СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО БУМАЖНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1994 года по МПК D21H27/30 D21F11/00 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству многослойных материалов на основе целлюлозных и синтетических волокон, таких как электроизоляционные, тароупаковочные, материалы для высокоточных графических работ и др.

Известен способ изготовления многослойного бумажного материала, включающий размотку рулонов полотен бумаги-основы, нанесения на них клея, формирование многослойного полотна, его прессование [1].

Недостатком этого способа является низкая воздухопроницаемость материала, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления многослойного материала, включающий формирование многослойного полотна с предварительным изготовлением нечетных слоев из целлюлозных волокон и четных слоев, прессование полотна и его термообработку. Многослойное полотно формируют из предварительно изготовленных на вакуум-формере четных и нечетных слоев с влажностью порядка 85-92% с предварительным нанесением на них упрочняющего агента на основе крахмала; Четные слои выполняют из целлюлозосодержащего сырья-макулатуры, прессование многослойного полотна ведут без нагрева, а термообработку - при максимальной температуре 180^оС [2].

Недостатком этого способа является ухудшение воздухопроницаемости и пропитываемости из-за наличия внутри слоистого материала клеящего (упрочняющего) вещества.

Цель изобретения - повышение воздухопроницаемости материала при одновременном сохранении межслоевой прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления многослойного бумажного материала, включающем формирование полотна с нечетным количеством слоев с предварительным изготовлением нечетных слоев на основе целлюлозных волокон и четных слоев, прессование и сушку, согласно изобретению перед формированием многослойного полотна нечетные слои подсушивают до остаточной влажности 0-1%, четные слои берут с влажностью 15-50%, а прессование и термообработку полотна осуществляют одновременно при 130-230^оС. При этом четные слои изготавливают из целлюлозы и/или синтетических волокон, а нечетные слои изготавливают из целюлозных волокон или их смеси с синтетическими, взятыми в количестве не более 60% от массы слоя.

В предлагаемом способе реализуется смешанный механизм адгезии между слоями, связанный со специфической адгезией, обусловленной взаимодействием функциональных групп макромолекул на контактирующих поверхностях, образованных при взаимном перепутывании и сцеплении волокон и фибрилл различных слоев за счет квазимгновенного образования газов и паров во внутренних четных, а также за счет сегментальной совместимости и образования дополнительных физических связей между волокнами и фибриллами различных слоев путем перевода волокнообразующего полимера в высокоэластическое состояние.

Перевод бумагообразующих полимеров в высокоэластическое состояние на границах увлажненных и подсушенных слоев достигается благодаря снижению температуры стеклования вследствие совместного влияния двух факторов: пластифицирующего воздействия жидкой и газообразной сред, а также заданного давления и температуры процессе выше температуры стеклования пластифицированного полимера.

При этом увлажнение внутреннего слоя до влажности 15-50% является оптимальным, так как при увлажнении до влажности ниже 15% ухудшается адгезия слоев (количество влаги недостаточно для адгезии между слоями бумаги), а при влажности выше 50% могут образовываться пузыри. При увлажнении четного слоя материала до влажности, не превышающей 50%, и использовании в нечетных слоях материала с высокой пористостью и остаточной влажностью 0-1% проблемы с отводом паров и газов вообще не возникает.

При температуре ниже 130^оС квазимгновенного образования газов и паров в среднем слое и соответственно новых поверхностей при взаимном перепутывании волокон и фибрил на границе различных слоев с одновременным переходом компонентов из стеклообразного в высокоэластическое состояние и снова в стеклообразное не происходит даже при максимальном давлении прессования (50 МПа) и минимальной скорости каландрирования 10 м/мин. При температуре выше 230^оС наблюдается термодеструкция в наружных слоях, что ухудшает физико-механические свойства бумаги.

При изготовлении нечетных слоев из смеси целлюлозных и синтетических волокон, при содержании синтетических волокон больше 60% от массы слоя ухудшается механическая прочность материала.

Способ осуществляется следующим образом.

Бумагу для нечетных слоев изготавливают из целлюлозных волокон или их смеси с синтетическими волокнами, бумагу для четных слоев изготавливают из целлюлозных или синтетических волокон, или их смеси.

