Загальні відомості
Полімери або зустрічаються в природі, наприклад целюлоза, крохмаль, каучук, білки, або виготовляються синтетично, наприклад поліхлорвініл, полістирол, поліаміди і багато інших.
Полімери - це такі високомолекулярні, головним чином органічні, речовини, дуже великі молекули яких, звані тому макромолекулами побудовані за одним і тим же принципом з багаторазово повторюваних структурних ланок, утворених з мономерів.
Природні полімери
До природних полімерів, що застосовуються у поліграфії, відносяться: полісахариди (целюлоза крохмаль, камедь), 6елкі, глютин, казеїн, альбумін), полідіени (каучук).
Як здійснюється освіта полімерів у природі, ми точно ще не знаємо, але добре вивчили будову і властивості природних полімерів, навчилися виділяти
їх з природних продуктів в дуже чистому вигляді і навіть синтезувати деякі з них в промислових масштабах.
Целюлоза
Целюлоза, або клітковина (від латинського слова «целлула» - клітина), широко поширена в природі. Целюлоза - це міцне волокнисту речовину органічного походження, з якого складається опорна тканину усіх рослин (рослинних клітин).
Фізичні властивості целюлози
Целюлозні волокна відрізняються білизною, гнучкістю, міцністю, пружно-еластичністю, тобто здатністю оборотно деформуватися без руйнування навіть при великих механічних напругах, розчиняється у воді і органічних розчинниках, неплавким.
Целюлоза витримує нагрівання до 150 ° без руйнування; при більш високій температурі спостерігається деполімеризація целюлози і пов'язана з цим втрата міцності, а при 270 ° і вище починається термічний розклад з виділенням продуктів розпаду: оцтової кислоти, метилового спирту, кетонів, в залишку - дьоготь і вугілля.
Будова целюлозного волокна.
Кожне рослинне волокно, наприклад бавовняне, льняне, деревна та ін це одна клітина, оболонка якої складається в основному з целюлози. Усередині волокна є канал - капіляр, доступний для проникнення повітря і вологи. Технічні волокна целюлози мають довжину в середньому 2,5-3 мм (ялина, сосна, береза, тополя) та 20-25 мм (льон, бавовна, пенька) при діаметрі 25 мкм.
Целюлозного рослинного волокна має фибриллярной будову. Фібрили - це ниткоподібні, елементарні рол вікна - пачки молекул целюлози, міцно з'єднаних між собою водневими зв'язками, довжиною 50-мкм і діаметром 0,1-0,4 мкм. Найімовірніше, що целюлоза утворює впорядковану систему ниток - фібрил, розташованих більш щільно навколо внутрішнього каналу (капіляра) волокна і більш вільно в зовнішніх його шарах. У проміжках між фибриллами знаходяться міцеллюлози і лігнін, причому зміст їх збільшується від внутрішніх шарів клітинної стоїки до зовнішніх. Міжклітинні простори целюлози заповнені переважно лігніном.
Головне джерело отримання целюлози - деревина ... Деревиною називається внутрішня частина дерев, що лежить під корою і складова основну рослинну тканину, з якої утворюється стовбур дерева.
Жива клітина зростаючого дерева має оболонку (стінки) з целюлози, внутрішню порожнину, заповнену протоплазмою, і ядро. Жива клітина здатна доліться і утворювати з року в рік у зростаючому дереві нові освіти деревини в шарі камбію, під корою.
Живі клітини з плином часу піддаються здерев'яніння, що приводить в кінцевому рахунку до їх повного омертвіння, або одеревіння. Одеревіння клітини відбувається головним чином в результаті появи в ній лігніну. Деревина на 90-95% складається, з таких відмерлих клітин - волокон, позбавлених протоплазми і ядра, але здатних до поділу, з внутрішньою порожниною, заповненою повітрям і водою.
Хімічні будова і властивості целюлози. Целюлоза - це природний полімер полісахарид, що належить до класу вуглеводів. Гігантська молекула (макромолекула) целюлози побудована з багаторазово повторюваних структурних ланок - залишків β-глюкози (О6Н10О5) п. Число п, або коефіцієнт полімеризації, показує, скільки разів структурна ланка-залишок β-глюкози - повторюється в макромолекулі целюлози, а отже, характеризує довжину молекулярної ланцюга (довжину молекули) і зумовлює її молекулярна вага.
Коефіцієнт полімеризації в целюлози різного походження різний. Так, у деревної целюлози він дорівнює 3000, у бавовняної - 12 000, в лляний 36000 (приблизно). Цим і пояснюється великою міцність бавовняного і льняного волокон у порівнянні з волокнами деревної целюлози.
Лужна целюлоза виходить дією на целюлозу розчину їдкого натру. При цьому атоми водню спиртових гідроксилів частково або повністю замінюються атомами натрію. Лужна целюлоза, не втрачаючи свого волокнистої будови, відрізняється підвищеною хімічною активністю, що і використовується при отриманні простих ефірів целюлози, наприклад карбоксиметилцелюлози.
Карбоксиметилцелюлоза (КМЦ) - це простий ефір целюлози та гліколевої кислоти. Промисловий спосіб виготовлення карбоксиметилцелюлози заснований на взаємодії лужної целюлози з монохлоруксусной кислотою.
Геміцелюлози - це щось середнє між целюлозою і крохмалем. Вони також є полісахаридами. Молекули геміцеллюлоз побудовані із залишків моносахаридів: манози (гексози) і ксилози (пентози). Геміцелюлози не мають волокнистої будови. Вони служать резервним живильною речовиною для рослин і охороняють їх від інфекцій. Геміцелюлози набухають у воді і порівняно легко гідролізуються навіть дуже розведеними кислотами, розчиняються в 18,5%-ної лугу. Геміцелюлози не є шкідливими домішками целюлози, що йде для виготовлення паперу. Навпаки, деревна целюлоза з великим вмістом геміцеллюлоз легко піддається розмелу, а приготована з неї папір має підвищену міцність (особливо поверхні), так як геміцелюлози є дуже гарною природною проклейкою.
