala podvrgnutog mehanikom optereenjuPrema pravcu i napadnoj povrini dele se na: istezanje, savijanje, pritisak i uvijanjeElastina deformacija - Deformacija predstavlja promenu veliine i oblika tela nakon dejstava spoljanjih sila a posledica je promene poloaja atoma iz ravnotenog poloaja - Elastinom deformacijom materijal se vraa u prvobitan poloaj - Za elastinu derformaciju vai Hukov zakon:


- 19 -

= E . E-Jangov modul-elastino izduenje

Plastina deformacija:-plastinom deformacijom struktura materijala se u potpunosti menja-uzronik ovoj deformaciji je klizanje atomskih ravni usled dejstva smicajnih napona sl. 2.25-prilikom plastinog deformisanja ne dolazi do pojave pukotina ojaavanje materijala

Glavne mehanike osobine metalnih materijalaI. ) Zatezanje:II.) Tvrdoa


- 20 -

PREDAVANJA 3:

14.Korozija metala:

Def: Korozija predstavlja razaranje materijala usled hemijskog ili elektrohemijskog dejstva spoljne agresivne sredine na povrini metala (sl.2.52)Korozija zapoinje na graninoj povrini metala i okolne sredine, a zatim se iri u njegovu dubinuPrema karakteru fi ziko-hemijskih procesa koji uslovljavaju koroziju, deli se na hemijsku ili elektrohemijsku korozijuHemijska korozija :Nastaje dejstvom gasne ili parne faze na povrini metala ( O2, H2, HCl, N2, S) ili para (benzin, benzol,nafta) - Produkti koroziji ( oksidi, hidroksidi, soli) - Rast sloja produkata zavisi od mogunosti prodiranja korozivne sredine kroz produkte korozije. - Inhibitori korozije Al, Zn, Cr - Prohibitori korozije alkalni i zemnoalkalni metali; Na, K, Mg, Fe -U sluaju inhibitora korozije poeljno je dobro prijanjanje slojeva korozije na povrinu metala, pri emu koef. linearnog irenja slojeva korozije i metala treba da budu priblino jednaki

15. Elektrohemijska korozija: odigrava se u elektrolitima ( vodeni rastvori metalnih soli ) ili u drugim sredinama koje su elektrini provodnici. Uzrok elektrohemijske korozije su mikrogalvanski spregovi na povrini metala ( sl.2.53)Nastajanje mikrogalvanskih spregova uzrokuju: - nehomogenost metalne faze - nehomogenost elektrolita - razliiti spoljni fi ziki uslovi ( t, p i sl.)Elektohemijska korozija predstavlja oksidaciono-redukcijski procese, koji imaju za posledicu da pojedini delovi povrine metala imaju negativniji potencijal, a opet drugi delovi imaju pozitivniji potencijal anodne i katodne zone


- 21 -

- Metal se jonizuje na manje plemenitim, negativnijim delovima povrina, a depolarizuje na plemenitim (pozitivnijim delovima ) tj. na katodi - Spajanjem anode i katode uspostavlja se mikrogalvanski spreg ( sl.2.54)

- Elektodni potencijal predstavlja tenju ka korodiranju prema standardnoj elektrodi ( tabela 2.55)Vaniji oblici korozije: - kontaktna korozija - selektivna korozija - korozija pukotine - takasta korozija - meukristalna korozija - naponska korozija

16. Zatita metala od korozije: Korozija se moe kontrolisati ili izvriti zatita putem vie razliitih metoda: - prirodna zatita - zatita pomou inhibitora - prevlake - izbor materijala - kontrola sredineprirodna zatita:- obezbeuje se stvaranjem pokrivnog sloja na povrini metala , koji spreava daljnju koroziju- zatitni slojevi su posledica oksidacije metalne povrinezatita pomou inhibitora:- Inhibitori su supstance koje se dodaju metalima u malim koliinama, a u cilju spreavanja korozije- Razlikujemo fi zike i hemijske inhibitore- fi ziki inhibitori se apsorbuju na povrinu metala, obrazujui zatitni sloj( specijalna ulja i masti)


- 22 -

- hemijski inhibitori reaguju sa matalnim povrinama, obrazujui pri tome zatitni sloj ( soli fosfata)zatita pomou prevlaka: zatitne prevlake se formiraju nanoenjem materijala sa zatitnim svojstvima na povrinu metalaMetalne prevlake: Zn, Sn, Pb, Al, NiNemetalne prevlake: boje, lakovi, emajl, guma , plastikaOksidne prevlake: dobijaju se oksidacijom ili bruniranjem i to hemijskim ili elektrohemijskim putem

hemijsko bruniranje: postie se potapanjem predmeta u kupatilo elektrohemijsko bruniranje se sastoji u nanoenju prevlake elektrohemijskim procesima Metalne prevlake nanose se termikim ili elektrohemijskim putem termiki proces se odvija potapanjem predmeta u kupatilo rastopa metala koji se vezuje na povrinu predmeta koji treba zatititi ( kalajisanje, cinkovanje)elektrolitiki procesi ( sl.2.58) baziraju se na procesu elektrolize, pri emu elektrolit predstavlja rastvor soli metala koji se koristi za zatitu ( Zn, Cu, Cd, Ni, Cr)

Izbor materijala:opta pravila:

Za redukcione i neoksidacine uslove , za 1. zatitu se upotrebljavaju Ni i CuZa oksidacione uslove upotrebljava se 2. zatita na bazi CrZa izuzetno jake oksidacione uslove 3. upotrebljava se Ti i njegove legure

Promena sredine:metode za sniavanje korozije usled promena u korozionoj sredini;

sniavanje temperature1. sniavanje brzine tenost2. uklanjanje kiseonika iz tenosti3. smanjenje koncentracije jona4. dodavanje inhibitora5.


- 23 -

PREDAVANJE 4:

METALI I LEGURE ZA GRAFIKU TEHNIKU

17. Olovo i njegove legure:

- pripada grupi obojenih tekih metala- kristalie u obliku PCK- niska temperature topljenja 327 oC, lako se obrauje- lako se rastvara u kiselinama- oksiduje na vazduhu , stavarajui povrinski zatitni sloj- pri oksidaciji rastopljenog olova stavaraju se PbO i PbO2- primenjuje se za izradu delova koji su izloeni koroziji i za legure

Olovne tamparske legure:- sastavljene su od Pb, Sn I Sb- upotreba u grafi koj tehnici za izradu tamparskih slova, pri emu je oznaavanje,sastav i kvalitet propisan JUS standardom - eksploatacioni uslovi za tamparsku leguru: - to nia taka topljenja - dobro livenje - to manja promena zapremine pri prelazu iz tenog u vrsto stanje - to vea tvrdoa - velika otpornost na habanje - da dozvoljava upotrebu viectrukim pretapanjem - temperatura topljenja, tvrdoa olovnih legura zavise od strukture ( Sb poveava tvrdou, a Sn livkost)

18. Auminijum i njegove legure:

- pripada grupi lakih metala- kristalie u obliku PCK- odlikuje se dobrom elektrinom i toplotnom provodljivou- na vazduhu oksidie, pri emu se stvara zatitna skrama od Al2O3 - dobro se oblikuje plastinom deformacijom- za poboljanje mehanikih osobina legira se sa Cu, Mg, Zn i Mg- legure za gnjeenje i legure za livenjeVrste leguraDuraluminijum:

- legura Al sa Cu i Mg- posebno otporne na koroziju


- 24 -

Silumini:legure Al i Si - sadraj Si 5 do 13 %-

Upotreba u grafi koj industriji za izradu off set ploa i za izradu kliea za visoku tampu.

19. Bakar i njegove legure:

- pripada grupi tekih obojenih metala- odlian je provodnik toplote i elektine struje- topi se na 1083 oC- lako se obrauje plastinom deformacijom- Cu se teko lije, zbog rastvaranja gasova, koji opet naknadno prilikom njihovog rastvaranja stvaraju pore i time smanjuju mehanike osobine- za poboljanje livakih osobina dodaje se fosfor dezoksidacija- Cu je koroziono otporan na vazduhu, jer se na njegovoj povrini stvara zatitna skrama patina CuCO3 Cu (OH)2- rastvara se u HNO3, conc. H2SO4, organskim kiselinama, NH3- sa drugim obojenim metalima gradi legureMesing- legura Cu sa Zn- za izradu linija za runi slog- za izradu matrica kod monotipa i linotipa Bronza legura Cu sa Sn ( Al, Si , Pb)Upotreba u graf.industriji:- ist Cu se koristi za izradu precizih kliea kod viebojne tampe- za izrau plata na cilindrinoj tamparskoj maini kod duboke tampe- za izradu bimetalnih ofset ploa

20.Cink

- pripada grupi obojenih tekih metala- topi se na 420 oC- na temp. 100- 130 oC postaje plastian, gda se moe valjati u tanke listove i izvlaiti u obliku ice- na temperaturi 150 oC rekristalie, pri emu se stvara gruba kristalna struktura loe mehanike osobine- lako se rastvara u mineralnim kiselinama- uz dodatak vrlo malih koliina Cd brzina rastvaranja se poveava i ostvaruje se ravnomerno rastvaranje- koroziono je otporan jer se stvara zatitna skrama od Zn (OH)2 CO3Upotreba u graf.industriji:- za izradu kliea ( cinkografi ja)- mikrocink za emulziono rastvaranje(homogeni sastav i sitnozrna struktura)- za izradu ofst ploa


- 25 -

Magnezijum;- najlaki metal iz oblasti konstrukcionih materijala- zbog slabe otpornosti na koroziju i slabih mehanikuh osobina koristi se iskljuivo u obliku legura- topi se na 651 oC- na vazduhu i temp. Od 500 oC lako se pali i gori belim plamenom- lako se rastvara u kiselinamaUpotreba u graf.industriji:- za izradu kliea jednostepenim emulzionim nagrizanjem- za izradu lakih ofset ploa