Перед формированием многослойного полотна бумагу для нечетных слоев пропускают через зоны ИК-сушки, где подсушивают до остаточной влажности 0-1% , а бумажное полотно для четных слоев берут с влажностью 15-50% (после прессовой части или после частичной сушки, например, в зоне клеильного пресса, или после увлажнения высушенного полотна). Сформированное многослойное полотно подвергают каландрированию при давлении 30-50 МПа и температуре 130-230^оС.

Предлагаемый способ получения многослойных материалов может быть реализован при использовании в качестве компонентов различных видов целлюлоз древесного и растительного происхождения и синтетических волокон, а также их смеси.

П р и м е р 1. Изготавливают трехслойный материал. Для нечетных (наружных) слоев используют бумагу промышленного производства массой 250 г/м² и пористостью 70% из сульфатной целлюлозы ГОСТ 5.1263-72. Для четного (внутреннего) слоя используют бумагу промышленного производства массой 90 г/м² из сульфатной целлюлозы ГОСТ 9975-75. Перед формированием многослойного полотна бумагу для нечетных слоев подсушивают до остаточной влажности 0-1%, бумагу для четных слоев увлажняют до 15-50%. Сформированное полотно подвергают трехступенчатому каландрированию при давлении 30-50 МПа и температуре 130-230^оС (опыты 1-3 и 4,5 - контрольные).

П р и м е р 2. Материал изготавливают аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что для четного слоя используют бумагу промышленного производства, изготовленную из синтетических волокон "фенилон", полученных из полимера - полиметафенилизофталамида, и связующего из того же полимера (ФТ-35) по ТУ 13-04-630-82 (опыты 6-8).

П р и м е р 3. Материал изготавливают аналогично примеру 1, но с использованием слоев из смеси целлюлозных и синтетических волокон. Для этого предварительно изготавливают бумагу из смеси сульфатной целлюлозы (ГОСТ 5186-82) со степенью помола 60^оШР и синтетических волокон "фенилон" (ТУ 6-06-С200-84) при их соотношении 40:60. Формуют многослойное полотно из трех слоев этой бумаги из смеси целлюлозных и синтетических волокон (опыт 9). Изготавливают также материал, нечетные слои которого выполнены из той же бумаги из сульфатной целлюлозы, что в примере 1, и четный слой - из бумаги, изготовленной из смеси целлюлозных и синтетических волокон (опыт 10) и материал с нечетными слоями из смеси бумаги и четным слоем из целлюлозы (опыт 11).

П р и м е р 4 (по прототипу). Изготавливают трехслойный материал той же массы, что и в примерах 1-3. Для изготовления четного и нечетных слоев используют ту же сульфатную целлюлозу, что и в примерах 1-3. Формирование полотна (соединение слоев) осуществляют при их влажности 92% с предварительным нанесением на каждый слой упрочняющего состава, мас.ч.: тапиока 80; амилодиастатин 0,01; вода 4000. Сформированное полотно прессуют (без нагрева), затем подвергают термообработке при 180^оС.

Характеристики полученных многослойных материалов приведены в таблице. Там же для удобства сравнения приведены условия получения материала.

Как видно из данных, приведенных в таблице, предлагаемый способ по сравнению со способом-прототипом позволяет повысить воздухопроницаемость материала в 2,5-3,0 раза при одновременном сохранении сопротивления расслаиванию. Преимуществом способа является также полное исключение из производственного процесса упрочняющих агентов и склеивающих веществ.

Сущность изобретения: перед формованием полотна нечетные слои подсушивают до остаточной влажности 0 - 1%, а четные слои берут с влажностью 15 - 50%. Прессование и термообработку осуществляют одновременно при 130 - 230°С. Четные слои изготавливают из целлюлозных и/или синтетических волокон. Нечетные слои изготавливают из целлюлозных волокон или их смеси с синтетическими волокнами, взятыми в количестве не более 60% от массы слоя. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО БУМАЖНОГО МАТЕРИАЛА, включающий формование полотна с нечетным количеством слоев с предварительным изготовлением нечетных слоев, содержащих целлюлозные волокна, и четных слоев, прессование и термообработку, отличающийся тем, что перед формованием полотна нечетные слои подсушивают до остаточной влажности 0 - 1%, четные слои берут с влажностью 15 - 50%, а прессование и термообработку осуществляют одновременно при 130 - 230^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что четные слои изготавливают из целлюлозных и/или синтетических волокон. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нечетные слои изготавливают из целлюлозных волокон или их смеси с синтетическими волокнами, взятыми в количестве не более 60% от массы слоя.