СПОСОБ КРАШЕНИЯ БУМАГИ Российский патент 2001 года по МПК D21H21/28 

Изобретение относится к способам крашения бумаги натуральными красителями как в массе, так и с поверхности и может быть использовано в производстве окрашенных бумаг, в том числе и наполненных.

Известно, что собственно красящим веществом натуральных красителей, полученных путем экстракции из измельченной коры различных пород древесины, например североамериканских дубов, является кверцетин - тетраоксифлаванол: C₁₅H₁₀O₇ (см. БСЭ, т. 12, - М.: Советская энциклопедия, 1973, с. 10).

Кверцетин представляет собой лимонно-желтые иглы, плохо растворимые в воде, и может быть использован для окраски ткани (шелк, шерсть) в желтый цвет.

Однако использование чистого кверцетина в виде натурального красителя текстильных изделий не нашло широкого применения из-за экономических факторов.

Известно предложение использовать кверцетин в виде неочищенных растительных экстрактов в качестве протравного красителя в химической промышленности (см. SU 317653, МПК C 07 D 7/16, 19.10.71).

Однако использование натурального красителя в виде неочищенных растительных растворов не дает чистых тонов, а также из-за слишком малых концентраций технологически такой способ мало приемлем при производстве окрашенной бумаги.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ крашения бумаги путем обработки ее натуральным красителем - порошкообразным продуктом экстракции растительного сырья в водной среде (см. SU 1470825, МПК D 21 H 1/46, 07.04.89 - прототип).

В качестве натурального красителя в известном способе используют продукт, полученный экстракцией из тутовника на шелковице и содержащий в качестве красящего вещества - кверцетин. Обработку бумаги натуральным красителем осуществляют следующим образом: красящее вещество в виде аморфного порошка в количестве 0,25-1,00 мас.% растворяют в дистиллированной воде, раствор фильтруют и проводят обработку бумаги путем ее окунания в полученный раствор. Цвет бумаги в зависимости от концентрации красящего вещества в растворе и композиции бумаги варьируется от оранжево-желтого, оранжевого до ярко желтого цвета.

Обработанная (окрашенная) таким образом бумага обладает повышенной стабильностью физико-механических свойств бумаги во времени.

Однако известный способ крашения бумаги не позволяет одновременно с прокрашиванием получить чистые цветовые тона.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является придание бумаге антибактериальных свойств при равномерном окрашивании и улучшении поверхностных свойств за счет одноразового окрашивания бумаги продуктом обработки древесины лиственницы.

Кроме того, окрашивание бумаги продуктом обработки древесины лиственницы (кверцетином-сырцом) является процессом экономически и технологически выгодным.

Этот результат достигается тем, что в способе крашения бумаги путем обработки ее натуральным красителем - порошкообразным продуктом экстракции растительного сырья в водной среде - в качестве порошкообразного продукта экстракции растительного сырья используют продукт экстракции древесины лиственницы, содержащий 65-75 мас. % кверцетина и 25-35 мас.% лигноуглеводного комплекса, и обработку проводят при расходе указанного продукта 0,05-0,80% от массы абсолютно сухого волокна.

Обработку бумаги натуральным красителем проводят в массе или с поверхности.

Обработку осуществляют в присутствии неорганической соли, выбранной из группы, содержащей хлорид натрия, сульфат алюминия или карбонат натрия, в количестве 1,5-2,5% от массы абсолютно сухого волокна при температуре 60-100^oC.

В качестве древесины лиственницы используют лиственницу сибирскую или даурскую, данный краситель можно использовать в качестве протравного красителя, а также в качестве прямого красителя. При использовании кверцетина-сырца в качестве протравного красителя обработку бумаги осуществляют одной из указанных солей.

Авторы при выборе натурального красителя для способа крашения бумаги руководствовались не только требованиями к цвету окрашенной бумаги, но и учитывали влияние красителя на свойства бумаги. Установлено, что при использовании кверцетина-сырца лиственницы в качестве красителя для бумаги (например, тетрадной, писчей, обложечной) или картона конечная продукция приобретает повышенные антибактериальные свойства. Придание таких свойств продукции будет весьма актуальным для санитарно-гигиенических видов бумаги.

Используемый в предлагаемом способе продукт экстракции древесины лиственницы (кверцетин-сырец), содержащий 65-75 мас.% кверцетина и 25-35 мас.% лигноуглеводного комплекса, получают путем предварительной экстракции древесины лиственницы при температуре 25-100^oC и последующего окисления бисульфитом щелочного или щелочно-земельного металла при температуре 125-145^oC.

Высокое содержание кверцетина (65-75 мас.% от массы кверцетина-сырца) лиственницы, являющегося с точки зрения колористических свойств наиболее пригодным для крашения бумаги натуральным красителем, обеспечивает равномерное окрашивание бумаги при высокой чистоте тона.