Gvoe i njegove legure : - hemijski isto gvoe je mek metal - koroziono je otporan , ali uz dodatak primesa lako korodira - u vrstom stanju se javlja u 3 alotropske modifi kacije : - ZCK, - PCK, - ZCK - hemijski isto gvoe se retko koristiGvoe se koristi uglavnom u obliku njegovih legura- najee Fe i C elici i liveno gvoeelici:Ugljenini - sa malo stranih primesa- odluujui uticaj na mehanike osobine ima sadraj C- koriste se za izradu vanih konstrukcionih delova maina i alataLegirani elici - svi elici koji pored C sadre jo jedan ili vie legirajuih elemenata ( Cr, Ni, Mn, Mo, W, V, Co ) - legiranjem elici postaju hemijski koroziono otporni - otpornost na visoke temperature i abrazijuUpotreba u graf.industriji: - sudovi za elektrohemijske procese, - Cr i Cr Ni elici se koriste za izradu ofset ploaLiveno gvoe: - legure Fe sa C, sa vie od 2 % C - osobine livenog gvoa zavise od koliina i oblika u kojem se nalazi ugljenik ( belo i sivo liveno gvoe ) - radi poboljanja osobina, liveno gvoe se podvrgava posebnim temikim obradama temper liv, nodularni liv


- 26 -

PREDAVANJA 5:

22. Najvanije sirovine za proizvodnju vlakanaca.23. Molekulska i nadmolekulska struktura celuloze.24. Hemiceluloza i lignin.25. Hemijski sastav i struktura vlakana drveta

22. Najvanije sirovine za proizvodnju vlakanaca:

1. Drvonajvanija sirovina za proizvodnju papira

od ukupne proizvodnje za proizvodnju papira se koristi 13 % drvo daje 90 % proizvodnje celuloze najvie korieni, etinari: smreka, jela, bor i liari: bukva, topola, breza vlakna: kod etinara ( do 4 mm) , kod liara (oko 1,7 mm)

2. Tekstilne sirovine :celuloza iz tkanina na bazi : pamuka, lana , konoplje, jute i dr. najznaajniji pamuk, duine vlakana 10 do 50 mm proizvode se specijalni papiri od kojih se zahteva velika mekoa, trajnost, upojnost, neprovidnost, papir za novanici i drugi vrednosni papiri

3. Slame itarica :hemijskim ili kombinovanim hemijsko-mehanikim postupkom daju celulozu ili polucelulozu kratka vlakna ( 0,5- 2 mm) prikladne za izradu papira od kojih se trai visoka vrstoa na bazi poluceluloze se izrauju kartoni i talasasta lepenka

4. Prerada trske i trave:esperto trava --> kvalitetni bezddrvni papir eerna trska i bambus --> fi ni papir

5. Otpadni tekstilni materijal:otpadne krpe( pamuk, lan, juta) za papire od kojih se trai fi noa i trajnost uestvuju u proizvodnji papira 2-4 %

6.Stari papir i papirni otpaci:stari papir, papirni otpaci , koriena ambalaa postupci prerade zavise od kvalietea polazne sirovine u ponovne tokove proizvodnje papira se vraa 30 % starog papira

7. Mineralna vlakna:azbest (za lepenku i papir )poveava taku zapaljivosti staklena vlakna:

koriste se kao izolatori postojan na visokim temperaturama lako se sui i poseduje dimenzionu stabilnost otporan na hemikalije8. Vetaka vlakna

nepoeljna u tekstilnim otpacima poto nemaju sposobnost fi briliranja


- 27 -

23.Molekulska i nadmolekulska struktura celuloze:

celulozu sintetizuju biljke i neke alge reakcijom fotosinteze uz polazne komponente CO 2 i vodugrupa prirodnih polimera --> polisaharida

Molekulska struktura:linerani makromolekuli koji se sastoje od molekula glukoze meusobno povezanih prema sl. 3.4 u biosferi su najzastupljeniji organski makromolekuli stepen polimerizacije 200- 14 000 osnovni strukturni element je glukoza sa 3 slobodne OH grupe koje su osnov vodoninih mostova(veza)

Nadmolekulska struktura:intra molekularne ( unutar molekula) veze i intermolekularne ( izmeu molekula) veze ove veze omoguavaju nastajanje snopova makromolekula mikrofi brila i njihovo pakovanje u fi brili i celulozno vlaknonastajanje snopova makromolekula ( sl.3.5) -->mikrofi brili i pakovanje u - kristalne i amorfne oblasti

Osobine celuloze: bezbojna supstanca bez ukusa i mirisa, nekodljiva za iva bia gustina 1,55 g/cm 3

nerastvorna u vodi i veem broju organskih rastvaraa vlaknasta struktura, duina vlakna zavisi od mesta nastanka termika postojanost je ograniena, razgradnja poinje na 100 oC , a karbonizacija se javlja na 270 oC nakon ove temperature nastupa gorenej celuloze.za bubrenje i rastvaranje celuloze neophodno je raskidanje intermolekulskih vodoninih veza (sl.3.7)voda samo delimino rastvara celulozu i to samo u amorfnim oblastima ( sl.3.7.b)


- 28 -

potpunu solvataciju omoguuju supsatance rastvorljive u vodi kupri-amonijum hidroksid i kadmijum-etilendiaminrazgradnja uz prisustvo odreenih bakterija

24.Hemiceluloza i lignin

Hemiceluloza:

gradi primarni i tercijarni zid grae drveta polisaharid malog stepena polimerizacije (DP=200), pored polisaharida sadre i kratke molekulske lance drugih polisaharidamakromolekuli hemiceluloze: linearni i razgranati koliina hemiceluloze u drvetu zavisi od porekla i kree se od 25-30 % poto nema vlaknastu grau lako se rastavara u kiseloj i alkalnoj sredini

Lignin:

amorfna svetlouta ili mrka materija kojom su obloena celulozna vlakna u drvetu grupa amorfnih, razgranatih i delimino umreenih poliaromata sa velikim brojem metoksi grupa -CH3 sadraj u drvetu 20 -30 %mas. struktura lignina je vrlo razliita i zavisi od porekla ( listopadno drvo ili etinari) prisusustvo lignina u drvetu spreava bubrenje celuloze --> oteavanje mlevenja vrlo reaktivno jedinjenje pa se lako hemijskim postupcima odstranjuje od celuloze potencijalni zagaiva

osobine korisne za papir:daje papiru zvuk, tvrdou i krutost termoplastian i doprinosi postojanosti papira na povienoj temperaturi opet previsok sadraj lignina moe smanjiti vrstou lista

25. Hemijski sastav i struktura vlakana drveta

drvo sadri oko 50 % suve materije i 50 % vode makromolekulske komponenete ( 90-97 %) , celuloza 45-50 %, hemiceluloza 20-30 %, lignin oko 25 %, ostalo niskomolekulske komponente ( neorganske soli, belanevine, amino kiseline)


- 29 -

Graa: - od razliitih vlakana (sl3.9)- vlakna (sl.3.10) su kompozitni materijal:

matrica: lignin i hemiceluloza fi brili: celuloza

- graa drveta ( sl.3.10.) :srednja lamela,primarni zid, sekundarni zid, tercijarni zid , lumen, elijska upljina- visoka mehanika svojstva drveta oteavaju odvajanje celuloze od lidnina i hemoceluloze-osobine papira zavise od duine vlakana

PREDAVANJE 4:

26. Dobijanje osnovnih sirovina za proizvodnju papira.Drvenjaa27. Dobijanje poluceluloze28. Dobijanje tehnike celuloze.Sulfi tni postupak29. Dobijanje tehnike celuloze.Sulfatni postupak

26. Dobijanje osnovnih sirovina za proizvodnju papira.Drvenjaa

mehaniki i termomehaniki postupak razdvajanje drveta na vlakna duine 1-2 mm po mehanikim osobinama drvenjaa je slabija od celuloze osnovne sirovine za dobijanje drvenjae su etinara ( smreka)

mehaniki postupak: ( sl.3.12) efi kasan tehnoloki postupak, gubitak u toku procesa samo 2-5 %

odleavanje poseenog drveta u toku 6 meseci zbog stabilizovanja prisutnih smola, koje prelaze u vrst oblikformiranje oblica duine 1-2 m

otkoravanje ( runo i mainsko mokro, trenjem, kombinovano- bubnjevi sa vodenim mlazom)bruenjebrusni kamen prenika 1 mabrazivno sredstvo SiO2 , zrnca 10-15 mnastupaju samo fi zike promenezagrevanje drveta do 190 oC isparavanje vode i omekavanje lignina poetak razvlaknjivanjaieljavanje vlakanaca u kontaktu sa brusnim matrijalom ( zrncima)proizvod bruenja je meavina vlakanaca razliitih krupnoa: - iverica - vlakna duine 0,2 - 4.5 mm - fi ni materijal dimenzija do 0.2 mm


- 30 -

- nabubreli fi brili dimenzija do 30 m - branasta supstanca

- osnovni cilj je da se dobiju to dua i savitljivija vlakancasortiranje nakon bruenjaobezvodnjavanje drvene suspenzije sa 0.4- 0.6 % suve materije do 30-35 % transport do postrojenja za izradu papira ( bale ili pneumatski tarnsport)dorada drvenjae:izbeljivanjem u cilju poboljanja optikih osobina i postojanosti na dejstvo svetlosti ( H, H2O2, Na2O2, NaHSO3, Ca(HSO3)2 izbeljivanjem se lignin prevodi u bezbojan oblik

termomehaniki postupak: (sl.3.13.)

