СОСТАВ ДЛЯ ПРОПИТКИ БУМАГИ-ОСНОВЫ, ПРИМЕНЯЕМОЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ВИДОВ БУМАГИ Российский патент 1995 года по МПК D21H27/00 D21H25/02 D21H17/06 D21H17/07 D21H17/14 D21H17/66 

Изобретение относится к составу для пропитки бумаги-основы, применяемому для изготовления электрохимических видов бумаги.

Данные виды бумаги найдут применение для регистрации информации в факсимильной аппаратуре, медицинских приборах и быстродействующих регистрирующих устройствах, широко использующихся в настоящее время в различных отраслях народного хозяйства.

Известен состав для пропитки бумаги, содержащий цветообразующий реагент-метилендисалициловую кислоту, электролит-хлорид натрия или хлорид калия и др. стабилизатор плотности фонатетранатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты или тринатриевую соль Na-гидроксиэтилэтилендиаминтриуксусной кислоты, гидроксид натрия и растворитель воду (патент США N 3409516, кл. 204-2, 1968).

Недостатком указанного состава является то, что изготовленная с использованием этого состава электрохимическая бумага не позволяет получить запись с разрешающей способностью, соответствующей требованиям потребителей из-за высокой концентрации метилендисалициловой кислоты.

Известен также состав для пропитки бумаги, используемый для изготовления высокоскоростной электрохимической бумаги, содержащий цветообразующий компонент-диаммонийную соль 5,5'-метилендисалициловой кислоты, маскирующие реагенты-динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты и аминоуксусную кислоту, тиомочевину, хлорид натрия, этиленгликоль и воду. ("Технологический регламент производства бумаги электрохимической высокоскоростной (ЭХБ-В) в цехе N 2 КЭЦБЗ" ВНПОБумпрома. 1987 г).

Недостатком бумаги, пропитанной указанным составом, является низкая разрешающая способность при средних и низких скоростях регистрации информации в факсимильной аппаратуре, что не позволяет получать качественную запись на бумаге во всем диапазоне скоростей записи факсимильных аппаратов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого состава для пропитки бумаги-основы, который позволил бы получить запись информации с разрешающей способностью, соответствующей требованиям потребителей во всем диапазоне скоростей записи факсимильной и регистрирующей аппаратуры.

Сущность изобретения заключается в том, что состав для пропитки бумаги-основы, применяемый для изготовления электрохимических видов бумаги и содержащий цветообразующий компонентдиаммонийную соль 5,5'-метилендисалициловой кислоты, маскирующие реагенты -динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) и аминоуксусная кислота, тиомочевину, хлорид натрия, этиленгликоль и воду, дополнительно содержит нитрат калия при следующем соотношении компонентов (мас. ): Диаммонийная соль 5,5'-метилендисалициловой кислоты 1,18-3,37 Динатриевая соль этилен-диаминтетра- уксусной кислоты 0,041-0,07 Аминоуксусная кислота 0,033-0,062 Тиомочевина 0,041-0,07 Хлорид натрия 2,62-7,33 Нитрат калия 2,51-7,70 Этиленгликоль 6,39-8,59 Вода Остальное
Разрешающая способность записи на бумаге, определяемая числом различных линий на мм, зависит в случае записи на влажных бумагах от многих факторов: от качества бумаги-основы (характера разработки волокна), от состава электрочувствительного раствора и от конструкции пишущего узла регистрирующей аппаратуры.

Влияние химического состава раствора, в частности, определяется как природой компонентов, так и их концентрацией (или их массным содержанием) в пропиточном растворе.