Лігнін - речовину хімічно нестійке: під впливом світла, вологи, кисню, повітря й тепла лігнін руйнується, внаслідок чого рослинні волокна втрачають міцність і темніють. Лігнін, на відміну від целюлози, розчиняється в розбавлених кислотах і лугах. На цій властивості лігніну засновані способи виробництва целюлози з деревини, соломи, очерету й інших рослинних тканин. Будова лігніну дуже складно і ще недостатньо вивчено; відомо, що лігнін - природний полімер, структурною ланкою якого є залишок дуже реакційно-здатного ароматичного спирту - β-оксіконіферілового.
Крохмаль
Крохмаль у вигляді мікроскопічних зерен утворюється в зелених частинах рослині з вуглекислоти повітря і вологи під впливом світла і несеться разом з соками рослини в бульби і зерна, де і відкладається як запасне поживна речовина.
Фізичні властивості крохмалю. Крохмальні зерна різних рослин мають різну форму і величину. Крохмаль не розчиняється у холодній воді, спирті й ефірі. У гарячій воді зерна крохмалю набухають, збільшуючись в об'ємі в сотні разів, потім втрачають форму і утворюють в'язкий і клейкий розчин. Температура розчинення крохмалю у воді називається температурою клейстеризації. Для картопляного крохмалю вона дорівнює 60 °, для маїсового (кукурудзяного) 70 °, пшеничного і рисового - 80 °.
Крохмаль дуже гігроскопічний, він притягує вологу з навколишнього повітря містить зазвичай 10-20% вологи. Щільність крохмалю 1,620-1,650 г/см3. З розчином йоду крохмальний клейстер дає інтенсивно синє забарвлення, що зникає при кип'ятінні і знову з'являється при охолодженні (якісна реакція на крохмаль). Хімічні властивості крохмалю. Крохмаль, так само як і целюлоза, є природним полімером - поліcaxapідом, що належить до класу вуглеводів і відповідає молекулярної формулі (С6К10О5) п. Але структурною ланкою молекулярного ланцюга крохмалю буде залишок α-глюкози, а целюлози - β-глюкози. Тому в крохмалі кожні два залишку α-глюкози утворюють залишок дисахарида мальтоза, а в целюлозі - кожні два залишку β-глюкози утворюють залишок дисахарида целюлози. Мальтоза ізомер целюлози.
Крохмаль містить дві фракції полісахаридів: амилозу і амилопектин. Амілоза має лінійну будову молекул, закручених в клубочки. Її коефіцієнт полімеризації досягає 1000. Амілоза багатий картопляний крохмаль.
Глютин
Кістковий клей, міздровий клей і желатин складаються в основному з білкового речовини - глютин а.
Кістковий клей у вигляді твердих, крихких плиток або клейового холодцю - галерта виробляється з кісток, рогів та копит тварин.
Міздровий клей, зовні дуже схожий на кістковий, виробляється з міздрі, яку зчищають зі шкур тварин.
Желатин за хімічним складом дуже близький до кістковому і міздровий клею, але набагато вище їх за якістю, зокрема по чистоті. Для отримання желатину відбирають найкращі сорти свіжих шкіряних відходів: мездру, обрізки телячих шкір і кістки великої рогатої худоби.
У кістках міздрі, рогах і копитах тварин міститься білкова речовина - колаген (від грецьких слів «колла» - клей і «генос» - рід, походження), не розчинна у воді. Колаген, однак, під дією тривалого нагрівання у воді перетворюється в інший вид білка глютин, розчинна в гарячій воді і володіє властивостями, що клеять.
Білкові речовини, або білки, складаються із залишків амінокислот, з'єднаних між собою амідні групи-NH - СО - в довгі поліпептидні молекулярні ланцюги. Кінцевими групами цих ланцюгів (молекул) будуть, з одного боку, аміно-, а з іншого - карбоксильна групи.
Казеїн
Казеїн - це білкова речовина, що міститься в молоці. Коров'яче молоко містить 3,2%, козяче - 3,8%, овече - 4,5% казеїну в розчиненому стані. Якщо до молока додати кислоти або дати молоку скиснути, казеїн згортається і утворює осад, який можна відфільтрувати від сироватки, висушити і подрібнити. Згортання казеїну відбувається також при додаванні до молока сичужного ферменту, тобто соку, що виділяється одним з відділів шлунка жуйних тварин. Тому і залежності від способу виготовлення розрізняють два види казеїну: кислотний і сичужний. У чистому вигляді казеїн - білий сирнистий осад. І воді казеїн не розчиняється, а лише набухає. Проте казеїн добре розчиняється в лужних розчинах. Для розчинення на кожні 100 вагових частин казеїну беруть одну з наступних лужних добавок. Для виготовлення палітурного клею застосовують тільки кислотний казеїн, тому що він краще розчиняється і дає більш клейкі розчини, ніж сичужний казеїн. Останній йде головним чином на виробництво білкової пластичної маси - галаліт.
Висушений казеїн дуже гігроскопічний і поглинає вологу з повітря. Тому казеїн треба зберігати в сухому, добре вентильованому приміщенні.
Каучук і гума
Каучук видобувається з латексу - соку деяких тропічних дерев, головним чином гевеї бразильської, що виростає в Південній Америці, Індії, Африці, Цейлоні.