- osnovna sirovina su drveni otpaci

-usitnjavanje u specijalnim ureajima sa

rotirajuim noevima

- termika obrada u reaktoru na 130 oC

- mlevenje na toplo u rifajneru

- sortiranje dispergovanih vlakana po veliini

- uguivanje

- po potrebi se izvodi belenje

- iskoritenje drveta iznosi 85-95 %

- dobijaju se kvalitetnija vlakna

primena:

u proizvodnji papira uz dodatak celuloze 15-20 % ( fi ni papir, roto papir, omotni papiri, kartoni i

lepenke

27. Dobijanje poluceluloze

Dobija se iz drveta, slame i dr. vlaknastih biljaka, kombinovanom hemijskom i mehanikom

obradom, poeljni liari poto sadre manje lignina stvaranje vlaknaste kae u reaktoru pri 130-170 oC uz dodatak Na2 SO3 i Na2 CO3 omekavanje i delimino rastvaranje lignina, hemiceluloza se ne razgrauje-->iskoritenje drvene seke 65-80 %

mlevenje u rifajnerima

sortiranje

dodatno mlevenje

po potrebi izbeljivanje menja se samo boja osobine :

prelaz od drvenjae ka celulozi

po sastavu blia drvenjai

po osobinama vlakana slinija celulozi

primena:

za izradu omotnih papira, valovite lepenke u beljenom stanju se koristi za izradu papira za pisanje i

tampanje


- 31 -

28. Dobijanje tehnike celuloze. Sulfi tni postupak

Zasniva se na razliitoj reaktivnosti celuloze,

hemiceluloze i lignina i prateih suspstnci

i razliitoj rastvorljivosti njihovih derivata

(sl.3.14.)

polazne smee Ca(HCO 3)2 /H2SO3 / SO2 ili

Mg(HCO3)2 / H2SO3 / SO2 i seke drveta

dimenzija 4 x 3 x1 cm ( sl.3.15.)

kuvanje u reaktoru pri 130 oC i 300-400 kPa

u toku 7-15 sati sulfonovanje, razgradnja i rastvaranje lignina i hemiceluloze, dok

celulozna vlakna ostaju neoteena

izdvajanje celuloznih vlakana iz smee

pranje i mlevenje vlakana

sortiranje i po potrebi izbeljivanje vlakana

uguivanje reakcione smee sa otpacima

i hemikalijama i njihovo spaljivanje izvor toplote za termika postrojenja

hemikalije zaostale posle spaljivanja CaO,

MgO i SO2 se prevode u prvobitni oblik i

ponovo se koriste

sulfi tnim postupkom se dobijaju kratka i

meka vlakna, blago smee obojena, koja se

lako izbeljuju

29. Dobijanje tehnike celuloze. Sulfatni postupak

Polazne smee Na2S, NaOH i Na2CO3 i seke drveta dimenzija 4 x 3 x1 cm ( sl.3.15.)kuvanje u reaktoru pri 150 - 180 oC i 700-1000 kPa u toku 3-6 sati raskidanje etarskih veza u ligninu i nastaje alkalni lignin sa manjom molarnom masom, razgradnja i rastvaranje lignina nastaje metanol i merkaptani neprijatan miris Izdvajanje celuloznih vlakana iz smeepranje i mlevenje vlakana- sortiranje i po potrebi izbeljivanje vlakana uguivanje reakcione smee sa otpacima i hemikalijama i njihovo spaljivanje uz dodatak Na2 SO4 i pri smanjenom dotoku kiseonika izvor toplote za termika postrojenja hemikalije zaostale posle spaljivanja se prevode u prvobitni oblik i ponovo se koriste pri emu ne reaguju sa celulozom, tako da ona ostaje, posle zavrne obrade, nerastvorna u reakcionoj smei sulfatnim postupkom se dobijaju bolje ouvana dua i vrsta celulozna vlakna od kojih se proizvodi papir sa odlinim mehanikim osobinama.


- 32 -

PREDAVANJE 5.

30.Belenje celuloze31.Prerada tekstilnih sirovina i starog papira32.Punioci u proizvodnji papira33. Pomone sirovine za poboljanje proizvodnje papira34. Pomone sirovine za poboljanje kvaliteta papira

30.Belenje celuloze:

Cilj belenja je poveanje stepena beline vlaknastog materijala Celuloza iz drveta sadri 3 - 8 % zaostalog lignina koji daje ukasto obojenje belenje se vri hemikalijama u prisustvu vode-oksidaciono belenje ( celuloza)-redukciono belenje (drvenjaa) Oksidaciono belenje je trajno prevoenje lignina u hlorlignin delignifi kacija Redukciono belenje se primenjuje kod obrade drvenjae ( Na-bisulfi t )Faze belenja

labavljenje i otpanje ostatka sa ligninom razaranje obojenih supstanci oksidaciona razgradnja dodataka poetak oksidacije celuloze

Sredstva za belenje hlor- Cl2, kiseonik- O2, hipohlorit- NaOCl, ozon- O3, vodonik peroksid- H2O2 jednostepeni i viestepeni postupak belenjajednostepeni postupak: - primenjuje se kod celuloze dobijene iz tekstilnih otpadaka pomou Ca-hipohlorita - pH rastvora se menja od alkalnog ka kiselom stanju poetak oksidacije ( pH ne sme biti manji od 8) - tempertura rastvora ne sme biti vea od 38oC viestepeni postupak:primenjuje se kod sulfatne i tvrde sulfi tne celulozefaze prerade : -hlorovanje lignina hlorlignin -hlorlignin se ispira sa NaOH -belenje vri iz Ca-hipohlorita stvoreni kiseonik -proces belenja se ostavruje u betonskim tornjevima

31.Prerada tekstilnih sirovina i starog papira:

1.Prerada tekstilnih sirovina:najvie se koriste pamuk, lan , konoplja. Koriste se za proizvodnju specijalnih vrsta papira ( velika mekoa, upojnost, otpornost na savijanje) fi lter papir, novanice. Priprema: (sl.3.16)- sortiranje, seenje na dimenzije- razvlaknjivanje, mlevenje- pranje, sortiranje- izbeljivanje obojenih vlakana2.Prerada starog papira:


- 33 -

Reciklaa starog papira predstavlja vrlo znaajan segment u proizvodnji papira ( u Nemakoj je stari papir zastupljen sa 62 % u ukupnoj proizvodnji papira).Faze prerade ( sl.3.12)

skupljane i sortiranje ( najnii kvalitet, srednji kvalitet, bolji kvalitet, najbolji kvalitet)dispergovanje i razvlaknjivanje u rezervoaru dodatno razvlaknjivanje pri povienoj temperturi razdvajanje na frakcije, pranje, dodatno mlevenje uklanjanje boje sa celuloznih vlakana (Deinking proces- sl.3.17)zasniva se na procesu fl otacije ( celulozna vlakna-hidrofi lna, boja-hidrofobnadodavanje povrinski aktivnih materija uklanajnje boje sa povrine celulozedodavanje vazduha izdvajanje boje sa mehurima vazduha na povrini u vidu pene, koja se uklanja zajedno s bojom

Voda kao pomoni materijal u proizvodnji celuloze i papira:

Najzastupljenija komponenta u procesu proizvodnje papira, vodena suspenzija omoguava povezivanje vlakanaca u papirnu tarku. Voda se koristi i kao interno transportno sredstvo, kvalitet vode se odreuje preko stepena tvrdoe i stepena istoe.Najvaniji zahtevi u pogledu osobina vode koja se koristi u proizvodnji celuloze i papira:

voda mora biti ista i osloboena mehanikih i hemijskih oneienja tvrdoa vode ne sme biti vea od 10 odH pH vrednost u granicama 6.5-7.1 temperatura vode treba da je ujednaene i to nia

Potronja vode po kg celuloze: nebeljene celuloza 250 do 300 l beljena celuloza 400 do 550 l oplemenjena celuloza 700 do 1000 l papir za pakovanje 30 do 200 l tamparski i pisai papir 50 do 300l specijalni papir 300 do 1000 lVrste vode: atmosferska izvorska povrinskaTvrdoa vode:predestavlja sadraj rastvornih zemnoalkalnih soli (Ca i Mg) u vodi Nemaki stepen: 10 mg CaO ili 7.19 mg MgO i 1 lit vode - tvrdoa 0-4 odH- meka voda - tvrdoa 5-8 odH- vrlo meka voda


- 34 -

- tvrdoa 9-12 odH- srednje tvrda voda - tvrdoa 12-18 odH- prilino tvrda voda - tvrdoa 19-30 odH- tvrda voda - tvrdoa preko 30 odH- vrlo tvrda vodaPriprema vode:proces njenog preiavanja i omekavanjaMehanika obrada odstranjivanje mehanikih oneienja( fi lteri i sita razliite gustoe)Hemijska obrada:

odstranjivanje hemijskih neistoa( gasovi , neorganske i organske materije) dodavanje Al-sulfata tvrdoa se smanjuje na10odH odstranijanje gasova-delovanjem sa Na-fosfatomjonskom izmenom sintetski organski izmenjivai vri se taloenjem kreom i sodom

Preiavanje otpadnih voda:u indusstriji celuloze voda se javlja kao: svea voda, povratna voda i otpadna vodaSvea voda je voda koja prvi put ulazi u proc esPovratna voda je voda koja je ve upotrebljavana i koja se ponovo vraa u proces, a koja sadri vlakanca i punila.Otpadna voda je ve upotrebljena voda u procesu i koja nije za ponovnu upotrebu pre isputanja mora se prethodno preistiti. Metode preiavanja: mehanike, hemijske, bioloke.

32.Punioci u proizvodnji papira

pomone sirovine-neophodne za proizvodnju papira. kod proizvodnje nekih papira koriste se ak do 30 %. punioci predstavljaju fi nospraene neorganske supstance koje su nerastvorne u vodi, a koje se dodaju disperziji celuloznih vlakana.najee korieni punioci u proizvodnji papira:

- kalcijum karbonat -CaCO3 - kaolin Al2O3 2SiO2- 2H2O - talk - 3MgO 4SiO2 H2O - magnezit - MgCO3 - titan dioksid - TiO2 - barijum sulfat - BaSO4 - cink oksid - ZnO

gustina se kree od 2.8 (talk) do 5.6 (ZnO) g/cm 3 prosena veliina estica punioca 0.5 - 4 raspored punioca u listu papira (sl.3.18) popunjava pore u strukturi celulozejeftiniji od celuloze znaajan doprinos poboljanju osobina papira: poveavanje glatkoe, bolje naleganje na


- 35 -

tamparsku formu, poveana belina, smanjena prozirnostu sluaju prekomernog doziranja slabljenje veza izmeu vlakana (sl.3.18.b) opadanje vrstoe, pojava dvostranosti, praenje i upanje vlakna u toku tampebelo obojeni punioci se koriste kao beli pigmenti u premazima koji se nanose na povrinu papira.