Природа используемых компонентов, образующих с ионами трехвалентного железа цветной комплекс, влияет следующим образом. Если образующееся соединение растворимо в воде и имеет положительный заряд, то под действием электрического поля окрашенное соединение движется вглубь бумаги-основы к отрицательному электроду, что позволяет получить более четкую запись с удовлетворительной разрешающей способностью в довольно широком диапазоне (интервале) концентрации (или содержания) цветообразующего вещества (или компонента). В случае же, когда образующийся цветной (или окрашенный) комплекс малорастворим в воде либо имеет отрицательный заряд, либо присутствуют оба эти фактора одновременно, концентрация (или содержание) цветообразующего компонента оказывает определяющее влияние на значение разрешающей способности бумаги. При использовании диаммонийной соли метилендисалициловой кислоты в качестве цветообразующего компонента в процессе прохождения импульсов постоянного электрического тока через бумагу образуется окрашенный комплекс железо (III): метилендисалицилат 1:1, имеющий отрицательный заряд (-1), к тому же при малых (или низких) концентрациях анионов метилендисалициловой кислоты могут образовываться с ионами трехвалентного железа мало- или нерастворимые соединения. При повышенной концентрации анионов метилендисалициловой кислоты в растворе могут образовываться комплексы с ионами трехвалентного железа, содержащие два аниона метилендисалициловой кислоты. Заряд этого комплекса равен -3. (Шаблина В.А. Максимова Л.Н. Кравцов В.И. Потенциометрическое исследование комплексов железа с анионами метилендисалициловой кислоты. Ленинград, 1979, с. 11. Рукопись представлена Ленинградским университетом. Деп. в ВИНИТИ 27 фев. 1980, N 731-79).

Кроме того при уменьшении скорости записи информации увеличивается длительность воздействия электрического тока, что ведет к увеличению числа ионов трехвалентного железа в бумаге и соответственно к образованию большего количества окрашенного комплекса при постоянной концентрации аммония метилендисалицилата. Так что для получения разрешающей способности записи на бумаге, пропитанной раствором диаммонийной соли метилендисалициловой кислоты, концентрация как последней, так и электролита и других компонентов в пропиточном растворе и соответственно в бумаге имеет важное, если не решающее значение.

Состав для пропитки бумаги-основы приготовляют следующим образом. Для приготовления пропиточного раствора используют дистиллированную или обессоленную воду, в которой при интенсивном перемешивании растворяют химические компоненты в следующей последовательности: трилон Б, (ГОСТ 10652-73) тиомочевина (ГОСТ 6344-73), аминоуксусная кислота (ГОСТ 5860-75), натрий хлористый (хлорид натрия) (ГОСТ 4233-77), калий азотнокислый (натрий калия) (ГОСТ 19790-74), диаммонийная соль 5,5'-метилендисалициловой кислоты (ТУ 6-09-5333-89) и этиленгликоль (ГОСТ 19710-83). Для приготовления пропиточного раствора используют 35-45% -ные водные растворы диаммонийной соли 5,5'-метилендисалициловой кислоты. Это позволяет исключить запыленность воздуха рабочей зоны при изготовлении на стадиях выгрузки и расфасовки продукта, а также при взвешивании и загрузке его в реактор для подготовки пропиточного раствора. Предельно-допустимая концентрация диаммонийной соли 5,5'-метилендисалициловой кислоты в воздухе рабочей зоны составляет 2 мг/м³.

Пропиточный раствор имеет определенное значение рН (3,7-5,5). При уменьшении рН<3,0 из раствора будет выпадать метилендисалициловая кислота, а при повышении рН>6,0 изменяется цвет окрашенного комплекса железо (III) метилендисалицилат от коричневого к желтому, что приводит к уменьшению оптической плотности и контрастности записи.

Подготовленным раствором на пропиточной машине пропитывают влагопрочную бумагу-основу с массой 1 м² от 30 до 55 г, содержащую беленую целлюлозу из хвойных пород древесины. Излишнее количество раствора снимают шабером и подсушивают до соответствующих значений влажности (29-45%), после чего бумагу упаковывают в полиэтиленовый мешочек и запаивают. После отлежки не менее 15 сут бумагу можно использовать для регистрации информации.

