Проклейка бумаги против капиллярного всасывания

Бумага без обработки — промокашка: сеть пор в несколько микрон, выстланная самой смачиваемой поверхностью, какую знает промышленность. Капля воды исчезает в ней раньше, чем вы поднимете глаза. Проклеивающие агенты существуют, чтобы развернуть это поведение, не меняя ничего другого, — чтобы лист из связанных водородными связями гидрофильных волокон перестал вести себя как губка, ценой долей процента гидрофоба.

Почему бумага пьёт

Физика — закон Лукаса–Уошберна: глубина проникновения жидкости в капилляр растёт как корень из времени, а движущее капиллярное давление пропорционально поверхностному натяжению, умноженному на косинус краевого угла и делённому на радиус поры. Малые поры сосут сильнее — поэтому тонкая бумага всасывает быстрее грубого картона. Знак косинуса — выключатель: смачивающие углы дают самопроизвольное всасывание, а чистая поверхность целлюлозы смачивается полностью. Вся проклейка бьёт в одну переменную — краевой угол на стенке волокна. Перевалите его за девяносто градусов, и капиллярное давление сменит знак: пора начинает сопротивляться входу, остаётся лишь проникновение под давлением.

Три способа поставить гидрофоб

Канифоль — оригинал, и была биоосновой раньше, чем появилась сама категория: смоляные кислоты сосны, жёсткий гидрофобный скелет с единственной карбоксильной ручкой. Омыленная в мыло и осаждённая на волокна квасцами при кислых значениях pH — либо упрочнённая малеиновым ангидридом и эмульгированная катионно, — она ложится к стенке волокна гидрофобными скелетами наружу. AKD, алкилкетенный димер, строится из длинноцепочечных жирных кислот: его напряжённая кетеновая группа реагирует с гидроксилами целлюлозы по мере сушки листа, закрепляя молекулу ковалентно, алкильными цепями от волокна. Именно эта ковалентная полимеризация в нейтрально-щелочной среде и вытеснила кислую канифоль в печатных бумагах — она допустила карбонатный наполнитель и щелочные, долговечные листы. ASA, алкенилянтарный ангидрид, твердеет быстрее всех, этерифицируя целлюлозу уже в мокрой части; обычный ASA делают из ископаемых олефинов и малеинового ангидрида, а возобновляемый маршрут меняет олефин на малеинированное растительное масло. Канифоль и AKD из жирных кислот — тот случай, когда возобновляемый углерод есть норма, а не дооснащение.

Чего проклейка не умеет

Проклеенная пора отбивает только самопроизвольное смачивание. Под давлением — печатный захват, наносящее устройство — жидкость продавливается внутрь при любом краевом угле, поэтому качество проклейки нормируют статическими тестами впитывания, а проваливается она в печатной машине. Поверхностно-активные вещества, приходящие с другими добавками, губят её тем же способом, роняя локальное поверхностное натяжение. И каждый гидрофобный участок на волокне — площадь, украденная у водородных связей: передозировка проклейки ощутимо слабит лист, так что проклейщик и программа прочности спорят за одну и ту же поверхность. Счёт истории был крупнее: проклейка квасцами и канифолью оставляла лист кислым, и кислотный гидролиз целлюлозы — вот что раскрошило книги девятнадцатого и двадцатого веков. Предельная величина ремесла — краевой угол и площадь связей, которую вы готовы потратить на его подъём.