PREDAVANJA 6.

33. Pomone sirovine za poboljanje proizvodnje papira34. Pomone sirovine za poboljanje kvaliteta papira35. Priprema papirne mase36. Izrada papira na papir maini.Mokra grupa

33. Pomone sirovine za poboljanje proizvodnje papira

1.Retenciona sredstava:osnovni cilj ovih sredstava je da zadre to veu koliinu vrste materije-celuloze na situ dodavanje retencionih sredstava u suspenziju(celulozna vlakana, aditivi, voda) poveanje udela vrste faze na situnajee koriena retenciona sredstava: derivati kolofonijuma, Al soli, katjonski skrob, katjonski i anjonski poliamidi, poliamini

2.Aditivi za uklanjanje tetnih supstanci iz papira:lepljive neistoe koje se izdvajaju u delovima papirmaine prenose na papir prouzrokuju kidanje trake papiraaditivi su makromolekulske supstance relativno male molekulske mase, koje imaju izraenu katjonsku aktivnost

3. Mikrobiocidi:-supsatnce koje spreavaju razvoj mikroorganizama -poviena temperatura vode u procesu proizvodnje papira( 25 - 60 oC) pogoduje razvoju razliitih mikroorganizama povezivanje u lepljive agregate biomulj-biomulj ima neprijatan miris, posebno tetan na sitima papir maine -mikrobiocidi spreavaju razvoj mikroorganizama, a dodavaju se u disperziju celuloznih vlakana.


- 36 -

34. Pomone sirovine za poboljanje kvaliteta papira

1.Lepila ili keljiva:dodaju se papirnoj masi da bi papir imao potrebna mehanika svojstva i odreenu upojnost vezivanje lepila za hidrofi lna vlakana celuloze omoguavanje njihovog meusobnog povezivanjalepilo povezuje punilo sa vlaknima formiranje zatvorene, neporozne i dimenziono stabilne povrine papira

Podela: prirodna i sintetika1.prirodna: -biljnog porekla ( kolofonijum, skrob, dekstrin) -ivotinjskog porekla( tutkalo, elatin, kazein)2.sintetika: - polivinilhlorid, polivinilalkohol, polivinil acetat, fenolformaldehidne smole - pokazuju znaajnije prednosti u odnosu na prirodna lepila( vea sposobnost lepljenja, bre suenje, stvaranje elastinog fi lma, providnost)Naini doziranja:kao suspenzije u vodenim rastvorima ili emulzije - dodavanje u masu - povrinsko keljenjestepen keljenja: - zavisi od dodate koliine lepila ( 1/4, 1/2, 3/4 i 1/1 ili puno keljen papir) - tamparski papiri su obino 1/ 2 do 3/4 keljeni - viebojni, ofset ili umetniki tisak su puno keljeni2.Boje za pripremu mase:

obojene supstance neorganskog ili organskog porekla papir po svojoj prirodi ima ukast ton dodavanje crvene , plave ili ljubiaste nijanse papiru daje beo tonpoveanje stepena beline dodavanje plavoobojenih suspstanci( u manjoj koliini) ili belih pigmenata ( u veoj koliini)

Naini bojenja:najee se koriste sintetike organske boje a.) bojenje u masi b.)potapanje papirne trake u obojeni vodeni rastvor c.)nanoenej rastvora ili disperzije na povrinu papiraUslovi za bojenje:

zavise od stepena mlevenja drvenih vlakanaca boja koja se koristi mora imati maksimalni afi nitet prema svim komponentama rastvor boje treba pripremiti u mekoj vodi ne sme se primeniti suvie visoka temperatura fi nalne obrade papira jer u suprotnom moe doi do promene u tonu boje.


- 37 -

35.Priprema papirne mase

Papirna masa ili pulpa predstavlja disperziju vlaknastih materijala , punioca i drugih pomonih sirovina u vodi, ijim se izlivanjem na sito papir maine formiraju trake papira. Odnos polaznih sirovina zavisi od eljenih osobina papira, pre unoenja u sabirni rezervoar izabrane sirovine se izlau sledeim procesima: - rastvaranju vlaknastih sirovina u vodi - razvlaknjivanju - oslobaanju eventualno prisutnih agregata-kvrica - mlevenju do eljenog stepena u mlinovima i rifajnerima - homogeniziranju komponenti u rezervarima za meanje Rastvaranje se vri u rastvaraima ili pulperima mehanikom obradom vodena suspenzija sa 4-7 % s.m.Mlevenje: - najvaniji proces pripreme papirne mase - pojave prisutne kod mlevenja: - seenje - fi briliranje - bubrenje vlakanacaSeenje: - delenje vlakana popreno na uzdunu osu vlakna - seenjem se smanjuje duina vlakanaFibriliranje: - cepanje vlakana paralelno sa uzdunom osom - dovodi do poveanja aktivne povrine koja u fazi izrade papira obezbeuje vei broj vodoninih vezaBubrenje: - promena na vlaknima prouzrokovana ulaskom vode u unutranje slojeve drveta - stepen bubrenja zavisi od stepena kristalinosti celuloze, od sadraja poluceluloze i duinom vremena kvaenja

- bubrenjem, vlakno u debljini raste 10 -40 %,a po duini 0.1 % - bubrenjem vlakno postaje plastinije bolje povezivanje i poveana vrstoa listaVrste mlevenja ( posno i masno, sl.4.10)- posno mlevenje: se ostvaruje manjim razmakom noeva i kraim vremenom mlevenja kod materijala kod kojeg je prisutno dobro odvodnjavanje manje plastian- manja gustina vlakana


- 38 -

- dobijeni papir je voluminozan, dobro upija tenosti, mekan je i ima malu vrstou- masno mleveni papir se dobija mlevenjem pri veem razmaku noeva i duim vremenom mlevenja i veoj gustini vlakanaca gnjeenje i trenje dua vlakanca sa vie fi brila- masno mlevenje obezbeuje tvrde papire, velike vrstoe i transparentnosti ali slabije upojnostiUreaji za pripremu papirne mase:1.Holender - obezbeuje pripremu papirne mase; rastvaranje, mlevenje, dodavanje punila, dodavanje boja- holender predstavlja korito sa pregradom u sredini koje obezbeuje kruni tok suspenzije sa rotirajuim valjkom sa noevima- kapacitet 200 d0 1000 kg papirne mase- vreme mlevenje 15 min do 10 satiMaine za kontinualno mlevenje:2.Konusni mlin: (sl.4.18)- konusni stator i rotor- masa ulazi na uem kraju a izlazi na iri kraj uz neprestano trenje, gnjeenje i fi briliranje vlakana izmeu rotirajuih povrina

3. Ploasti mlin-Rifajner:(sl.4.19)- ine ga diskovi sa noevima izmeu kojih se melje papirna masa- materijal ulazi na sredini diska a izlazi na obodu.


- 39 -

36.Izrada papira na papir maini. Mokra grupa

papir maina datira od 1799 g. ( Francuz Rober) sastoji se od rezervoara, partije sita i partije presa suspenzija drvenih vlakanaca koja se dovodi na razdelnik je vrlo razreena ( 1 % s.m.) drugi uslov prilikom dovoenja u razdelnik je da se dovodi bez mehuria vazduha i bez vrtloga

Faze prerade:akumuiliranje papirene mase razreivanje suspenzije preiavanje suspenzije formiranje papirne trake dovoenje suspenzije sa vlaknima na sito-natok suspenzije sistem cevi obezbeuje ravnomerno doziranje papirne suspenzije na situ voda koja prolazi kroz sito uliva se u natono korito ili kaduostali uslovi su minimiziranje prisustva vazdunih mehuria i fl okula u natonoj suspenziji odvodnjavanje papirne mase dovoenjem papirne mase na sito vri se rasporeivanje vlakanaca na situ zatim njihovo obezvodnjavanje

Na obezvodnjavanje utiu: stepen mlevanja vlakanaca masnije mlevenje obezvodnjavanje sporijeviskozitet vode koji je funkcija njene temperatur porastom temperature viskozitet opadaadhezione sile vlakanaca i vode zavise od stepena fi briliranja vlakanaca vei stepen fi briliranja vee adhezione sileu poetku odvodnjavanja, voda se odvodi preko okaca sita , nakon ega se od, na situ nakupljenih vlakana, formira pogaa koja sada ima ulogu fi ltrirajueg sredstvaodvodnjvanjem se koncentracija papirne mase u suspenziji dovodi na nivo 3-4 % s.m. Da bi se papirna masa prevela u sledeu operacijupresovanje, mora se obezbediti obezvodnjavanje do nivoa od 15-24 % s.m. Ovo se postie gravitacionim odvajanjem vode i njenim odsisavanjem preko vakuum fi ltara (sl.4.31 )


- 40 -

Presovanje papirne mase: daljnje obezvodnajvanje na nivo od 25-42 % s.m. se obezbeuje preko partije presa presovanje papirene mase se obavlja na papir maini, pomou partije presa i fi lca a cilj je da papirna masa izgubi to je mogue vie vode

Partija sita:a.) registar partija predstavlja beskonanu traku sa nizom valjaka, pri emu se papirna masa obezvodnjava gravitacionim tokomb.) odsisna partija predstavlja cilindar preko kojeg se kree papirna traka i u kojem se u odreenoj zoni vri odsisavanje vode preko vakuuma.