П р и м е р 1. В 1 дм³ дистиллированной (или обессоленной) воды растворяют при постоянном перемешивании трилон Б, тиомочевину, аминоуксусную кислоту, хлорид натрия и нитрат калия. После полного растворения этих компонентов в раствор вводят диаммонийную соль 5,5'-метилендисалициловой кислоты в виде 35-45%-го раствора, перемешивают и вводят при перемешивании этиленгликоль с удельным весом 1.11.

Приготовленный раствор имеет рН в интервале 4,8-5,5, что связано с рН исходной воды. Соотношение компонентов в растворе следующее, мас. Диаммонийная соль 5,5'-метилендиса- лициловой кислоты 3,37 Динатриевая соль этилендиаминтетра- уксусной кислоты 0,07 Аминоуксусная кислота 0,06 Тиомочевина 0,07 Хлорид натрия 7,33 Нитрат калия 2,51 Этиленгликоля 8,59 Обессоленная вода Остальное
Приготовленным составом пропитывают бумагу-основу массой 45 г/м². Влажность бумаги составляет (37 ±1,5)% Бобины бумаги упаковывают в полиэтиленовые мешки и запаивают. После выдерживания образцов бумаги не менее 15 сут проводят испытания по определению разрешающей способности бумаги.

Определение разрешающей способности образцов бумаги, пропитанных электрочувствительным раствором, проводят по методике, принятой в реальных условиях эксплуатации бумаги. Испытания проводят в нормальных климатических условиях путем записи тест-таблицы Всемирного метеорологического общества (ВМО) при различных скоростях развертки (60, 90 и 120 строк/мин) и шаге развертки 0,265 мм. Количественную оценку разрешающей способности бумаги проводят визуально.

П р и м е р 2. Готовят раствор для пропитки бумаги-основы аналогично примеру 1, только уменьшая содержание диаммонийной соли 5,5'-метилендисалициловой кислоты и изменяя соотношение в смеси электролитов. Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас. Диаммонийная соль 5,5'-метилендиса- лициловой кислоты 2,31 Динатриевая соль этилен-диаминтетра- уксусной кислоты 0,056 Аминоуксусная кислота 0,048 Тиомочевина 0,056 Хлорид натрия 5,06 Нитрат калия 5,06 Этиленгликоль 7,14 Обессоленная вода Остальное
Приготовленный раствор имеет рН в интервале 4,2-4,8 в зависимости от рН исходной воды. Подготовленным раствором пропитывают влагопрочную бумагу-основу с массой 1 м² 45 г. Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят, как в примере 1.

П р и м е р 3. Готовят раствор для пропитки влагопрочно бумаги-основы аналогично примеру 1, только с еще меньшей концентрацией диаммонийной соли 5,5'-метилендисалициловой кислоты при одновременном увеличении содержания нитрата калия. Конечный состав раствора имеет следующее соотношение компонентов, мас. Диаммонийная соль 5,5'-метиленди- салициловой кислоты 1,18 Динатриевая соль этилендиаминтетра- уксусной кислоты 0,041 Аминоуксусная кислота 0,033 Тиомочевина 0,041 Хлорид натрия 2,62 Нитрат калия 7,70 Этиленгликоль 6,39 Обессоленная вода Остальное
Приготовленным раствором с рН 3,9-4,1 пропитывают влагопрочную бумагу-основу с массой 1 м² 45 г. Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят как в примере 1.

П р и м е р 4 (запредельное значение состава пропиточного раствора). Готовят раствор для пропитки влагопрочной бумаги-основы аналогично примеру 1.

Состав раствора имеет следующее соотношение компонентов, мас. Диаммонийная соль 5,5'-метиленди- салициловой кислоты 3,92 Динатриевая соль этилендиаминтетра- уксусной кислоты 0,078 Аминоуксусная кислота 0,078 Тиомочевина 0,078 Хлорид натрия 9,31 Нитрат калия 0,47 Этиленгликоль 8,54 Вода обессоленная Остальное
Пропитку бумаги-основы и испытания бумаги проводят как в примере 1. рН пропиточного раствора составляет 5,0-5,5.