Также улучшаются поверхностные свойства бумаги (например, выщипывание волокна с поверхности бумаги), благодаря химическому составу кверцетина-сырца лиственницы, который содержит 25-35 мас.% компонентов лигноуглеводного комплекса древесины лиственницы (арабогалактан и др.).

Предложенный способ крашения бумаги осуществляют следующим образом согласно нижеприведенным примерам.

Пример 1. Способ окрашивания писчей бумаги в массе натуральным красителем - продуктом экстракции древесины лиственницы, содержащим 65% кверцетина и 35% веществ лигноуглеводного комплекса древесины лиственницы, - осуществляют следующим образом: в предварительно подготовленную волокнистую массу вводят 4%-ный раствор кверцетина-сырца при его расходе 0,05% от веса волокна при температуре массы 60^oC, а фиксацию и закрепление красителя на волокне проводят хлоридом натрия с расходом 1,5% от веса волокна. Затем в массу вводят проклеивающие и наполняющие вещества, при этом в качестве проклеивающего вещества используют клей "аквапел" из расчета 2% от веса волокна, а в качестве наполнителя используют каолин в количестве 10% от веса волокна. Проводят отлив прокрашенной бумажной массы с последующей сушкой бумаги.

Окрашенную бумагу (светло-зеленого цвета) испытывают.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 2. Способ окрашивания обложечной бумаги с поверхности натуральным красителем - продуктом экстракции древесины лиственницы, содержащим 75% кверцетина и 25% веществ лигноуглеводного комплекса, - осуществляют следующим образом: предварительно готовят 4%-ный раствор кверцетина-сырца путем растворения порошкообразного продукта экстракции древесины лиственницы при 80-90^oC, затем погружают образец обложечной бумаги массой 75 г/м² в раствор красителя на 15-20 минут. Температура процесса 100^oC. Расход красителя 0,4% от веса абсолютно сухого волокна.

Окрашенную (желто-зеленого цвета) и высушенную бумагу испытывают.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 3. Способ окрашивания тетрадной бумаги в массе натуральным красителем - продуктом экстракции древесины лиственницы, содержащим 75% кверцетина и 25% веществ лигноуглеводного комплекса древесины лиственницы, - проводят аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что: крашение массы проводят при t = 100^oC; расход кверцетина-сырца - 0,8% от веса волокна; фиксацию и закрепление проводят карбонатом натрия; расход карбоната натрия - 2,0% от веса волокна.

Окрашенную (коричневого цвета) и высушенную бумагу испытывают.

Результаты испытания представлены в таблице.

Пример 4. Способ окрашивания тетрадной бумаги массой 75 г/м² с поверхности натуральным красителем - продуктом экстракции древесины лиственницы, содержащим 65% кверцетина и 35% веществ лигноуглеводного комплекса древесины лиственницы, - проводят аналогично примеру 2 с той лишь разницей, что: используют в качестве протравного вещества сульфат алюминия с расходом 2,0% от веса волокна; окрашенную бумагу (темно-желтого цвета) испытывают.

Результаты испытания представлены в таблице.

Анализ таблицы показывает, что крашение бумаги предлагаемым способом с использованием порошкообразного продукта экстракции древесины лиственницы обеспечивает уменьшение роста бактерий на поверхности бумаги по сравнению с аналогичной неокрашенной бумагой на 15-55%. Наилучший результат по данному показателю получен при осуществлении крашения бумаги по примеру 3 - 55% и примеру 4 - 45%. Чистота тона окрашенной бумаги (оценивается визуально) высокая, как при осуществлении крашения бумаги в массе (пример 1, 3), так и при крашении бумаги с поверхности. Наиболее высокий показатель сопротивления выщипыванию волокна с поверхности бумаги получен при крашении по примеру 4.

Изобретение касается крашения бумаги натуральными красителями как в массе, так и с поверхности и может быть использовано в производстве окрашенных бумаг. Бумагу обрабатывают продуктом экстракции древесины лиственницы, содержащей кверцетин и лигноуглеводный комплекс. Обработку ведут либо с поверхности, либо в массе. Окрашивание можно осуществлять в присутствии неорганической соли, выбранной из группы, содержащей хлорид натрия, сульфат алюминия или карбонат натрия при температуре 60-100^oС. Техническим результатом является придание бумаге антибактериальных свойств при равномерном окрашивании и улучшении поверхностных свойств. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ крашения бумаги путем обработки ее натуральным красителем - порошкообразным продуктом экстракции растительного сырья в водной среде, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного продукта экстракции растительного сырья используют продукт экстракции древесины лиственницы, содержащий 65 - 75 маc.% кверцетина и 25 - 35 маc.% лигноуглеводного комплекса, и обработку проводят при расходе указанного продукта 0,05 - 0,80% от массы абсолютно сухого волокна. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку бумаги натуральным красителем проводят в массе или с поверхности. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку осуществляют в присутствии неорганической соли, выбранной из группы, содержащей хлорид натрия, сульфат алюминия или карбонат натрия, в количестве 1,5 - 2,5% от массы абсолютно сухого волокна при температуре 60 - 100°С.