Бумага для печати с поверхностной проклейкой

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ БУМАГА ДЛЯ ПЕЧАТИ С ПОВЕРХНОСТНОЙ ПРОКЛЕЙКОЙ(71) Заявитель Производственное унитарное предприятие Бумажная фабрика Департамента государственных знаков Министерства финансов Республики Беларусь(72) Авторы Соловьева Тамара Владимировна Темрук Владимир Игнатьевич Шеленговская Вера Антоновна Горжанов Вадим Валерьевич Шкирандо Татьяна Павловна(73) Патентообладатель Производственное унитарное предприятие Бумажная фабрика Департамента государственных знаков Министерства финансов Республики Беларусь(56) ГОРЖАНОВ В.В. и др. Применение поливинилового спирта для улучшения печатных свойств бумаги, 2007,///3.2007/(57) Бумага для печати, содержащая целлюлозные волокна, химические вспомогательные вещества и минеральный наполнитель, проклеенная с поверхности 4-8 -ным водным раствором смеси, состоящей из модифицированного крахмала и 20-30 мас.поливинилового спирта, содержащим в качестве сшивающего агента меламиноформальдегидную смолу или модифицированную эпихлоргидрином полиамидную смолу в количестве 3-6 от абсолютно сухого поливинилового спирта. Настоящее изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству, к технологии поверхностной проклейки бумаги. Поверхностная проклейка бумаги применяется для улучшения ее физико-механических, адсорбционных и печатных свойств, таких как механическая прочность, впитываемость, оптическая плотность оттиска и пр., а также для снижения ее себестоимости при увеличении в композиции более дешевого минерального наполнителя без потери ее прочности и для сокращения содержания дорогостоящей беленой целлюлозы. Пленкообразующие вещества, используемые при производстве бумаги, представляют собой главным образом водорастворимые полимеры, такие как крахмал, поливиниловый спирт (ПВС), натрийкарбоксиметилцеллюлоза и др. Существенным недостатком этих полимеров является образование на поверхности бумаги покрытий, не обеспечивающих сопротивления проникновению жидкостей в бумагу. Это приводит к деформации листа 13946 1 2010.12.30 бумаги и уменьшению прочности ее поверхности, что затрудняет использование этой бумаги на многокрасочных высокоскоростных печатных машинах. Поэтому для увеличения водостойкости покрытий из водорастворимых полимеров используют их обработку сшивающими агентами 1. Известна бумага для струйной печати, на поверхность которой нанесено покрытие,содержащее поливиниловый спирт с аминовыми функциональными группами и пигмент. Изобретение обеспечивает улучшение качества бумаги для струйной печати. Недостатком этого изобретения является сложность приготовления, заключающаяся в многостадийности и длительности процесса получения поливиниловых спиртов с первичными аминовыми функциональными группами 2. Известен состав для производства бумаги на основе крахмала, модифицированного до уровня вязкости от 10 до 400 мПас (по Брукфильду) при 60 С для 5 суспензии посредством уменьшения размера его молекул способом окисления пероксидом и последующей катионизации соединением четвертичного азота, включающий дополнительно полиамидную эпихлоргидриновую смолу, который улучшает прочность бумаги во влажном состоянии 3. Недостаток этого состава в том, что он термодинамически неустойчив и приготавливается в несколько стадий с большими тепло- и энергозатратами. Наиболее близкой к заявляемому по техническому решению и достигаемому результату является бумага с поверхностной проклейкой составом, включающим крахмал, поливиниловый спирт в количестве от 5 до 20 от а.с. крахмала и меламиноформальдегидную смолу в количестве 5 от а.