PREDAVANJA 7

37. Izrada papira na papir maini.Suna grupa38. Izrada papira na papir maini.Finalna obrada

37.Izrada papira na papir maini. Suna grupa

Papirna traka nakon obrade na partiji presa sadri 35-40 % s.m.Daljnje obezvodnjavanje papirne trake se obezbeuje u sunoj partijiSuna partija se sastoji od cilindara za predgrevanje i baterije sunih cilindara, pri emu sune cilindre predstavljaju parom grejani rotirajui valjciPojave koje prate suenje papirne tarke: - odstranjivanje kapilarno vezane preko parom grejanih rotirajuih valjaka - odstranjivanje hemijski vezane vode obezebeuje se dodatnom toplotnom energijom isparavanje - skupljanje vlakanaca usled isparavanja uspostavljanje novih vodoninih veza poveanje mehanikih osobinaOsobine papira nakon suenja: - suenje obezbeuje glatkou, poroznost, propustljivost vazduha, belinu - za postizanje optimalnih osobina neophodno je ravnomerno suenje - suenjem papir gubi elestinost i plastinost tj. postaje krt - previe vlana papirna traka ima za posledicu nabiranje odnosno stvaranje talasa, u toku suenja debljina papirne trake se smanjuje do 2 puta, a popreno skupljane iznosi 1-8 %.Naini suenja:


- 41 -

- kontaktno suenje, kanalno suenje i suenje zraenjem - za bolji transport papira slui fi lc - za kontaktno suenje koriste se valjci (sl.4.33) broj zavisi od brzine papir maine ( 40-60), mogu biti rasporeeni dvoredno i troredno - za kanalno suenje se koristi zagrejani vazduh, koji se prenosi preko sunih cilindaraUloga fi lca kod sune partije: -da obezbedi vrst kontakt izmeu trake i cilindra - da obezbedi tarnsport papirne tarke kroz ceo tok sune partije -da sprei nabiranje -da preuzme jedan deo vode, koji izlazi iz papirne trakePo zavrenom suenju papir zadrava u sebi 6-8 % vlageLajm presa kao poseban ureaji koji se ugrauje na papir mainu: -slui za oplemenjavanje papira povrinsko keljenje -obezbeuje dobro vezivanje vlakana, tako da se papir niti prai niti upaRad prese:

- sastoji se od para valjaka smetenih jedan izmeu drugoga - valjci su namazani lepilom - jednoliko nanoenje lepila na povrinu papira - nakon premazivanja papirna traka odlazi na sune valjke gde se sui

38.Izrada papira na papir maini.Finalna obrada

- papirna traka ulazi u zavrnu partiju sa 94 % s.m. i zagrejana na temperaturu od 75 do 85 oC - zavrna grupa obuhvata sledee ureaje : ureaje za hlaenje papirne trake, ureaje za glaanje i ureaj za namotavanjeUreaj za hlaenje papirne trake: - sastoje se od cilindara za hlaenje - hlaenje trake na cilindru kroz koji struji hladna voda do temperature od 20 oCuklanjanje skupljenog elektrostatikog elektriciteta i smanjenje krtosti papiraureaj za glaanje: - ureaje ine elini valjci koji slue za suvo glaanje odnosno peglanje papira - mokro glaanje izmeu 2 valjka

- suvo glaanje izmeu 5-7 valjaka postie se obostrana glatkost papiratzv. mainsko kalendiranje

ureaj za namotavanje: -za namotavanje papirne trake slue valjci tzv.tamburi -irina tambura je usklaena sa irinom papir maine -sadraj vlage u papirnoj traci iznosi 5-7 % -u zavisnosti od vrste papira i irine papir maine, tambur moe biti teak do 25 t a duina papirne trake moe iznositi 60 km.


- 42 -

PREDAVANJA 8

39. Dorada papira.Vlaenje. Satiniranje40. Oplemenjivanje papira.Impregniranje.Premazivanje41. Oplemenjivanje papira.Oslojavanje.Kairanje.Pregovanje42. Pakovanje.Skladitenje. Klimatizacija papira

39. Dorada papira.Vlaenje. Satiniranje

Vlaenje: primenjuje se na papire koji se satiniraju sa ciljem da se papirna traka uini elastinijomstepen vlaenja zavisi od sastava papira(npr. papiri sa vie drvenjae zahtevaju vei stepen vlaenja, koji se opet kod pisaih papira kree od 3 do 8 %)Naini vlaenja: - prskanjem preko gumenih valjaka - vlaenje etkom - vlaenje maglom -osnovni uslov svih ureaja za vlaenje je jednoliko vlaenje itave papirne trakeSatiniranje: Predstavlja operaciju poboljanja osobina papira i njegovo prilagoavanje eljenoj nameni Def:Satiniranje je operacija sabijanja papira kroz niz cilindara ( obino 8-10) koji su meusobno razmaknuti po defi nisanim zazorima ( sl.3.23) - proputanjem mainski glaanog papira kroz ureaj za satiniranje, ostavaruje se ujednaavanje gustine i povrinskih osobina, a samim time i tamparskih osobina papira - satiniranjem se dobija obostrana glatkoa povrine papiraVrsta odnosno nain satiniranja zavisi od namene papira. - visoko sjajni i polusjajni papiri - mat i polumat papiriEfekat satiniranja zavisi od vrste i udela osnovnih i pomonih sirovina u papiruNeeljene pojave kod satiniranja: - smanjenje debljine papira - poveanje transparentnosti papira - smanjenje poroznosti i propustljivosti papira za pare i gasove smanjenje sposobnosti upijanja vode - satiniranjem se mehanike osobine bitnije ne menjaju


- 43 -

40.Oplemenjivanje. Impregniranje. Premazivanje

Oplemenjivanje podrazumeva specijalnu obradu papira, posle koje papir dobija nova dopunska svojstava. Oplemenjivanjem papira se postie: -poboljanje tamparskih svojstava papira -dekorativni efekti -odreena tehnika i hemijska svojstva -odreena zatitna svojstvaImpregniranje: - impregniranje se obezbeuje dodavanjem potrebnih punila i pomonih sirovina u holender - pri impregniranju sredstvo za impregnaciju prodire u papir i ravnomerno se rasporeuje po celoj zapremini papira - impregniranjem se postiu znaajni efekti po pitanju kvaliteta papira bez promena karaktera papira - poboljanje niza osobina papira kao to su : tamparska i i neka mehanika svojstava, postie se vododbojnost i nepropusnost masti i sl. - za impregnaciju se najee koriste parafi n, skrobni i celulozni derivati dobijanje dobro zatvorene povrine, koja poseduje dobro upijanje tamparskih bojaPremazivanje: Nain formiranja papirne trake na papir maini, zbog strukture drvenih vlakana, uslovljava formiranje hrapave i porozne povrine--> negativan uticaj na kvalitet tampe--> ovaj nedostatak se otklanja premazivanjem Premazivanje je mainsko nanoenej premaza na jednu ili obe strane papirne trake ( sl.3.24)


- 44 -

Premaz ine: a.) beli pigmenti ( kalcijum karbonat, kaolini, barijum sulfat) b.) veziva c.) odreeni broj aditivaVeziva: - udeo veziva u pomonim sirovinama koje se dodaju papiru je 50 % ( disperzije polimera u vodi, skrob i derivati skroba)Funkcije veziva: - omoguavanje ravnomerne raspodele pigmenta u premazu - dobro vezivanje pigmenta za papir - ravnomernu raspodelu premaza na povrinu papiraAditivi: -sredstva za dispergovanje pigmenata -sredstva za podeavanje viskoziteta, antipenuavci, optiki izbeljivai, foto i termiki stabilizatoriEfekti premazivanja: - zanajan uticaj na belinu, boju i strukturu papira odnosno hrapavost papira - na premazanim papirima se moe ostvariti najvii kvalitet tampe -najznaajniji postupak oplemenjivanja papira

41.Oplemenjivanje papira. Oslojavanje. Kairanje. Pregovanje

Def: Oslojavanje ili lakiranje predstavlja nanoenej na povrinu papira, nekog, najee sintetskog polimera u obliku rastvora, disperzije, rastopa ili smee monomera i polimera -Prilikom otparavanja rastvora ili disperznog sredstva ili pod dejstvom UV zraenja, na povrini papira se formira sloj-fi lm od polimera koji ne prodire u dubinu papira ( sl.3.25 b)

- Lakiranje se obezbeuje ve na papir maini preko Lajm prese - prilikom lakiranja papir ne sme imati veliku upojnostEfekti lakiranja: -poboljani izgled ( naroito efekat sjaja) -zatita povrine -spreavanje upanja i praenja povrinr papira


- 45 -

Kairanje (laminiranje):Def: Predstavlja nanoenje ve formirane folije na povrinu papira i njeno spajanje sa papirom. Koristi se pri proizvodnji kombinovane ambalae ( sl .3.26), pri emu se graa kombinovane ambalae sastoji od 6 slojeva, od kojih svaki sloj ima svoju funkcijuPodela: prema komponentama koje se spajaju a.) papir sa papirom b.) papir sa folijom c.) papir sa tekstilomnajrasprostranjenije je kairanje papira sa folijomNaini spajanja: -nanoenje lepila na obe povrine i meusobno slepljivanje -meusobno spajanje pod dejstvom mehanike sile -upotrebom poviene temperature ( npr. polietilenska folija)Kairanje Al-folije:

-dvoslojni i troslojni laminati u razliitim kombinacijama ( papir- alufolija- papir; alufolija- papir- alufolija)

-Kairanjem papira sa tekstilom se dobijaju papirne vreePregovanje:Def: Pregovanje je trajna deformacija papira uz formiranje reljefne slike pod dejstvom specijalno izvedenih kliea -deformacija se obezbeuje pomou graviranih elinih valjaka -oplemenjivanje papira bez korienja boja -najee se primenjuje pri izradi tapeta, memoranduma, estitki, specijalnih koverti, pozivnica i sl.