Латекс - це колоїдний система, золь з глобул каучуку і води. При додаванні до латексу кислот або при нагріванні стійкість золю порушується, і каучук випадає у вигляді осаду, який висушують, вальці, нарізають листами. У такому вигляді каучук потрапляє на гумові заводи.
Каучук еластичний і міцний, але він твердне на морозі, розплавляється при нагріванні, а також вбирає воду і розчиняється в бензині та інших органічних розчинниках. Тому каучук довгий час не знаходив практичного застосування. Каучук почали застосовувати для виготовлення гуми тільки в 40-х рр.. XIX ст., Після того, як Чарльз Гуд'ір знайшов, що в результаті нагрівання з сіркою каучук стає гумою. Процес взаємодії каучуку з сіркою при 125-150 ° називається вулканізацією. (При вулканізації атоми сірки приєднуються до молекул каучуку за місцем подвійних зв'язків, «зшиваючи» молекулярні ланцюги каучуку в безперервну тривимірну сітчасту систему)
Гума
Гумою називається каучук, змішаний із сіркою, прискорювачами процесу вулканізації, підсилювачами, наповнювачами, пом'якшувачами, противостарители, барвистими пігментами і підданий процесу вулканізації.
Прискорювачі вулканізації, наприклад каптакс, Тіур та ін, значно скорочують час вулканізації і одночасно покращують механічні властивості гуми.
Підсилювачі, наприклад сажа, і наповнювачі, наприклад мелд збільшують механічну міцність гуми в кілька разів і одночасно дозволяють заощадити деяку кількість каучуку, знизити вартість гуми.
Мягчители, наприклад мінеральні масла, полегшують переробку гумової суміші і зменшують твердість готових гумових виробів.
Противостарители, наприклад еджерайт, перешкоджають передчасному отвердеванию гуми; втрати еластичності і пружності.
Барвники додають гумі той чи інший колір. Функції фарбувальних речовин виконують сажа, червона окис заліза (редоксайд), двоокис титану, окис цинку та ін Зразкові склади гумових сумішей даються в розділі п'ятої «Еластоміри».
Усі складові частини гумової маси змішують на вальцях або в гумозмішувача. Після цього гумовій масі надається форма листів каландрування або «сирих» заготовок майбутніх гумових виробів.
Для закріплення форми виробів, і надання їм належних властивостей вони повинні бути піддані процесу вулканізації при 120-150 ° під час пресування заготовок з тиском 15-25 кг / см, або при нормальному тиску після формування деталей із заготовок.
Синтетичні полімери
Поліетилен виходить полімеризацією етилену двома способами: при високому або при низькому тиску. Етилен через строго симетричної будови молекули полімеризується з працею. Поліетилен напівпрозорий безбарвний дуже міцний термопластичний полімер з хорошими діелектричними та антикорозійними властивостями. Висока міцність поліетилену пояснюється його кристалічною будовою. Поліетилен застосовується для виготовлення плівкових матеріалів, облицювання електропроводів, виготовлення труб, судин побутового та промислового призначення. Поліетиленові плівки пропускають ультрафіолетові промені, що дуже цінно у разі застосування їх як захисних покриттів в сільському господарстві замість скла. Низькомолекулярний поліетилен - воскоподібні продукт - застосовується як добавка до друкованих фарб.
Друкування на поліетилені досить важко, так як він має надзвичайно рівну зімкнуту поверхню, не проникну для фарб і розчинників, і погані адгезійні властивості по відношенню до друкованих фарб. Тому поверхня поліетилену, перед друком активують різними способами: іонізують електричним силовим полем, окислюють перманганатом й іншими сильними окислювачами, піддають короткочасному дії полум'я. Після цього поліетилен запечатують будь-яким способом. Перевагу, однак, віддають способу глибокого друку, етмографіі або еластографіі.
Поліхлорвініл (- СН2 - СНС1-) - термопластичний твердий рогоподібним полімер. Починає розм'якшуватися при 92-94 ° і плавиться при 170 °. Стає пружно-еластичним і гнучким при додаванні пластифікаторів наприклад 30-35% дибутилфталата. Поліхлорвініл з введеними в нього пластифікаторами і пігментами називається вініпластом. Він випускається у вигляді пластин і плівок, застосовується для виготовлення плоских, і ротаційних (циліндричних) стереотипів, дублікатів кліше, книжкових палітурок і текстовінітовий декельних покришок.
Текстовініт поліграфічний являє собою бавовняну тканину з нанесеним на неї пружно-еластичним шаром з поліхлорвінілу, пігментів, наповнювачів і пластифікатора - дибутилфталата. Застосовується як декелем (пружно-еластичних прокладок) друкарських машин. Виробляється товщиною 0,65 мм (При допуску ± 0,05 мм ).
Покриття повинне бути гладким, рівним, еластичним, не липким і немарким, стійким до дії води, гасу, бензину, машинного масла і не повинно мати неприємного запаху.
Полівініліденхлорід - це полімер винилиденхлорида застосовується рідко через погану розчинності та нестабільності. Однак велике практичне значення має сополімер винилиденхлорида і хлорвінілу.
I Сополимер хлорвінілу і винилиденхлорида випускається під маркою латекс СТЗ. Застосовується для просочення паперу і виготовлення палітурних матеріалів - замінників ледерином і перкалю.
Полістирол - твердий прозорий безбарвний термопластичний полімер, размягчающийся при 80 ° і плавиться при 170 °. У вигляді сополимера з акрилонітрилом застосовується для відливання друкарських шрифтів. Сополимер випускається під маркою Снак-15, містить 85% стиролу і 15% акрилонітрилу, відрізняється високою міцністю і стійкістю до дії органічних розчинників і змиваючих речовин.