с. ПВС 4. Недостаток этого состава в том, что он не придает механической прочности, прочности поверхности к выщипыванию и сопротивления проникновению воды, достаточных для получения высококачественных видов бумаги для печати. Заявляемая бумага для печати с поверхностной проклейкой не имеет этих недостатков. Новым техническим результатом от использования заявляемого изобретения является повышение печатных свойств бумаги. Заявляемая бумага для печати изготавливается в нейтральной среде, содержит целлюлозные волокна, химические вспомогательные вещества, наполнитель и обработана с поверхности составом из водорастворимых полимеров и сшивающего агента. В качестве водорастворимых полимеров использовали смесь модифицированного крахмала и поливинилового спирта с содержанием ПВС в смеси 20-30 . ПВС образует на бумаге непрерывные прозрачные, плотные и гибкие пленки с высоким сопротивлением разрыву, масло- и газонепроницаемые и бактериостойкие. ПВС повышает гладкость, эластичность, устойчивость к истиранию и печатные свойства бумаги. Применение ПВС позволяет снизить различие печатных свойств между лицевой и сеточной сторонами бумаги и уменьшить ее пылимость в процессе печати 5-7. ПВС применяют совместно с модифицированным крахмалом, который улучшает реологические характеристики составов для поверхностной проклейки и позволяет получать однородные покрытия со свойствами, характерными для покрытий, обеспечиваемых покрытиями из ПВС. В качестве крахмала использовали крахмалы картофельный, зерновой, тапиоковый,модифицированные посредством кислотного и ферментативного гидролиза, посредством обработки окисляющими реагентами, катионированные. В качестве сшивающего агента использовали меламиноформальдегидную или полиамидную смолу, модифицированную эпихлоргидрином в количестве 3,0-6,0 от а.с. ПВС. В заявляемой бумаге происходит уменьшение количества гидроксильных групп за счет сшивки макромолекул водорастворимых полимеров при их взаимодействия со смолой, что приводит к увеличению водостойкости до уровня гидропластичности и уплотнению структуры покрытия. 2 13946 1 2010.12.30 В бумажную массу могут быть введены любые химические вспомогательные вещества, например коагулянты, проклеивающие агенты, агенты для придания влагопрочности, упрочняющие агенты или дополнительные удерживающие агенты и пр. В состав можно вводить любые совместимые добавки для поверхностной проклейки, а также элементы защиты и защитные волокна при производстве бумаги документной при условии, что это не приведет к осаждению или коагуляции состава. Настоящее изобретение иллюстрируется примерами 1-9, но не ограничивается ими. Примеры 1, 2 характеризуют влияние вида модифицированного крахмала на свойства получаемой бумаги. Примеры 3, 4 характеризуют влияние концентрации состава на свойства бумаги. Примеры 5, 6 характеризуют влияние соотношения модифицированный крахмал ПВС на свойства получаемой бумаги. Примеры 1, 7 характеризуют влияние вида сшивающего агента на свойства получаемой бумаги. Примеры 8, 9 характеризуют влияние расхода сшивающего агента на свойства получаемой бумаги. Пример 1. Бумага для печати массой 80 г/м 2 на бумагоделательной машине включает обработку на клеильном прессе составом для поверхностной проклейки, который готовят следующим образом в реактор объемом 1000 см 3 заполняют на 2/3 водой и засыпают модифицированный крахмал (окисленный) и поливиниловый спирт с содержанием последнего в смеси 20 в таких количествах, чтобы концентрация готового состава составила 4-8 . Проводят подогрев смеси до 80-90 С. При этой температуре выдерживают 10-15 мин до полного растворения ПВС и разбавляют водой до 1000 см 3. В полученный состав вводят сшивающий агент в виде полиамидной смолы, модифицированной эпихлоргидрином в количестве 5 от а.