42.Pakovanje.Skladitenje. Klimatizacija papira

Mainski izglaan, satiniran i oplemenjen papir se odlae u skladite. U obliku namotanih rolni-kotura papira, koturovi se pakuju omotavanjem sa nekoliko slojeva omotnog papira na omotu se odtampavaju podaci ; o vrsti, koliini, gramaturi, formatu, smeru vlakanaca i teini kotura na koturu se obavezno oznaava smer namotavanja iseen na formate ( uzduno ili popreno seenje) pakovanje u table po 100, 250 , 500 1000 kom. Pakovanjem se obezbeuje zatita od mehanikih oteenje i od atmosferskih uticajaSkalditenje: - obezbeuje zatitu papira od tetnih uticaja:-suneve svetlosti-dejstava ptraine-mehanikih oteenja


- 46 -

Uslovi skalditenja: - temperatura vazduha treba da bude izmeu 18 i 20 oC, relativna vlaga vazduha 50-65 % - papir treba biti smeten u suvim i svetlim prostorijama, koje se nalaze u neposrednoj blizini odelenja za tampu - paketi papira sa tabacima se stavljaju tako da naleu celom svojom povrinom, papiri u rolni se poleu po duiniKlimatizacija: - podrazumeva prilagoavanje stanja papira radnim uslovima koji su prisutni u prostorijama u kojima e se vriti tampanje - prilagoavanje je posebno vano za ofset tehnike i viebojnu tampu - za primenu papira za tampu vrlo je vano regulisanje vlanosti vazduha u prostoriji u kojoj se papir skalditi i tampa ( normalni uslovi su : relativna vlaga 65 % i temperatura 20 oC )Naini klimatizacije: - klimatizacija na drvenim vealicama - klimatizacija u komorama - klimatizacija u transporterima

PREDAVANJE 9

43. Klasifi kacija papira44. Opta svojstva papira.Format papira.Smer vlakanaca u papiru45. Opta svojstva papira.Gramatura.Debljina papira.Specifi na masa i zapremina. 46. Opta svojstva papira.Stepen keljivosti. Vlanost papira

43.Klasifi kacija papira

U svetu se danas proizvodi preko 3000 razliitih vrsta papira. Klasifi kacija se izvodi na osnovu ; oblasti primene, naina proizvodnje,broja osnovnih i pomonih sirovina. Klasifi kacija je neophodna, zbog potrebe da se u prometu to preciznije deklariu grupe papira, kako bi se izbegle greke i nesporazumi u toku njegovog prometaKlasifi kacija prema gramaturi: - papire, sa gramaturom 8-150 g/m2

- polukartone, sa gramaturom 150-250 g/m2

- kartone, sa gramaturom 250-500 g/m2

- lepenke, sa gramaturom iznad 500 g/m2

Prema nameni: - tamparski papiri - papir, karton i lepenka kao ambalani materijal - tehniki i specijalni papiri - kancelarijski i administartivni papiri - higijenski papiri


- 47 -

Prema udelu osnovnih sirovina: -bezdrvni papir -papir koji sadri preteno drvenjau -papir koji sadri preteno sekundarne sirovine -papir koji sadri tekstilni otpad( pamuk, lan, juta)Prema nainu premazivanja: - nepremazani - premazani - jednostrano premazani- hromo papiri - obostrano premazani- kunstdrukPosebna grupa: samokopirajui papiri ( gramatura 35-50 g/m2) - indigo ( tanak sloj voska sa dispergovanom ai odnosno indigo boja) - mikrokapsule sa bojom

44.Opta svojstva papira.Format papira.Smer vlakanaca u papiru

Formati papira:format papira predstavlja dimenzije povrine papira

format u rolnamaformat= irini rolneformat u tabacimaformat= dimenzijama table

formati su su normirani prema DIN standardimaOsnovni principi normiranja: - odnos stranica 2 - osnovni format predstavlja povrina od 1 m2

- ostali formati se dobivaju presavijanjem osnovnog formata - osnovni tabak se oznaava sa osnovnim redom formata A - pored osnovnog reda postoje i dopunski redovi; B,C,D, koji predstavljaju kompromis u odnosno na osnovni red A

kod B reda osnovna stranica iznosi 1000 mm ( 1000x1414mm) C red je neto vei od A reda, a manji od B reda (917x1297mm) D red je manji od A reda ( 771x1090 mm)

Sirovi formati za 5 % dui od obrezanih formata. Formati papira su bitan pokazatelj identifi kacije papiraSmer vlakanaca: Zbog naina proizvodnje, papir predstavlja anizotropan materijal, tj. njegova svojstava (zatezna vrstoa,istezanje, dimenziona stabilnost) u smeru kretanja trake i popreno na smer nisu ista - papir usmeren u pravcu vlakana ima veu vrstou i bolju dimenzionu stabilnost - prilikom seenja papira u tabake potrebno je da smer vlakana bude paralelan sa duom ivicom tabakaNavedena svojstva bitno utiu na tampanje i dalju obradu papira.


- 48 -

Testovi odreivanja smera vlakana:

a.) test cepanja

b.) test pomou nokta

c.) test pomou papirne trake

d.) test pomou uzorka potopljenog u vodu

45.Opta svojstva papira. Gramatura. Debljina papira. Specifi na masa i zapremina.

Gramatura:

Def: Masa papira jedinine povrine od 1 m2

G=M/A (g/m2)

- Gramatura-G , se odreuje prema JUS standardu

- Gramatura je znaajan pokazatelj kvaliteta papira

- Na osnovu gramatura se odreuje njegova primena

- Odstupanje od deklarisane gramature je negativna pojava i smatra se defektom papira

- kolebanje gramture je naroito nepoeljno pri tampanju papira pri velikim brzinama

- Obezbeivanje ravnomernosti gramature papira zavisi od ukupnog tehnolokog reima

proizvodnje papira

Debljina papira:

Def:Predstavlja rastojanje paralelnih povrina lista jednog papira. Vrlo znaajan parametar kvaliteta,

jer se prema debljini papira odreuje zazor izmeu cilindara tamparske maine. Debljina papira se

meri mikrometrom pri konstantnom pritisku i izraava se u mm, a oznaava se sa d

Pri odreivanju debljine tanjih uzoraka papira( tanji od 0.04 mm), vrednost se odreuje merenjem

debljine snopa uzoraka.

Specifi na masa papira ( gustina):

Def: Masa jedinine zapremine

= M/V = M/Sd = G/d ( g/cm3)Specifi na zapremina:

Def:reciprona vrednost gustine papira , odnosno zapremina 1 g papira

v= 1/ (cm3/g)Brojna vrednost gustine i spec. zapremine zavisi od vrste i udela osnovnih i pomonih sirovina u

izradi papira, kao i od naina dorade papira

46. Opta svojstva papira.Stepen keljivosti. Vlanost papira

Stepen keljivosti:

zbog hidrofi lne prirode papira, a u cilju poboljanja osobina papira da prilikom tampanja bolje prima

boju, papiru se dodaju keljiva

stepen keljivosti je obrnuto proporcionalan sposobnosti papira da vee vodu-f

f= t x100 / (G/10) 2

-vreme prodiranja tinte (min)


- 49 -

-G-gramatura ( g/m2)

Vrednosti stepena keljivosti:

-stepen keljenja do 10- slabo keljeni papir

-stepen keljenja od 10 do 20- srednje keljeni papir

-stepen keljenja preko 20- dobro keljeni papir

Oznake stepena keljenja:

-0/0- potpuno nekeljeni papir

-1/4- etvrt keljeni papir

-1/2- polukeljeni papir

-3/4- trietvrt keljeni papir ( tamparski papiri)

-1/1- punokeljeni papir ( pisai papir, papiri za ofset tampu, za umetniku tampu)

Vlanost papira:Def: sadraj vlage predstavlja gubitaku masi papira izazvan isuivanjem uzorka papira

W=M1-Mo/ M1 x 100 (%)M1-masa papira pre suenjaMo -masa papira nakon suenja

- sadraj vlage u papiru znaajno utie na svojstva ( posebno mehanika) papira

- vlanost papira zavisi od vlanosti vazduha ( preporuena valanost papira je 5-8 %)

PREDAVANJE 10

47.Opta svojstva tamparskih papira

Namenski se proizvode za tampanje knjiga, novina,kataloga

Opti zahtevi:

- homogen sastav i ujednaena debljina

- homogena i zadovoljavajua belina

- to manja i homogena providnost

- dovoljna dobra mehanika svojstva u suvom i vlanom stanju

navedeni zahtevi zavise od polaznih sirovina i uslova procesiranja

Posebni zahtevi:

a.)Pogodnost za tampu:

- sposobnost vezivanja boje u kratkom vremenskom intervalu

- prilagoenost povrine upijanju boje i njenom brzom suenju

b.)Pouzdanost u radu:

- odreuje se brojem kidanja papirne trake una tamparskoj maini

- kidanje trake zavisi od:

- zatezne vrstoe papira

- stepena homogenosti povrine papira

- klimatskih uslova u prostoriji


- 50 -

c.) Praenje i upanje: -praina predstavlja veliki problem u tamparijama , a posledica je otkidanja punioca ili pigmenata od papira -vie je prisutna kod visoke i ofset tampe, zbog karakteristika boje koja u ovom sluaju ima veu viskoznost - praina sa jedne strane prlja mainu, a sa druge strane ometa prenos boje na tamparsku formu -Praenje i upanje papira se smanjuje dobrim lepljenjem mase i povrine papira i nanoenjem kvalitetnih premazad.) Stabilnost dimenzija: -neophodno za dobru reprodukciju u boji -nije dozvojena promena dimenzija papira , niti u pravcu kretanaj trake papira niti normalno na pravace.) Statiko naelektrisanje papira: Nastajanje: - nastaje usled trenja papirene trake o razliite delove maine i brzog razdvajanja od tih delova - moe da nastane i pri namotavanju i odmotavanju trake sa rolne - najee nastaje pri uslovima kada je relativna vlanost vazduha nia od 40 %Negativne posledice: -slepljivanje vie listova papira -brzo istiskivanje tankog sloja vazduha izmeu listova papira--> kontakta svee boje sa pileinom susednog lista - kod duboke tampe moe izazvati varnienje--> eksplozija para toluola ( rastvara za boju)

48.Svojstva papira za visoku i fl ekso tampu:

Visoka tampa: tipo i fl ekso tampatamparski elementi izdignuti u odnosu na netampajue elemente( tamparki cilindar) sl.3.27


- 51 -

Prenos boje na papir: - tampajui element koji je premazan sa bojom dolazi u kontakt sa tamparskim cilindrom koji nosi papir - u toku kontakta, boja kvasi papir i prodire u pore papira - u toku odvajanja papira od tamparske forme dolazi do cepanaj boje, pri emu vei deo boje ostaje na papiru--> formiranje otiskaNeophodna svojstva papira za tampu: - optimalna elastinost ( znaajna zbog deformisanja)i mekoa - dobra upojnost (znaajna zbog kontrolisnog prodiranja boje u papir) i glatkoa ( zavisi od namene) - odgovarajua otpornost na praenje i upanje( znaajno zbog velike viskoznosti boje pa su sile upanja pri cepanju boje velike)Flekso tampa: - tamparske forme su izgraene od gume--> mogunost korienja boje male viskoznosti