Пластичні маси
Пластичними масами, або пластмасами, називають досить міцні речовини на основі синтетичних полімерів, здатні під дією нагрівання розм'якшуватися і ставати пластичними, тобто придатними для виготовлення різних деталей і предметів домашнього ужитку пресуванням або литтям під тиском в спеціально для цього заготовлених порожнистих сталевих прес -формах. Затверділа в результаті подальшого нагрівання або при охолодженні пластична маса перетворюється на закінчений виріб іноді дуже складної конфігурації, що повторює і зберігає отриману форму. Після пресування або лиття форму поділяють на частини і витягають отримане виріб.
У найпростішому випадку в якості пластичної маси застосовують відповідний полімер без будь-яких добавок, звичайно, за обов'язкової умови, що даний полімер повністю задовольняє всім вимогам щодо механічної міцності, пружності, ливарних властивостей і т. п. У всіх інших випадках властивості пластичних мас корекції ваними в потрібному напрямку. Для підвищення міцності вводять наповнювачі (деревну муку, бавовняні пачоси, скляне волокно, азбестовий: порошок, двоокис кремнію - аеросил та ін), для усунення крихкості - пластифікатори, наприклад дибутилфталат, трікрезілфосфат та інші, для надання кольору-пігменти і барвники, для полегшення заповнення деталей прес-форми й вилучення з неї вироби - мастила і т. д. Важливим чинником, що обумовлює введення наповнювачів, буде прагнення знизити собівартість пластичних мас.
Пластичні маси в залежності від хімічної будови полімеру, що входить до їх складу, діляться на термопластичні і термореактивні. Термопластичні пластичні маси роблять з полімерів лінійної будови, що не мають хімічно активних функціональних груп. Термореактивні пластичні маси обов'язково містять полімери, що мають функціональні групи, що проявляють свою хімічну активність при більш-менш тривалому нагріванні. Вироби з термопластичних пластичних мас розм'якшуються при нагріванні і в разі необхідності можуть повторно багаторазово переплавлятися. Термореактивні пластичні маси необоротно тверднуть при пресуванні або лиття під впливом більш-менш тривалого нагрівання в результаті протікання хімічної реакції поліконденсації. Тому повторна переплавлення деталей (виробів) із термореактивних пластичних мас неможлива.
Пластичні маси мають дуже цінні властивості:
1) невелику питому вагу (пластмаси в 5-8 разів легше сталі);
2) велику механічну міцність;
3) хороші діелектричні властивості (пластичні маси не проводять електричного струму);
4) високу хімічну стійкість і незмінність і атмосферних умовах;
5) простоту і легкість переробки у виріб методами лиття під тиском або пресування;
6) хороші економічні показники (висока рентабельність) застосування пластичних мас у різних областях техніки.
У природі ми не знаходимо матеріалів з подібним поєднанням властивостей. Не дивно тому, що у поліграфічній промисловості пластичні маси знайшли широке застосування для виготовлення друкарських шрифтів і стереотипів, барвистих валиків, книжкових палітурок.
Офсетні гумові пластини
Офсетний гумова пластина складається з декількох шарів тканинних прокладок, просочених гумовим клеєм, спресованих із зовнішнім гумовим шаром, який накладено з одного боку. Зовнішній шар з маслостійкої нітрильних гуми може бути гладким або матовим (рівномірно зернистим). Він добре сприймає фарбу з друкарської форми, точно відтворюючи зображення друкованої форми, і при дуже невеликому натиску передає це зображення на поверхню паперу. Тканинні прокладки підвищують міцність гумової пластини і забезпечують туге її натяг на офсетному циліндрі. Це необхідно, щоб запобігти спотворенню зображення, ковзання і т. п. Крім того, тканинна основа знищує зайву еластичність гумової пластини і пов'язану з цим надмірну деформацію друкувальних елементів.
Хороша офсетний гумова пластина повинна мати такі властивості:
1) гладку або рівномірно зернисту поверхню, без раковин, зморшок, грубих зерен, сторонніх включень та ін;
2) однорідну товщину;
3) достатню пружність (модуль пружності повинен бути не менше 40 кг/см2);
4) склейка зовнішнього гумового шару з прогумованої прокладкою, а також склейка тканинних прокладок між собою повинні бути міцними;
5) бути міцною до стирання;
6) розтяг пластини при натягу її на офсетний циліндр має бути мінімальним і рівномірним в обох напрямках;
7) мати форму правильного прямокутника з рівно обрізаними краями;
8) бути стійкою до дії поліграфічних фарб і органічних розчинників, що застосовуються для їх змивки, наприклад до мінеральних масел, уайт-спіриту, гасу і т. п.
Офсетні гумові пластини повинні добре сприймати і передавати поліграфічні фарби без їх надмірного накопичення на поверхні офсетних гумових пластин. Коефіцієнт краскоотдачі офсетного гумової пластини повинен бути не менше 60%.
Офсетні гумові пластини випускаються товщиною 1,8-2,2 мм, довжиною від 80 до 170 см при ширині від 75 до 140 см . Рівномірність товщини однієї і тієї ж пластини повинна бути в межах ± 0,3 мм.
Офсетні пластини вимагають дуже уважного догляду, так як сильно руйнуються під дією цупкого паперу та паперової пилу, а також при неправильно вибраному розчиннику для змивки.
Література
1. Б.І. Березін «Матеріалознавство поліграфічного виробництва»-М.: «Книга», 1972
2. Гельмут Кіппхан «Енциклопедія» - Мос. університет друку, 2003
Зміст
Загальні відомості. 1
Природні полімери .. 1
Целюлоза. 1
Фізичні властивості целюлози .. 1
Будова целюлозного волокна. 2
Крохмаль. 4
Глютин. 5
Казеїн. 6
Каучук і гума. 7
Гума. 7
Синтетичні полімери .. 8
Пластичні маси .. 10
Офсетні гумові пластини .. 12
Література. 15
Полімери або зустрічаються в природі, наприклад целюлоза, крохмаль, каучук, білки, або виготовляються синтетично, наприклад поліхлорвініл, полістирол, поліаміди і багато інших.