с. ПВС. Состав для поверхностной проклейки бумаги наносят с обеих сторон на клеильном прессе на бумагу массой 80 г/м 2 и сушат. Бумага для печати включает 40 сульфатной хвойной беленой целлюлозы и 60 сульфатной лиственной беленой целлюлозы, коагулянт (полигидроксихлорид алюминия) в количестве 1,7 кг/т, проклеивающий агент на основе алкилкетендимера в количестве 6,0 кг/т, агент для придания влагопрочности (смола на основе полиамида) в количестве 4,5 кг/т, упрочняющий агент (катионный крахмал) в количестве 4,0 кг/т, наполнитель в таком количестве, чтобы обеспечить его содержание в бумаге в пределах 6-16 , удерживающий агент в количестве 0,08 кг/т. Пример 2. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что в качестве модифицированного крахмала используют ферментированный крахмал. Механические и печатные свойства бумаги по примерам 1, 2, 7 представлены в табл. 1. Пример 3. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что концентрация проклеивающего состава составляет 3 . Пример 4. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что концентрация проклеивающего состава составляет 10 . Механические и печатные свойства бумаги по примерам 1, 3, 4 представлены в табл. 2. Пример 5. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что количество ПВС в смеси крахмал-ПВС составляет 10 . Пример 6. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что количество ПВС в смеси крахмал-ПВС составляет 40 . Механические и печатные свойства бумаги по примерам 1, 5, 6 представлены в табл. 3. 13946 1 2010.12.30 Пример 7. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что в качестве сшивающего агента используется меламиноформальдегидная смола. Пример 8. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что сшивающий агент вводят в состав для поверхностной проклейки в количестве 2 от а.с. ПВС. Пример 9. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что сшивающий агент вводят в состав для поверхностной проклейки в количестве 8 от а.с. ПВС. Механические и печатные свойства бумаги по примерам 1, 8, 9 представлены в табл. 4. Пример 10. Бумага для печати аналогична примеру 1 с той лишь разницей, что состав для поверхностной проклейки бумаги готовят следующим образом в водную дисперсию крахмала концентрацией 7,0 добавляют 20 от а.с. крахмала поливинилового спирта в виде 1 раствора и меламиноформальдегидную смолу в количестве 5 от а.с. ПВС в виде 25 раствора. Механические и печатные свойства бумаги по примерам 1, 10 представлены в табл. 5. Таблица 1 Механические и печатные свойства бумаги, изготовленной по примерам 1, 2, 7 Бумага, изготовленная по примеру Показатель качества бумаги 1 2 7 Концентрация состава для поверхностной проклей 6,0 6,0 6,0 ки,Количество нанесенного состава на бумагу, кг/т 16,5 16,5 16,5 Разрывная длина, м 6,8 6,9 6,9 Сопротивление излому, число двойных перегибов 260 275 240 Впитываемость при одностороннем смачивании 16 16 15(Кобб 30), г/м 2 Линейная деформация,2,4 2,7 2,5 Скорость выщипывания, м/с 4,04,04,0 Разрешающая способность бумаги, мкм 54 54 54 Оптическая плотность оттиска, Б 1,53 1,52 1,53 Как видно из табл. 1, вид используемого модифицированного крахмала и сшивающего агента не существенно влияет на механические и печатные свойства получаемой бумаги. Таблица 2 Механические и печатные свойства бумаги, изготовленной по примерам 1, 3, 4 Бумага, изготовленная по примеру Показатель качества бумаги 1 3 4 Концентрация состава для поверхностной проклей 6,0 3,0 10,0 ки,Количество нанесенного состава на бумагу, кг/т 16,5 10,8 16,8 Разрывная длина, м 6,8 4,9 6,9 Сопротивление излому, число двойных перегибов 260 190 265 Впитываемость при одностороннем смачивании 16 20 15 13946 1 2010.12.30 Как видно из табл. 2, использование составов для поверхностной проклейки с меньшей концентрацией (пример 3), чем по