49.Svojstva papira za ofset i duboku tampu

1.Ofset tampa: -tampajui i netampajui elementi se nalaze u istoj ravni, sl.3.28 -tamparske forme-hidrofobne -->prevashodno vezuju boju -tamparski cilindri-hidrofi lni--> vezuju voduMehanizam ofset tampe:1. nanoenje boje na tamparsku formu2. prenoenje boje sa tamparske forme na cilindar obloen gumom3. prenoenje boje sa gumenog cilindra na papir koji pritiska tamparski cilindar koji je ovlaen vodom i odgovarajuim aditivomNeophodne osobine: -dobra dimenziona stabilnost( ostvaruje se dobrim lepljenjem- primenon sisntetskih lepila) -dobre mehanike osobine -dobra upojnost i galatkoa2.Duboka tampa: tamparska forma se nalazi ispod tamparskog cilindra, sl.3.29Mehanizam tampe:1. rupice u tamparskoj formi se pune bojom2. viak boje se odstranjuje rakelom3. prenoenje boje na papir se ostvaruje pritiskom tamparskog cilindra na formu


- 52 -

ovom tehnikom je mogue ostvariti najvei broj otisakau zavisnosti od namene odbire se odgovarajui kvalitet papiraNeophodne osobine: - dobre mehanike osobine - velika mekoa i elestinost - dobra upojnost i glatkoa - velika otpornost na praenje

50.Uticaj spoljnih faktora na svojstva papira:

Glavna osobina papira->higroskopnost, tj. sposobnost da vee vodu,higroskopnost direktno utie na sledee osobine: - mehenike osobine - dimenziona stabilnost - vezivanje boje - pojavu statikog naelektrisanja - praenje i upanjeSadraj vlage u vazduhu: - apsolutna vlaga - relativna vlagaInterakcija vlage u vazduhu i papira:

- vezivanje vlage iz vazduha u papir sve do ravnotene vlage - vezivanje vlage iz vazduha zavisi od koliine vlage koja je ve vezana u papiru--> isparivanje i vlaenje - koliina vlage u papiru zavisi od vrste celuloze ( vrste vlakana) i od prisustva pomonih sirovina


- 53 -

PREDAVANJA 11

51.Strukturna svojstva

Sastav vlakanaca( kompozicija papira) :-Osnova papira-ostale komponente ( punila,lepila, boje oganskog i neorganskog porekla)

sastavcigaretni

papirnovinski

papirbezdrvni

pisai papiromotni papir

omotni p. od starog papira

celuloze 20 12 86,0 96,0 -drvenjaa - 84 - - -stari papir - - - - 87

pamune krpe 19,0 - - - -lanene krpe 60,0 - - - -

punila 1,0 4,0 12,0 1,5 12,5lepila - 2 0,5 0,5svega 100 100 100 100 100

Odreivanje vlaknastog sastava; -pomou mikroskopa: -obojena reakcija -etaloni -reakcija na lignin ( drvenjaa ili nebeljena celuloza)Sastav ostalih komponenti: -punila, lepila, boje i ostali pomoni materijali -odreivanje vizuelni uvid - ispitivanje kompletnom hemijskom analizomPoroznost papira: -popsledica strukture papira i njegove zvarne obrade -utie na propusnost vazduha, sposobnost fi ltriranja, upojnost papira -utie na debljinu menanike osobine papira

-zavisi od: stepena mlevenja papirne mase i veliine pora, reima suenja i zavrne obradeistoa papira: -karakterie se preko stepana istoe -neistoe u papiru su njegovo neeljeno svojstvo -Neistoa po defi niciji predstavlja strano telo u listu papira koja daje kontrastno tamno obojenje u odnosu na ostali deo lista i koje ima crnu povrinu ne manju od 0,04 mm2

-Odreivanje neistoa ( JUS H.N8.204) pomou standardne uporedne skale


- 54 -

52.Optika svojstva

Belina papira:Def: Stepen beline podrazumeva stepen pribliavanja etalonu idealne beline pri jednakim uslovima osvetlenja i posmatranja -zavisi od: sastava vlaknastih materijala, punola i ostalih komponenti -odreivanje: regulisano JUS standardima referentna vrednost od 100 % se odnosi na MgO standardOpacitet i transparentnost:Opacitet i transparentnost su dva suprotna svojstava papira -opacitet predstavlja meru nepropustljivosti svetlosnih zraka -transparentnost predstavlja meru propusnosti svetlosnih zraka kroz papirOpacitet; neprozirnost zahteva se kod pisaih i tamparskih papiraTransparentnost zahteva se kod paus papira , pergamin papira

-Transparentni papir se dobija masnim mlevenjem pergaminske celuloze-Neprozirni papir se dobija na bazi odabranih vrsta vlaknastih sirovina-Odreivanje regulisano JUS standardom

Fluorescentnost papira:Def: svojstvo nekog materijala da apsorbovane suneve zrake naknadno emitujeposledica je ukasti ton povrine papiraBoja papira: - vano, pre svega estetsko svojstvo papira - odreuje se pomou 3 parametra: svetlina, ton, zasienost svetlinaodnos izmeu koliine svetla koje refl ektuje dati materijal i koliine svetla koje refl ektuje MgO uz iste uslove - tonoseaj boje u oku ( crveno, uto, zeleno ...) - zasienost zavisi od koliine belila koje razreuje bojuSjajnost papira: -mera stepena refl ektovanja svetlosnih zraka sa povrine papira -zavisi od stanja povrine na kojoj se vri refl eksija -izraava se u stepenima: mat papir 6o - 7o

sjajni papiri 16o - 17o -merenje se zasniva na uporeivanju sa idealno sjajnim standardom

53. Mehanika svojstva

U toku tampanja papir je kontinualno izloen mehanikim naprezanjima: - tabana tampa hvataljke mogu proizvesti veliko ubrzanje pri transportu papira - tampanje iz rolni papir izloen zatezanju i pritiskivanju izmeu cilindara - mehanika vrstoa papira omoguuje da se tampanje neometano odvija


- 55 -

Otpornost papira na kidanje: Def: maksimalna sila potrebna za prekidanje epruvete papira odreene irineDuina kidanja ( L )- duina papirne trake konstantne irine i debljine uvrene jednim krajem, a drugim krajem ostavljene da slobodno visiOtpornost papira na cepanje: Def: sila potrebna da se uzorak odreene veliine, pod odreenim uslovima rascepi na dva dela -vana osobina kod baznih papira koji se koriste za oplemenjivanje papira -zavisi od duine vlakanaca i elastinosti papirne trake -merenje pomou aparature tipa ElmendorfOtpornost papira na probijanje( prskanje ): Def: predstavlja pritisak ( kg/cm2) pri kojem dolazi do prskanja odnosno probijanja papira ovo svojstvo je naroito vano za papirnu i kartonsku ambalau.Otpornost papira na savijanje: Def: Otpornost na savijanje predstavlja osobinu papira da u toku dvostrukih savijanja ne doe do cepanja. Ovaj pokazatelj je naoito vaan za one papire koji se u toku eksplatacije esto savijaju ( novanice, kartografski i omotni papiri )-otpornost na savijanje zavisi od smera vlakanacaOtpornost na sabijanje pod pritiskom:-prisutno u toku tampanja usled dejstva pritiska sabijanje i delimino deformisanje ( skupljanje 10- 15 % )-posledica sabijanja papira je pribliavanje vlakanaca u strukturi papira poveanje gustine papira

54.Hemijske osobine papira

Sadraj pepela: -posledica sadraja punila koja ne sagorevaju neorganske supstance -sadraj neorganskih supstanci u vlaknastim sirovinama 0,4 - 1,5 % -sadraj neorganskih supstanci kao posledica keljenja- Al- sulfat do 1,0 % -ukupan sadraj pepela kod sirovih papira moe biti do 3 %. Dodatkom punila taj se sadraj moe poveati na 30 %. -Odreivanje punila regulisano JUS standardom sagorevanje papira na 800 oC.Sadraj lignina: Odreuje se na osnovu specifi nih reakcija na ligninrezultat ispitivanja je obojenost vlakanaca - fl uoroglucin crveno bojenje - anilin sulfat uto obojenje - kalijum jodid uto smee obojenje -potpuna slika se dobija mikroskropiranjem vlakanaca dobijenih kuvanjem sa NaOHSadraj lepila: -lepila: skrob, kalafonijum, kazein, vetake smole -od sadraja lepila zavisi osobine i upotrebna vrednost papira


- 56 -

- sadraj skroba reakcija pomou rastvora joda i kalijum jodida u vodi - sadraj kalafonijuma kvalitativnom i kvantitativnom analitikom metodom - sadraj kazeina pomou kvantitativnih analitikih metoda - sadraj vetakih smola praenjem obojenja papira koji je prethodno reagovao sa

odreenim hemijskim agensimaSadraj parafi na, voskova i masti: navedene supstance se koriste za impregnaciju papiraOdreivanje izolovanje ekstrakcijom ( eter, alkohol, hloroform) otparavanje rastvaraakvantitativno odreivanje pomou analitikih metoda Odreivanje pH-vrednosti: znaajno zbog mogunosti suenja boje prilikom njenog nanoenja na papirDef: pH- vrednost predstavlja koncentraciju vodoninog jona u nekom rastvoru - pomou pH se izraava kiselost, baznost ili neutralnost nekog rastvora - posledica nedovoljnog ispiranja celuloznih vlakana, uticaja nekih lepila i punila -odreivanje pomou JUS standarda ( izuzetak su oplemenjeni papiri) korienjem pH- metra i indikatorskih papira

Kiselo Neutralno

Bazno

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

PREDAVANJE 12

55.Kartoni i lepenke: 1.Kartoni:proizvodi papirne industrije slini papirima , ali vee gramature 150 -500 g/m2