Полімери - це такі високомолекулярні, головним чином органічні, речовини, дуже великі молекули яких, звані тому макромолекулами побудовані за одним і тим же принципом з багаторазово повторюваних структурних ланок, утворених з мономерів.
Природні полімери
До природних полімерів, що застосовуються у поліграфії, відносяться: полісахариди (целюлоза крохмаль, камедь), 6елкі, глютин, казеїн, альбумін), полідіени (каучук).
Як здійснюється освіта полімерів у природі, ми точно ще не знаємо, але добре вивчили будову і властивості природних полімерів, навчилися виділяти
Целюлоза
Целюлоза, або клітковина (від латинського слова «целлула» - клітина), широко поширена в природі. Целюлоза - це міцне волокнисту речовину органічного походження, з якого складається опорна тканину усіх рослин (рослинних клітин).
Фізичні властивості целюлози
Целюлозні волокна відрізняються білизною, гнучкістю, міцністю, пружно-еластичністю, тобто здатністю оборотно деформуватися без руйнування навіть при великих механічних напругах, розчиняється у воді і органічних розчинниках, неплавким.
Целюлоза витримує нагрівання до 150 ° без руйнування; при більш високій температурі спостерігається деполімеризація целюлози і пов'язана з цим втрата міцності, а при 270 ° і вище починається термічний розклад з виділенням продуктів розпаду: оцтової кислоти, метилового спирту, кетонів, в залишку - дьоготь і вугілля.
Будова целюлозного волокна.
Кожне рослинне волокно, наприклад бавовняне, льняне, деревна та ін це одна клітина, оболонка якої складається в основному з целюлози. Усередині волокна є канал - капіляр, доступний для проникнення повітря і вологи. Технічні волокна целюлози мають довжину в середньому 2,5-3 мм (ялина, сосна, береза, тополя) та 20-25 мм (льон, бавовна, пенька) при діаметрі 25 мкм.
Целюлозного рослинного волокна має фибриллярной будову. Фібрили - це ниткоподібні, елементарні рол вікна - пачки молекул целюлози, міцно з'єднаних між собою водневими зв'язками, довжиною 50-мкм і діаметром 0,1-0,4 мкм. Найімовірніше, що целюлоза утворює впорядковану систему ниток - фібрил, розташованих більш щільно навколо внутрішнього каналу (капіляра) волокна і більш вільно в зовнішніх його шарах. У проміжках між фибриллами знаходяться міцеллюлози і лігнін, причому зміст їх збільшується від внутрішніх шарів клітинної стоїки до зовнішніх. Міжклітинні простори целюлози заповнені переважно лігніном.
Головне джерело отримання целюлози - деревина ... Деревиною називається внутрішня частина дерев, що лежить під корою і складова основну рослинну тканину, з якої утворюється стовбур дерева.
Жива клітина зростаючого дерева має оболонку (стінки) з целюлози, внутрішню порожнину, заповнену протоплазмою, і ядро. Жива клітина здатна доліться і утворювати з року в рік у зростаючому дереві нові освіти деревини в шарі камбію, під корою.
Живі клітини з плином часу піддаються здерев'яніння, що приводить в кінцевому рахунку до їх повного омертвіння, або одеревіння. Одеревіння клітини відбувається головним чином в результаті появи в ній лігніну. Деревина на 90-95% складається, з таких відмерлих клітин - волокон, позбавлених протоплазми і ядра, але здатних до поділу, з внутрішньою порожниною, заповненою повітрям і водою.
Хімічні будова і властивості целюлози. Целюлоза - це природний полімер полісахарид, що належить до класу вуглеводів. Гігантська молекула (макромолекула) целюлози побудована з багаторазово повторюваних структурних ланок - залишків β-глюкози (О6Н10О5) п. Число п, або коефіцієнт полімеризації, показує, скільки разів структурна ланка-залишок β-глюкози - повторюється в макромолекулі целюлози, а отже, характеризує довжину молекулярної ланцюга (довжину молекули) і зумовлює її молекулярна вага.
Коефіцієнт полімеризації в целюлози різного походження різний. Так, у деревної целюлози він дорівнює 3000, у бавовняної - 12 000, в лляний 36000 (приблизно). Цим і пояснюється великою міцність бавовняного і льняного волокон у порівнянні з волокнами деревної целюлози.
Лужна целюлоза виходить дією на целюлозу розчину їдкого натру. При цьому атоми водню спиртових гідроксилів частково або повністю замінюються атомами натрію. Лужна целюлоза, не втрачаючи свого волокнистої будови, відрізняється підвищеною хімічною активністю, що і використовується при отриманні простих ефірів целюлози, наприклад карбоксиметилцелюлози.
Карбоксиметилцелюлоза (КМЦ) - це простий ефір целюлози та гліколевої кислоти. Промисловий спосіб виготовлення карбоксиметилцелюлози заснований на взаємодії лужної целюлози з монохлоруксусной кислотою.
Геміцелюлози - це щось середнє між целюлозою і крохмалем. Вони також є полісахаридами. Молекули геміцеллюлоз побудовані із залишків моносахаридів: манози (гексози) і ксилози (пентози). Геміцелюлози не мають волокнистої будови. Вони служать резервним живильною речовиною для рослин і охороняють їх від інфекцій. Геміцелюлози набухають у воді і порівняно легко гідролізуються навіть дуже розведеними кислотами, розчиняються в 18,5%-ної лугу. Геміцелюлози не є шкідливими домішками целюлози, що йде для виготовлення паперу. Навпаки, деревна целюлоза з великим вмістом геміцеллюлоз легко піддається розмелу, а приготована з неї папір має підвищену міцність (особливо поверхні), так як геміцелюлози є дуже гарною природною проклейкою.
