СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДУБЛИРОВАННОГО РУЛОННОГО ПЕРЕПЛЕТНОГО МАТЕРИАЛА НА БУМАЖНОЙ ОСНОВЕ С ПОЛИАМИДНЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 1998 года по МПК D21H19/30 B32B27/10 B32B27/34 B32B29/00 

Изобретение относится к области получения дублированных материалов на бумажной основе с полимерным покрытием и может быть использовано при изготовлении рулонных переплетных материалов.

В настоящее время известны способы получения дублированных переплетных материалов на бумажной основе с полимерным покрытием на основе нитроцеллюлозы, поливинилхлорида, полиэтилентерефталата и комбинаций из многочисленных пленок.

Производство переплетного материала с нитроцеллюлозным покрытием на бумажной основе предполагает приготовление грунта, состоящего из нитромастики, пластификаторов, пигментов, наполнителей, растворителей, многократном нанесении грунта на бумагу (Загаринская Л.А. и др. Полиграфические материала. -М. : изд-во Книга, 1975).

Недостатками данного способа получения дублированного переплетного материала являются многостадийность процесса, использование растворителей, пары которых выделяются в помещение и атмосферу, значительное количество исходных компонентов, тяжелые условия труда.

В последнее время в отечественной полиграфической промышленности находят применение переплетные материалы на бумажной основе с покрытием из полимерных пленок. Известен способ дублирования бумаги с полиэтилентерефталатной пленкой с помощью клеевого слоя, а также с полиамидной пленкой, ламинированной полиэтиленом.

Данная технология предусматривает получение пленок на экструзионной линии с раздувом, отжиг пленки, нанесение клеевого слоя или полиэтилена, дублирование с бумагой на валковом оборудовании.

К недостаткам данных способов получения дублированных переплетных материалов следует отнести высокую трудоемкость и энергоемкость; использование промежуточных слоев для обеспечения адгезии к бумаге, многостадийность процесса получения, разорванность технологического процесса, значительная толщина полимерного покрытия (80-120 мкм), что увеличивает материалоемкость продукции.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ получения переплетного материала на бумажной основе с поливинилхлоридным покрытием (см. книгу Загаринской Л.А., с.280-281). Данный способ получения переплетного материала заключается в смешении полимера или полимера с функциональными добавками (пластификаторами, стабилизаторами, наполнителями, пигментами), представляющего собой полимерную композицию, плавление полимерной массы, нанесение полимерной смеси на бумажную основу осуществляется на 4-валковом каландре. Данный способ не позволяет получать материал с толщиной покрытия меньше 50 мкм. Кроме того при получении материала из поливинилхлорида выделяется HCl и пары пластификаторов, что требует их рекуперации.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является получение дублированного рулонного переплетного материала на бумажной основе с полиамидным покрытием с толщиной покрытия 10 - 50 мкм.

Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа получения дублированного материала на бумажной основе с полимерным покрытием, включающем смешение полимера или полимерной композиции, нанесение полимерного расплава на бумагу с последующим дублированием и тиснением на волковом оборудовании, в качестве полимера используется сополиамид с характеристической вязкостью при 35^oC, η = [0,6-1,3] дл/г и характеризующийся только одним эндотермическим пиком при150-230^oC или расплава полимерной композиции, включающей вышеуказанный сополиамид и функциональные добавки в соотношении 100 : (0,03-5) соответственно, причем плавление осуществляется в экструдере при температуре головки 180-245^oC и расстоянии от головки до бумаги, равном 6-90 см, дублирование расплава с бумагой осуществляется при температуре дублирующих валков 15-60^oC и давлении 3-170 кг/см².

Непосредственное нанесение расплава сополиамида или сополиамидной композиции позволяет не только снизить расход дефицитного пленкообразователя, но и сокращает количество технологических операций, улучшает экологическую обстановку, т. е. при производстве материала не выделяется вредных веществ, позволяет получать материалы с толщиной полимерного покрытия 10-50 мкм. Такая толщина покрытия обеспечивает функциональные требования, предъявляемые к переплетному материалу (высокая стойкость к истиранию, возможность нанесения фольги, печатных красок на покрытие).

Высокая скорость ведения процесса получения переплетного материала по сравнению с известными способами уменьшает энергозатраты, повышает производительность.