П р и м е р 5 (запредельное значение состава пропиточного раствора). Пропиточный раствор готовят аналогично примеру 1. Соотношение компонентов пропиточного раствора следующее, мас. Диаммонийная соль 5,5'-метиленди- салициловой кислоты 0,79 Динатриевая соль этилендиаминтетра- уксусной кислоты 0,033 Аминоуксусная кислота 0,025 Тиомочевина 0,033 Хлорид натрия 0,51 Нитрат калия 9,93 Этиленгликоль 5,96 Вода обессоленная Остальное
Пропитку бумаги-основы с массой 1 м² 45 г и испытания бумаги проводят аналогично примеру 1. рН пропиточного раствора составляет 3,75-3,90.

Результаты испытаний образцов бумаги, изготовленных с использованием предлагаемого состава пропиточного раствора и по прототипу, приведены в таблице. Испытания проводили на двух типах максимального приемного аппарата, имеющих различную конструкцию пишущего узла.

Как следует из результатов испытаний образцов бумаги, полученных в соответствии с примерами 1-3 и прототипом, разрешающая способность бумаги, пропитанной раствором заявляемого состава, существенно выше, чем по прототипу. Повышение разрешающей способности наблюдается при уменьшении концентрации диаммонийной соли 5,5'-метилендисалициловой кислоты и введении в композицию смеси электролитов.

При испытании образцов бумаги на аппарате "Иней-П" бумага по прототипу имеет разрешающую способность при скорости записи 60 строк/мин 3 линии/мм, а на образцах бумаги в примерах 1-3 3,6 4,0 линий/мм. Эффект повышения разрешающей способности составляет в этом случае 20,0-33,3% при скорости записи 90 строк/мин 25,9-48,1% и при скорости записи 120 строк/мин 28-52% При испытаниях на аппарате "Фиалка-П" повышение разрешающей способности составляет при скорости записи или развертки 60 строк/мин 25,0-42,8% при 90 34,6 53,8% и при 120 30,4 47,8%
Как следует из данных таблицы в примере 4 повышение разрешающей способности составляет всего лишь 4-7% Разрешающая способность бумаги по примеру 5 практически соответствует значениям разрешающей способности образцов бумаги в примерах 1-3, но в этом случае резко уменьшается оптическая плотность записи, что ухудшает качество записи информации и затрудняет работы операторов.

Одновременно с повышением разрешающей способности бумаги в примерах 1-3; 5 увеличивается и белизна фона бумаги с 80,2 до 90,5% т.е. на 10%
Увеличение разрешающей способности бумаги при средних и низких скоростях записи приемных аппаратов и ее белизны приводит к значительному повышению качества регистрируемой информации, что в свою очередь облегчает труд персонала, ведущего обработку информации.

Сущность состав, содержащий диаммонийную соль 5,5^′ метилендисалициловой кислоты, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, аминоуксусную кислоту, тиомочевину, хлорид натрия, этиленгликоль и воду, дополнительно содержит нитрат калия. Введение в состав нитрата калия и определенное соотношение компонентов состава позволяют повысить разрешающую способность бумаги и увеличить белизну фона бумаги. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ПРОПИТКИ БУМАГИ-ОСНОВЫ, ПРИМЕНЯЕМОЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ВИДОВ БУМАГИ, содержащий цветообразующий компонент - диаммонийную соль 5,5-метилендисалициловой кислоты, маскирующие реагенты - динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты и аминоуксусную кислоту, тиомочевину, хлорид натрия, этиленгликоль и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит нитрат калия при следующем соотношении компонентов в составе, мас.

Диаммонийная соль 5,5-метилендисалициловой кислоты 1,18 3,37
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,041 0,070
Аминоуксусная кислота 0,033 0,062
Тиомочевина 0,041 0,070
Хлорид натрия 2,62 7,33
Нитрат калия 2,51 7,70
Этиленгликоль 6,39 8,59
Вода Остальное