Лігнін - речовину хімічно нестійке: під впливом світла, вологи, кисню, повітря й тепла лігнін руйнується, внаслідок чого рослинні волокна втрачають міцність і темніють. Лігнін, на відміну від целюлози, розчиняється в розбавлених кислотах і лугах. На цій властивості лігніну засновані способи виробництва целюлози з деревини, соломи, очерету й інших рослинних тканин. Будова лігніну дуже складно і ще недостатньо вивчено; відомо, що лігнін - природний полімер, структурною ланкою якого є залишок дуже реакційно-здатного ароматичного спирту - β-оксіконіферілового.
Крохмаль
Крохмаль у вигляді мікроскопічних зерен утворюється в зелених частинах рослині з вуглекислоти повітря і вологи під впливом світла і несеться разом з соками рослини в бульби і зерна, де і відкладається як запасне поживна речовина.
Фізичні властивості крохмалю. Крохмальні зерна різних рослин мають різну форму і величину. Крохмаль не розчиняється у холодній воді, спирті й ефірі. У гарячій воді зерна крохмалю набухають, збільшуючись в об'ємі в сотні разів, потім втрачають форму і утворюють в'язкий і клейкий розчин. Температура розчинення крохмалю у воді називається температурою клейстеризації. Для картопляного крохмалю вона дорівнює 60 °, для маїсового (кукурудзяного) 70 °, пшеничного і рисового - 80 °.
Крохмаль дуже гігроскопічний, він притягує вологу з навколишнього повітря містить зазвичай 10-20% вологи. Щільність крохмалю 1,620-1,650 г/см3. З розчином йоду крохмальний клейстер дає інтенсивно синє забарвлення, що зникає при кип'ятінні і знову з'являється при охолодженні (якісна реакція на крохмаль). Хімічні властивості крохмалю. Крохмаль, так само як і целюлоза, є природним полімером - поліcaxapідом, що належить до класу вуглеводів і відповідає молекулярної формулі (С6К10О5) п. Але структурною ланкою молекулярного ланцюга крохмалю буде залишок α-глюкози, а целюлози - β-глюкози. Тому в крохмалі кожні два залишку α-глюкози утворюють залишок дисахарида мальтоза, а в целюлозі - кожні два залишку β-глюкози утворюють залишок дисахарида целюлози. Мальтоза ізомер целюлози.
Крохмаль містить дві фракції полісахаридів: амилозу і амилопектин. Амілоза має лінійну будову молекул, закручених в клубочки. Її коефіцієнт полімеризації досягає 1000. Амілоза багатий картопляний крохмаль.
Глютин
Кістковий клей, міздровий клей і желатин складаються в основному з білкового речовини - глютин а.
Кістковий клей у вигляді твердих, крихких плиток або клейового холодцю - галерта виробляється з кісток, рогів та копит тварин.
Міздровий клей, зовні дуже схожий на кістковий, виробляється з міздрі, яку зчищають зі шкур тварин.
Желатин за хімічним складом дуже близький до кістковому і міздровий клею, але набагато вище їх за якістю, зокрема по чистоті. Для отримання желатину відбирають найкращі сорти свіжих шкіряних відходів: мездру, обрізки телячих шкір і кістки великої рогатої худоби.
У кістках міздрі, рогах і копитах тварин міститься білкова речовина - колаген (від грецьких слів «колла» - клей і «генос» - рід, походження), не розчинна у воді. Колаген, однак, під дією тривалого нагрівання у воді перетворюється в інший вид білка глютин, розчинна в гарячій воді і володіє властивостями, що клеять.
Білкові речовини, або білки, складаються із залишків амінокислот, з'єднаних між собою амідні групи-NH - СО - в довгі поліпептидні молекулярні ланцюги. Кінцевими групами цих ланцюгів (молекул) будуть, з одного боку, аміно-, а з іншого - карбоксильна групи.
Казеїн
Казеїн - це білкова речовина, що міститься в молоці. Коров'яче молоко містить 3,2%, козяче - 3,8%, овече - 4,5% казеїну в розчиненому стані. Якщо до молока додати кислоти або дати молоку скиснути, казеїн згортається і утворює осад, який можна відфільтрувати від сироватки, висушити і подрібнити. Згортання казеїну відбувається також при додаванні до молока сичужного ферменту, тобто соку, що виділяється одним з відділів шлунка жуйних тварин. Тому і залежності від способу виготовлення розрізняють два види казеїну: кислотний і сичужний. У чистому вигляді казеїн - білий сирнистий осад. І воді казеїн не розчиняється, а лише набухає. Проте казеїн добре розчиняється в лужних розчинах. Для розчинення на кожні 100 вагових частин казеїну беруть одну з наступних лужних добавок. Для виготовлення палітурного клею застосовують тільки кислотний казеїн, тому що він краще розчиняється і дає більш клейкі розчини, ніж сичужний казеїн. Останній йде головним чином на виробництво білкової пластичної маси - галаліт.
Висушений казеїн дуже гігроскопічний і поглинає вологу з повітря. Тому казеїн треба зберігати в сухому, добре вентильованому приміщенні.
Каучук і гума
Каучук видобувається з латексу - соку деяких тропічних дерев, головним чином гевеї бразильської, що виростає в Південній Америці, Індії, Африці, Цейлоні.