( do 250 g/m2 - polukartoni , od 250-500 g/m2 - kartoni)izrauju se od istih materijala i na isti nain kao i papirOsnovna podela : -jednoslojni (maina sa ravnim sitom) -vieslojni ( maina sa ravnim sitom i sa okruglim sitima, vie prijemnih bazenaUpotreba: -izrada korica knjiga, fascikli, listova albuma,dopisnica, razglednica,plakata, za crtanje,za izradu fotopapira, - za ambalau talasasti ( valoviti ) karton sl.3.44 Vrste kartona:1.Kraftlajner: -nebeljeni , jednostrano glaani papir iz celuloze dobijene sulfatnim postupkom ( gramatura 125-350 g/m2 )


- 57 -

- vrlo dobre mehanike osobine - koristi se za izradu ravnog pokrivnog sloja talasastog kartona i za izradu vrea i kesa 2.Fluting: -dobija se iz poluceluloze,celuloze iz slame i starog papira -po osobinama je dosta krut -koristi se za izradu talasastog sloja valovitog kartona3.renc: -dobija se iz nesortiranog starog papira ( gramatura 100-180 g/m2) -slabe mehanike osobine -koristi se za izradu unutranjih ravnih slojeva talasastog kartona4.Testlajner: -dvoslojni , mainsko uglaan papir ( gramature 125-250 g/m2 ) -proizvodi se iz starog papira , a pokrivni sloj iz sulfatne celuloze -ima bolje mehanike osobine nego renc papir -koristi se kao pokrivni ravan sloj ili kao valoviti sloj kod talasastog kartonaKarakteristike talasa kod talasastog kartona: -krupan talas ( h= 3,2 - 4 mm, l= 6,8 - 8 mm) -sitan talas ( h= 2,2- 3 mm, l= 5,5 - 6,5 mm) -mikro talas ( h=1 - 1,8 mm, h= 3 - 3,5 mm)Karakterizacija kartona: -standardne metode iste kao kod ispitivanja papira -specifi ne metode: odreivanje raslojavanja kartona,odreivanje otpornosti kartona na pritisak2.Lepenke: - proizvodi papirne industrije slini papiru i kartonu ali znatno vee gramature, vee od 500 g /m2

- za njenu proizvodnju se koriste manje kvalitetne sirovine ( stari nesortirani papir, drvenjaa, slama itarica)Podela: -bela lepenka , izraena iz bele drvenjae -smea lepenka, izraena iz mrke drvenjae -salamena lepenka, izraena iz slame itaticaUpotreba: - za izradu korica knjiga, specijalne ambalae, za izradu maski i razliitih matrica , u obuarskoj industriji.


- 58 -


- 59 -

DRUGI DEOPREDAVANJE 1POLIMERI UVOD

Polimeri su jedinjenja koja se sastoje iz atomskih grupa koje se ponavljaju, a koje su hemijskim vezama

povezane u lance ,koji sadre velike molekule izgraene od C i H. Pri emu molekul predstavlja

najmanju izgraivaku jedinicu neke supstance koja zadrava njena svojstva.

Makromolekuli:

molekuli izgraeni od velikog broja atoma povezanih hemijskim vezama ( od nekoliko stotina do

milion i vie)

Polimeri:

supstance izgraene od molekula koji se odlikuju viestrukim ponavljanjem konstituitivnih jedinica

u molekulskom lancu.

-prilikom otkidanja ili dodavanja nekoliko konstitiitivnih jedinica, oni ne menjaju svoja svojstva

-osnovna izgraivaka jedinica je monomer, koji sadri bar 2 izgraivake grupe.

Polimerizacija:

-hemijska reakcija kojom se monomeri povezuju u makromolekule.

Homopolimeri izgraeni od samo jedne vrste izgraivakih jedinica

Kopolimeri izgraeni od 2 ili vie vrsta izgraivakih jedinica.

Molarna masa:

-mera veliine makromolekula izraene u teinskim jedinicama ( g/mol)

Stepen polimerizacije:

-broj osnovnih strukturnih jedinica ugraenih u jedan makromolekul

Oligomeri:

-makromolekuli sa relativno malim brojem osnovnih strukturnih jedinica

( stepen polimerizacije 2-20)

1. Klasifi kacija polimera prema poreklu i osobinama:- prirodni

- sintetski

Prirodni:

- prirodni organski( celuloza, skrob,proteini, prirodni kauuk)

- prirodni neorganski(silicijum oksid, aluminijum trioksid: aluminijum silikat)

Sintetski:

- sintetski organski( polietilen, polistiren, poliuretani)

- sintetski neorganski(( polisilikati, polifosfati)

Prirodno modifi kovani polimeri: ( etri i estri celuloze i skroba )

Sintetski modifi kovani: ( polivinil alkohol, jono izmenjivake smole)


- 60 -

2. Klasifi kacija polimera prema vrsti osnovnih sintetskih jedinica:

- Homopolimeri

- Kopolimeri

- Linearni

- Razgranati

- Umreeni

Kopolimeri:

podela prema meusobnom rasporedu osnovnih strukturnih jedinica:

a.) statistiki rasporeeni

b.) alternativno rasporeeni

c.) blok kopolimeri

d.) kalemljeni kopolimeri

e.) umreeni kopolimeri

Podela prema poloaju asimetrinog C atoma:

- Izotaktiki

- Sindiotaktiki

- Ataktiki

3. Molekulska i nadmolekulska struktura polimera:

Svojstva polimernih materijala bez dodataka zavisi od hemijske grae monomera, naina njihovog

povezivanja u makromolekule, pokretljivosti makromolekulskih lanaca, stepena interakcije osnovnih

strukturnih jedinica , molarne mase i fi zikog stanja.

Osnovni strukturni lanac makromolekula je meusobno povezan kovalentnim vezama

C-C- , Eveze = 350 kJ/mol


- 61 -

Meumolekulske privlane sile:

Disperzione, 8-10 kJ/mol (sl.1.3)

Dipolne sile (sl.1.4)

posledica grupisanja centara naelektisanja,

Eveze =10-15 kJ/mol

Vodonini mostovi ( sl.1.5)

ine ih grupe OH, -NH, -SH, =O,

Eveze = 20 kJ/mol

Fleksibilnost makromolekulski lanaca:

posledica mogunosti rotacije jednog atoma u

odnosu na drugi

Fiziko stanje makromolekula:

u rastopu i rastvoru se nalaze u obliku sttistikog

klupka ( sl.1.6)

Prilikom taloenja makromolekula iz

rastvora ili ovravanja iz rastopa, a u zavisnosti

od hemijske grae mon omera, fl eksibilnosti

molekulskih lanaca i njihove interakcije unutar

jednog makromolekula, polimeri se mogu

izdvojiti u amorfnom ili delimino kristalnom

stanju

Amorfni polimeri ( sl.1.7)

zadravaju oblik statistikog klupka sa neto

manjim dimenzijama nego u rastvoru ili rastopu

osobine:

- termoplastini

- prozrani

- anizotropni

Kristalni polimeri (sl.1.8)

-polimeri sa fl eksibilnim makromolekulskim

lancima i malim bonim grupama, koji se pri

izdvajanju iz rastopa povezuju sekundarnim

vezama gradei nadmolekulske kristalne oblike

(polietilen, polipropilen, poliamid, celuloza,

stepen kristalnosti 20-80 % )


- 62 -

4. Stanje polimera:

Agregatno stanje: supstance odreuje molarna masa i interakcija molekula

polimeri se pojavljuju u obliku vrstog i tenog agregatnog stanja

Fazno stanje polimera : amorfno i kristalno

Amorfno telo pri prelazu iz tenog u vrsto stanje ne menja strukturu tj. Ostaje amorfno

Fiziko stanje polimera: staklasto, visokoelastino i plastino

prelazak iz visokoelastinog stanja u vrsto se naziva ostakljivanje ( interval 10 oC, a srednja temperatura

se oznaava sa Tg)

Termomehanike krive: (sl.1.10)

prikazuju prelaz iz jednog fi zikog stanja u drugo

do temperature Tg staklasto stanje:

- deformacija je elastina ( prati Hukov zakon)

- energija toplotnog kretanja molekula nije

dovoljna da savlada privlane sile izmeu

makromolekulskih lanaca polimerni materijal je

tvrd i krt

- u blizini Tg opada tvrdoa, krtost i zatezna

vrstoa

- toplotna energija se toliko poveava, da je

dovoljna da se pojedini segmenti i bone grupe mogu da savladaju meusobne privlane sile tj.

mogu da izvode ograniena rotaciona i translatorna kretanja velika elastina deformacija, pri emu je

mogue deformisanje do 100 %.

- U blizini Tt energija toplotnog kretanja je toliko velika da moe da nadvlaad interakciju izmeu

makromolekula dolazi do pojave teenja

- Iznad Tt polimer se ponaa kao jako viskozna tenost ( pogodan za ekstruziju i brizganje ).Ponaanje delimino kristalnih polimera pri porastu temperature , razlikuje se od ponaanja amorfnih

polimera prelaz u teno stanje je pomeren ka viim temperaturama nego kod amorfnih polimera

PREDAVANJA 2

OSOBINE POLIMERA:Poreenje osobina polimera sa drugim materijalima (tabela 1.1)

Dobre osobine polimera:- Mala gustina

- Zadovoljavajua ilavost

- Mala elektrina i toplotna provodnost

- Dobra optika i akustina svojstva

- Ogranieno habanje

- Dobra prerada- Mogunost bojenja, tampanja, lepljenja, zavarivanja


- 63 -

Nedostaci:

Mali modul elastinosti

Niska toplotna stabilnost

Mala vrstoa i dimenziona stabilnost

Krtost na niim tempertaurama

Gustina:

kod istih polimera bez aditiva, gustina iznosi 900-1400 g/cm3

mala gustina pogoduje izradi transportnih sredstava, prvenstveno ambalae

Mehanike osobine:

odgovor na dejstvo spoljne sile ( zatezanje, savijanje , uvijanje , pritisak , udar, tvrdoa , elastinost)

zatezna vrstoa 2-8 N/mm 2

ojaavanjem vlaknima zatezna vrstoa se znaajno poveava.

Elektrine os

graficki materijali skripte

Documents