заявляемому способу, приводит к уменьшению механических и печатных свойств бумаги, а с большей (пример 4) не ведет к значительному улучшению свойств бумаги. Таблица 3 Механические и печатные свойства бумаги, изготовленной по примерам 1, 5, 6 Бумага, изготовленная по примерам Показатель качества бумаги 1 5 6 Концентрация состава для поверхностной проклей 6,0 6,0 6,0 ки,Количество нанесенного состава на бумагу, кг/т 16,5 17,2 14,2 Разрывная длина, м 6,8 5,6 6,3 Сопротивление излому, число двойных перегибов 260 240 215 Впитываемость при одностороннем смачивании 16 18 14(Кобб 30), г/м 2 Линейная деформация,2,4 2,9 2,5 Скорость выщипывания, м/с 4,0 2,04,0 Разрешающая способность бумаги, мкм 54 56 55 Оптическая плотность оттиска, Б 1,53 1,32 1,46 Как видно из табл. 3, при содержании в композиции состава для поверхностной проклейки ПВС меньше (пример 5), чем по заявляемому способу, уменьшаются механические и печатные свойства бумаги. При содержании ПВС в композиции состава больше Таблица 4 Механические и печатные свойства бумаги, изготовленной по примерам 1, 8, 9 Бумага, изготовленная по примеру Показатель качества бумаги 1 8 9 Концентрация состава для поверхностной проклей 6,0 6,0 6,0 ки,Количество нанесенного состава на бумагу, кг/т 16,5 16,6 16,5 Разрывная длина, м 6,8 6,2 5,8 Сопротивление излому, число двойных перегибов 260 275 220 Впитываемость при одностороннем смачивании 16 20 14(Кобб 30), г/м 2 Линейная деформация,2,4 2,9 2,1 Скорость выщипывания, м/с 4,0 2,04,0 Разрешающая способность бумаги, мкм 54 56 58 Оптическая плотность оттиска, Б 1,53 1,32 1,46 Как видно из табл. 4, при расходе сшивающего агента 2 от а.с. ПВС происходит увеличение показателей впитываемости при одностороннем смачивании и линейной деформации бумаги. Одновременно при этом ухудшаются такие показатели, как скорость выщипывания, разрешающая способность бумаги и оптическая плотность оттиска, при расходе сшивающего агента 8 от а.с. ПВС происходит уменьшение физикомеханических показателей и снижение печатных свойств бумаги. 13946 1 2010.12.30 Таблица 5 Механические и печатные свойства бумаги, изготовленной по примерам 1, 10 Бумага, изготовленная по примеру Показатель качества бумаги 1 10 Концентрация состава для поверхностной проклейки,4,0 4,0 Количество нанесенного состава на бумагу, кг/т 16,5 8,6 Разрывная длина (средняя по двум направлениям), м 6,8 5,0 Линейная деформация,2,4 2,4 Сопротивление излому (среднее по двум направлениям), число 260 210 двойных перегибов Впитываемость при одностороннем смачивании (Кобб 30), г/м 2 16 18 Скорость выщипывания, м/с 4,0 2,6 Разрешающая способность бумаги, мкм 54 54 Оптическая плотность оттиска, Б 1,53 1,48 Как видно из табл. 5, что бумага для печати, изготовленная по заявленному способу,имеет более высокие физико-механические и печатные свойства по сравнению с бумагой,изготовленной с составом для поверхностной проклейки по прототипу. Источники информации 1. Комаров В.И. и др. Технология целлюлозно-бумажного производства. Т. 2. Производство бумаги и картона. Ч. 1. Технология производства и обработки бумаги и картона / Под общ. ред. П.С.Осипова. - СПб. Политехника, 2005. - 423 с. 2. Патент России 271412, 2002. 3. Патент России 2223356, 1999. 4. Горжанов В.В. и др. Применение поливинилового спирта для улучшения печатных свойств бумаги ///3.2007///18512 (прототип). 5. Крылатов Ю.А., Ковернинский И.Н. Проклейка бумаги. - М. Лесн. пром-сть, 1987. С. 246-247. 6. Петров А.П. Поверхностная проклейка бумаги и картона. - М. Лесная промышленность, 1968. - С. 20-21. 7. Кречетова С.П. Материалы для обработки и переработки бумаги и картона Учебник для техникумов. - М. Лесн. пром-сть, 1990. - С. 44-45. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6