Латекс - це колоїдний система, золь з глобул каучуку і води. При додаванні до латексу кислот або при нагріванні стійкість золю порушується, і каучук випадає у вигляді осаду, який висушують, вальці, нарізають листами. У такому вигляді каучук потрапляє на гумові заводи.
Каучук еластичний і міцний, але він твердне на морозі, розплавляється при нагріванні, а також вбирає воду і розчиняється в бензині та інших органічних розчинниках. Тому каучук довгий час не знаходив практичного застосування. Каучук почали застосовувати для виготовлення гуми тільки в 40-х рр.. XIX ст., Після того, як Чарльз Гуд'ір знайшов, що в результаті нагрівання з сіркою каучук стає гумою. Процес взаємодії каучуку з сіркою при 125-150 ° називається вулканізацією. (При вулканізації атоми сірки приєднуються до молекул каучуку за місцем подвійних зв'язків, «зшиваючи» молекулярні ланцюги каучуку в безперервну тривимірну сітчасту систему)
Гума
Гумою називається каучук, змішаний із сіркою, прискорювачами процесу вулканізації, підсилювачами, наповнювачами, пом'якшувачами, противостарители, барвистими пігментами і підданий процесу вулканізації.
Прискорювачі вулканізації, наприклад каптакс, Тіур та ін, значно скорочують час вулканізації і одночасно покращують механічні властивості гуми.
Підсилювачі, наприклад сажа, і наповнювачі, наприклад мелд збільшують механічну міцність гуми в кілька разів і одночасно дозволяють заощадити деяку кількість каучуку, знизити вартість гуми.
Мягчители, наприклад мінеральні масла, полегшують переробку гумової суміші і зменшують твердість готових гумових виробів.
Противостарители, наприклад еджерайт, перешкоджають передчасному отвердеванию гуми; втрати еластичності і пружності.
Барвники додають гумі той чи інший колір. Функції фарбувальних речовин виконують сажа, червона окис заліза (редоксайд), двоокис титану, окис цинку та ін Зразкові склади гумових сумішей даються в розділі п'ятої «Еластоміри».
Усі складові частини гумової маси змішують на вальцях або в гумозмішувача. Після цього гумовій масі надається форма листів каландрування або «сирих» заготовок майбутніх гумових виробів.
Для закріплення форми виробів, і надання їм належних властивостей вони повинні бути піддані процесу вулканізації при 120-150 ° під час пресування заготовок з тиском 15-25 кг / см, або при нормальному тиску після формування деталей із заготовок.
Синтетичні полімери
Поліетилен виходить полімеризацією етилену двома способами: при високому або при низькому тиску. Етилен через строго симетричної будови молекули полімеризується з працею. Поліетилен напівпрозорий безбарвний дуже міцний термопластичний полімер з хорошими діелектричними та антикорозійними властивостями. Висока міцність поліетилену пояснюється його кристалічною будовою. Поліетилен застосовується для виготовлення плівкових матеріалів, облицювання електропроводів, виготовлення труб, судин побутового та промислового призначення. Поліетиленові плівки пропускають ультрафіолетові промені, що дуже цінно у разі застосування їх як захисних покриттів в сільському господарстві замість скла. Низькомолекулярний поліетилен - воскоподібні продукт - застосовується як добавка до друкованих фарб.
Друкування на поліетилені досить важко, так як він має надзвичайно рівну зімкнуту поверхню, не проникну для фарб і розчинників, і погані адгезійні властивості по відношенню до друкованих фарб. Тому поверхня поліетилену, перед друком активують різними способами: іонізують електричним силовим полем, окислюють перманганатом й іншими сильними окислювачами, піддають короткочасному дії полум'я. Після цього поліетилен запечатують будь-яким способом. Перевагу, однак, віддають способу глибокого друку, етмографіі або еластографіі.
Поліхлорвініл (- СН2 - СНС1-) - термопластичний твердий рогоподібним полімер. Починає розм'якшуватися при 92-94 ° і плавиться при 170 °. Стає пружно-еластичним і гнучким при додаванні пластифікаторів наприклад 30-35% дибутилфталата. Поліхлорвініл з введеними в нього пластифікаторами і пігментами називається вініпластом. Він випускається у вигляді пластин і плівок, застосовується для виготовлення плоских, і ротаційних (циліндричних) стереотипів, дублікатів кліше, книжкових палітурок і текстовінітовий декельних покришок.
Текстовініт поліграфічний являє собою бавовняну тканину з нанесеним на неї пружно-еластичним шаром з поліхлорвінілу, пігментів, наповнювачів і пластифікатора - дибутилфталата. Застосовується як декелем (пружно-еластичних прокладок) друкарських машин. Виробляється товщиною
Покриття повинне бути гладким, рівним, еластичним, не липким і немарким, стійким до дії води, гасу, бензину, машинного масла і не повинно мати неприємного запаху.
Полівініліденхлорід - це полімер винилиденхлорида застосовується рідко через погану розчинності та нестабільності. Однак велике практичне значення має сополімер винилиденхлорида і хлорвінілу.
I Сополимер хлорвінілу і винилиденхлорида випускається під маркою латекс СТЗ. Застосовується для просочення паперу і виготовлення палітурних матеріалів - замінників ледерином і перкалю.
Полістирол - твердий прозорий безбарвний термопластичний полімер, размягчающийся при 80 ° і плавиться при 170 °. У вигляді сополимера з акрилонітрилом застосовується для відливання друкарських шрифтів. Сополимер випускається під маркою Снак-15, містить 85% стиролу і 15% акрилонітрилу, відрізняється високою міцністю і стійкістю до дії органічних розчинників і змиваючих речовин.