В качестве основных компонентов в заявляемом изобретении использовали:
полиамид 6/66-4, синтезированный на основе соли АГ (соль адипиновой кислоты и гексаметилендиамина) и капролактама в соотношении СГ соль : капролактам = 40 : 60; ОСТ 6-03-438-88,
полиамид 6/66/610, синтезированный на основе соли АГ (соль себациновой кислоты и гексаметилендиамина), соли АГ и капролактама в соотношении соль АГ : соль СГ : капролактам = 37 : 19 : 44; ОСТ 6-03-438-88,
глицерин ГОСТ 6259-75,
лапроксиды - моноглицериновые эфиры полиэтиленгликоля с молекулярной массой 350-700, ТУ 6-55-221-979-90; ТУ 6-55-1082-89 НПО "Полимерсинтез" г. Владимир,
диафен H-H-ди -β- нафтил-п-фенилендиамин (АО "Химпром", г. Заволжск, Ивановская обл.),
тинувин П - производное бензотриазола (НИИХИМПОЛИМЕР, г. Тамбов).

Новый стабилизатор - двойные внутрикомплексные дисольватные соединения Cu-Ca-диметилформамида получали по методике, описанной в заявках RU 94062409 AI, 20.06.96 и RU 94032410 AI 10.07.96., 0,67 моль CaCl₂ (ГОСТ 4465-87), 0,65 моль CuCl₂ • H₂O суспендировали в 800 мл диметилформамида. Смесь нагревали при 70^oC в течение 2 ч на водяной бане. Полученный раствор желтого или оранжевого цвета помещали в холодильник на 10 ч. Отделившийся продукт отфильтровывали, промывали этанолом и сушили в вакууме над P₂O₅.

Для реализации заявленного изобретения использовали полиамид определенной молекулярной массы, которую косвенно оценивали по характеристической вязкости раствора полиамида в m-крезоле. Выход за пределы заданной характеристической вязкости не позволяет добиться положительного результата.

Критерием термостабильности полимеров является температура плавления, температура максимальной скорости разложения, потери массы (см. Вагнер О.И., Фраймон Ю.В. Исследование кинетики процессов термического разложения полимерных материалов посредством гравиметрического анализа// Инженерный физический журнал. - 1984, -т. 40, N 2, -c.278).

Переработка и эксплуатация полимеров сопровождается их деструкцией, приводящей, в частности, к изменению молекулярно-массового распределения.

Для характеристики молекулярно-массового распределения полиамида был принят косвенный метод по определению интервала плавления полимера. Чем шире интервал плавления, тем шире молекулярно-массовое распределение. Интервал плавления выбранного полиамида 150-230^oC.

В таблице приведены рецептуры полимерного покрытия и физико-механические показатели полученных дублированных материалов.

Плавление полимера или полимерной композиции по примерам 1, 3, 5 и 8-14 (см. таблицу) проводили в экструдере при температуре щелевой головки 193±2^oC, дублирование с бумагой осуществляли при температуре дублировочных валков 30±3^oC, давлении 15 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублировочными валками 30 см.

Плавление полимера по примеру 2 проводили в экструдере при температуре щелевой головки 243±2^oC, дублирование с бумагой осуществляли при температуре дублировочных валков 60± 3^oC, давлении 45 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублировочными валками 30 см.

Технологических затруднений при получении материала по вышеуказанным режимам замечено не было.

Пример 6.

Плавление композиции состава, указанного в таблице (пример 6) проводили при 93±2^oC, дублирование с бумагой осуществляли при температуре дублировочных валков 30±2^oC, давлении 170 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублировочными валками 90 см.

Пример 7.

Плавление полимерной композиции по примеру 7 проводили в экструдере при температуре щелевой головки 182±2^oC, дублирование с бумагой осуществляли при температуре дублировочных валков 17±2^oC, давлении 3 кг/см и расстоянии между головкой экструдера и дублировочными валками 6 см.

Пример 15.

Плавление композиции состава, указанного в таблице по примеру 5 (см. таблицу), проводили при 193±2^oC, дублирование полимерного расплава с бумагой осуществляли при 65^oC, давлении 10 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублирующими валками 30 см.

При дублировании наблюдалось налипание полимера к дублирующим валкам и сдирание покрытия от бумаги. Физико-механические показатели не определяли.

Пример 16.

Плавление композиции состава, указанного в таблице по примеру 5 (см. таблицу), осуществляли как в примере 15. Дублирование полимерного покрытия проводили при температуре дублировочных валков 30±2^oC, давлении 2 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублирующими валками 30 см.

При вышеуказанных режимах дублирования наблюдалась неравномерная адгезия полимерного покрытия к бумаге, отслаивание покрытия в некоторых местах от бумаги. Физико-механические показатели материала не определяли.