Пластичні маси
Пластичними масами, або пластмасами, називають досить міцні речовини на основі синтетичних полімерів, здатні під дією нагрівання розм'якшуватися і ставати пластичними, тобто придатними для виготовлення різних деталей і предметів домашнього ужитку пресуванням або литтям під тиском в спеціально для цього заготовлених порожнистих сталевих прес -формах. Затверділа в результаті подальшого нагрівання або при охолодженні пластична маса перетворюється на закінчений виріб іноді дуже складної конфігурації, що повторює і зберігає отриману форму. Після пресування або лиття форму поділяють на частини і витягають отримане виріб.
У найпростішому випадку в якості пластичної маси застосовують відповідний полімер без будь-яких добавок, звичайно, за обов'язкової умови, що даний полімер повністю задовольняє всім вимогам щодо механічної міцності, пружності, ливарних властивостей і т. п. У всіх інших випадках властивості пластичних мас корекції ваними в потрібному напрямку. Для підвищення міцності вводять наповнювачі (деревну муку, бавовняні пачоси, скляне волокно, азбестовий: порошок, двоокис кремнію - аеросил та ін), для усунення крихкості - пластифікатори, наприклад дибутилфталат, трікрезілфосфат та інші, для надання кольору-пігменти і барвники, для полегшення заповнення деталей прес-форми й вилучення з неї вироби - мастила і т. д. Важливим чинником, що обумовлює введення наповнювачів, буде прагнення знизити собівартість пластичних мас.
Пластичні маси в залежності від хімічної будови полімеру, що входить до їх складу, діляться на термопластичні і термореактивні. Термопластичні пластичні маси роблять з полімерів лінійної будови, що не мають хімічно активних функціональних груп. Термореактивні пластичні маси обов'язково містять полімери, що мають функціональні групи, що проявляють свою хімічну активність при більш-менш тривалому нагріванні. Вироби з термопластичних пластичних мас розм'якшуються при нагріванні і в разі необхідності можуть повторно багаторазово переплавлятися. Термореактивні пластичні маси необоротно тверднуть при пресуванні або лиття під впливом більш-менш тривалого нагрівання в результаті протікання хімічної реакції поліконденсації. Тому повторна переплавлення деталей (виробів) із термореактивних пластичних мас неможлива.
Пластичні маси мають дуже цінні властивості:
1) невелику питому вагу (пластмаси в 5-8 разів легше сталі);
2) велику механічну міцність;
3) хороші діелектричні властивості (пластичні маси не проводять електричного струму);
4) високу хімічну стійкість і незмінність і атмосферних умовах;
5) простоту і легкість переробки у виріб методами лиття під тиском або пресування;
6) хороші економічні показники (висока рентабельність) застосування пластичних мас у різних областях техніки.
У природі ми не знаходимо матеріалів з подібним поєднанням властивостей. Не дивно тому, що у поліграфічній промисловості пластичні маси знайшли широке застосування для виготовлення друкарських шрифтів і стереотипів, барвистих валиків, книжкових палітурок.
Офсетні гумові пластини
Офсетний гумова пластина складається з декількох шарів тканинних прокладок, просочених гумовим клеєм, спресованих із зовнішнім гумовим шаром, який накладено з одного боку. Зовнішній шар з маслостійкої нітрильних гуми може бути гладким або матовим (рівномірно зернистим). Він добре сприймає фарбу з друкарської форми, точно відтворюючи зображення друкованої форми, і при дуже невеликому натиску передає це зображення на поверхню паперу. Тканинні прокладки підвищують міцність гумової пластини і забезпечують туге її натяг на офсетному циліндрі. Це необхідно, щоб запобігти спотворенню зображення, ковзання і т. п. Крім того, тканинна основа знищує зайву еластичність гумової пластини і пов'язану з цим надмірну деформацію друкувальних елементів.
Хороша офсетний гумова пластина повинна мати такі властивості:
1) гладку або рівномірно зернисту поверхню, без раковин, зморшок, грубих зерен, сторонніх включень та ін;
2) однорідну товщину;
3) достатню пружність (модуль пружності повинен бути не менше 40 кг/см2);
4) склейка зовнішнього гумового шару з прогумованої прокладкою, а також склейка тканинних прокладок між собою повинні бути міцними;
5) бути міцною до стирання;
6) розтяг пластини при натягу її на офсетний циліндр має бути мінімальним і рівномірним в обох напрямках;
7) мати форму правильного прямокутника з рівно обрізаними краями;
8) бути стійкою до дії поліграфічних фарб і органічних розчинників, що застосовуються для їх змивки, наприклад до мінеральних масел, уайт-спіриту, гасу і т. п.
Офсетні гумові пластини повинні добре сприймати і передавати поліграфічні фарби без їх надмірного накопичення на поверхні офсетних гумових пластин. Коефіцієнт краскоотдачі офсетного гумової пластини повинен бути не менше 60%.
Офсетні гумові пластини випускаються товщиною 1,8-2,2 мм, довжиною від 80 до
Офсетні пластини вимагають дуже уважного догляду, так як сильно руйнуються під дією цупкого паперу та паперової пилу, а також при неправильно вибраному розчиннику для змивки.
Література
1. Б.І. Березін «Матеріалознавство поліграфічного виробництва»-М.: «Книга», 1972
2. Гельмут Кіппхан «Енциклопедія» - Мос. університет друку, 2003
Зміст
Загальні відомості. 1
Природні полімери .. 1
Целюлоза. 1
Фізичні властивості целюлози .. 1
Будова целюлозного волокна. 2
Крохмаль. 4
Глютин. 5
Казеїн. 6
Каучук і гума. 7
Гума. 7
Синтетичні полімери .. 8
Пластичні маси .. 10
Офсетні гумові пластини .. 12
Література. 15