Пример 17.

Плавление композиции состава, указанного в таблице, пример 5, проводили при 193±2^oC, дублирование полимерного покрытия проводили при температуре валков 30±2^oC, давлении 100 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублировочными валками 95 см.

При вышеуказанных режимах дублирования также наблюдалась неравномерная адгезия полимерного покрытия к бумаге, отслаивание покрытия в некоторых местах от бумаги. Физико-механические показатели материала не определяли.

Пример 18.

Плавление композиции состава, указанного в таблице, пример 5, проводили при 193±2^oC, дублирование полимерного покрытия проводили при температуре валков 30±2^oC, давлении 30 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублировочными валками 5 см.

При вышеуказанных режимах наблюдалось неравномерное по толщине покрытие. Физико-механические показатели материала не определяли.

Пример 19.

Плавление композиции состава, указанного в таблице, пример 5, проводили при 250±2^oC. При переработке при вышеуказанной температуре наблюдалось выделение пузырей и нарушение сплошности полимерного покрытия, нанесенного на бумагу.

Физико-механические показатели дублированного материала не определяли.

Пример 20.

Плавление полимерной композиции по примеру 5 проводили в экструдере при температуре щелевой головки 193±2^oC, дублирование с бумагой осуществляли при температуре дублировочных валков 30±2^oC, давлении 175 кг/см² и расстоянии между головкой экструдера и дублировочными валками 20 см.

Физико-механические показатели не определяли, т.к. наблюдался разрыв бумаги и неравномерная толщина покрытия по ширине материала.

Использование в полимерной композиции для покрытия нового стабилизатора CuCa-ДC (примеры 6, 10, таблица) в значительной степени повышают устойчивость пленки к тепловому и световому старению по сравнению с полимерными пленками, изготовленными на основе полимерных композиций с добавками серийно выпускаемых стабилизаторов (примеры 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14).

Таким образом, данный заявляемый способ реализуется только при строгих ограничениях как по технологическим параметрам (температура плавления, температура дублирующих валков, давление дублирующих валков, расстояние между головкой экструдера и дублировочными валками), так и по типу применяемого полимера или полимерной композиции. При выходе за пределы заявляемых ограничений наблюдается либо значительное снижение качества материала, либо технологические сложности при получении дублированного материала.

Сущность изобретения заключается в получении дублированного рулонного переплетного материала путем нанесения расплава полимера сополиамида с характеристической вязкостью при t = 35^°C[η] = [0,6-1,3] дл/г и характеризующегося только одним эндотермическим пиком при t = 150 - 230^oC или расплава вышеуказанного сополимера с функциональными добавками в соотношении 100:(0,03 - 5) соответственно, причем плавление проводят в экструдере при t = 180 - 245^o, дублирование расплава с бумагой осуществляют при температуре дублирующих валков 15 - 60^oC и давлении 3 - 170 кг/см и расстоянии от головки экструдера до поверхности дублирующего вала, равном 6 - 90 см. Способ позволяет получить дублированный рулонный переплетный материал на бумажной основе с полиамидным покрытием с толщиной покрытия 10 - 50 мкм. 2 з.п . ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения дублированного рулонного переплетного материала на бумажной основе с полимерным покрытием, включающий плавление полимера или полимерной композиции, нанесение полимерного расплава на бумагу с последующим дублированием и тиснением на валковом оборудовании, отличающийся тем, что в качестве полимера используется сополиамид с характеристической вязкостью при 35^oC, η=[0,6-I,3] дл/г и характеризующийся только одним эндотермическим пиком при T = 150-230^oC или полимерная композиция, включающая вышеуказанный сополиамид и функциональные добавки в соотношении 100:(0,03-5) мас.ч. соответственно, плавление полимера или полимерной композиции осуществляется в экструдере при температуре головки 180-245^oC, расстояние от головки до бумаги равняется 6-90 см, дублирование расплава с бумагой происходит при температуре дублирующих валков 15-60^oC и давлении 3-170 кг/см². 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сополиамида применяют сополимер, синтезированный на основе E-капролактама и соли себациновой и адипиновой кислот и гексаметилендиамина. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве функциональных добавок используются внутрикомплексные дисольватные соединения Cu-Ca-диметилформамида и глицерина или моноглицидилового эфира полиэтиленгликоля с мол. м. 350-700 при их соотношении 1:(1-10) в количестве 0,03-5 мас.ч. на 100 мас.ч. сополиамида.