СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ВПИТЫВАНИЯ МАСЛА В БУМАГУ Российский патент 2005 года по МПК G01N33/34 

Способ относится к целлюлозно-бумажной и полиграфической промышленности к способам исследования свойств бумаги и позволяет определить скорость впитывания масла в бумагу.

В настоящее время производится много видов бумажной продукции, к которой предъявляются высокие требования с точки зрения барьерных свойств и, в частности, жиро- и маслопроницаемости. Например указанными свойствами должна обладать бумага, предназначенная для упаковки пищевых продуктов и некоторые другие виды бумаги.

Кроме того, информация о скорости впитывания масла имеет значение при анализе печатных свойств бумаги. Это объясняется тем, что связующее красок, например высокой или офсетной печати, является многокомпонентным и состоит из алкидных смол, растительных и минеральных масел и других добавок.

Закрепление этих красок обычно протекает в две стадии: сначала в бумагу впитываются низковязкие компоненты связующего и образуется твердообразная коагуляционная структура, а затем происходят окончательное окисление и полимеризация смол. Таким образом, от скорости впитывания в бумагу низковязкой масляной части связующего зависит время первичного закрепления краски на оттисках и возможность качественной безотмарочной печати на высокоскоростных машинах.

Известны различные способы оценки впитывания масла в бумагу. Все они могут быть разделены на способы определения объемного или сквозного впитывания и способы, характеризующие впитывающую способность поверхности бумаги.

Для характеристики объемного впитывания применяется избыточное количество масла, необходимое для полной пропитки бумаги. Например, известен способ плавающей пробы, в котором фиксируется время сквозной пропитки листа бумаги, плавающего на поверхности масла (Л.А.Козаровицкий. "Бумага и краска в процессе печатания", изд-во "Книга", Москва, 1965 г., стр.269).

Однако данный способ обладает недостаточной точностью и не может характеризовать способность бумаги впитывать небольшое количество масла, например, нанесенного на поверхность в виде тонкой пленки, поэтому его нельзя применять при анализе печатных свойств бумаги.

Способы, характеризующие впитывающую способность поверхности бумаги, основываются на ограничении количества впитываемого масла или времени его впитывания в бумагу. Например, известен способ, при котором нанесенное на бумагу масло распределяют тонким слоем с помощью валика и определяют впитывание измерением размера образовавшегося пятна (Л.А.Козаровицкий. "Бумага и краска в процессе печатания", изд-во "Книга", Москва, 1965 г., стр.274).

Прототипом данного изобретения является способ определения скорости впитывания масла, в котором на бумагу наносится тонкая пленка масла и с помощью специальной оптической системы фиксируется время исчезновения блеска масляного пятна (Л.А.Козаровицкий. "Бумага и краска в процессе печатания", изд-во "Книга", Москва, 1965 г., стр.273).

Однако указанные способы характеризуются серьезными недостатками, которые выражаются в том, что на результат конечного измерения влияют точность дозировки масла, условие его нанесения и т.д. Кроме того, эти способы показывают существенное расхождение в результатах.

В изобретении предлагается способ определения скорости впитывания масла, который исключает указанные недостатки, так как на результаты измерений, проведенных в соответствии с этим способом, не оказывают влияния дозировка и метод нанесения пленки масла на поверхность бумаги. Кроме того, способ прост в исполнении и характеризуется воспроизводимостью результатов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения скорости впитывания масла в бумагу, включающем формирование на поверхности бумаги тонкой пленки масла и определение по оптической характеристике масляного пятна скорости впитывания масла в бумагу, скорость впитывания масла предлагается определять на основании изменения во времени показателя яркости люминесценции пятна масла, облучаемого УФ-излучением.

При этом предлагается определять разность по крайней мере между двумя показателями яркости люминесценции пятна масла, измеренными через заданные интервалы времени с момента формирования на поверхности бумаги тонкой пленки масла.

Кроме того, предлагается добавлять в масло маслорастворимый люминофор.

Возможность реализации способа изобретения основывается на известном факте флуоресценции тонких пленок масла под УФ-излучением. При этом в изобретении под термином «масло» подразумеваются природные или синтетические минеральные и растительные масла, а также их смеси.

Применяемое в способе изобретения масло в виде тонкой пленки показывает под УФ-излучением уровень флуоресценции, соответствующий спектральной чувствительности измерительного прибора. С целью улучшения флуоресцентной способности в масло добавляют необходимое количество маслорастворимого люминофора.

В способе изобретения контролируемым параметром является показатель яркости люминесценции (ЯЛ) тонких пленок масла, который измеряют с помощью соответствующего прибора, состоящего, по крайней мере, из встроенного источника УФ-излучения, фотоприемника и т.д.

Для нанесения на поверхность бумаги тонкой пленки масла используют любой из известных способов. Например, формируют каплю масла заданного объема с помощью дозатора и распределяют ее по поверхности бумаги валиком или любым другим приспособлением для получения тонкой пленки масла. С этой же целью можно применять пробопечатные устройства типа ИГТ, ПРЮФБАУ и др. Кроме того, в простейшем случае дозируют каплю масла на бумагу и равномерно распределяют ее по поверхности тампоном, фильтровальной бумагой и т.д.

Капля масла, распределенная по поверхности бумаги в виде тонкой пленки, постепенно впитывается в бумагу за счет ее пористости, поэтому исходная концентрация масла в поверхностном слое бумаги со временем изменяется. Это изменение концентрации зависит от скорости впитывания масла в бумагу и влияет на показатель ЯЛ пятна масла. Изменение показателя ЯЛ пятна масла в течение определенного промежутка времени тоже находится в прямой зависимости от скорости впитывания масла.

Указанный промежуток времени определяется экспериментально для каждого вида бумаги. Причем при испытании некоторых образцов бумаги является целесообразным осуществить более двух замеров в разных интервалах времени с целью определения кинетики впитывания масла в бумагу.

Наличие в композиции бумаги оптического отбеливателя, древесной массы и некоторых других компонентов оказывает влияние на характер поглощения бумагой УФ-излучения. Это может существенно затруднить возможность определения скорости впитывания масла в бумагу, поэтому по способу данного изобретения целесообразно испытывать только такие образцы бумаги, которые не содержат вышеуказанных или других компонентов, характеризующихся сильным поглощением УФ-излучения. К таковым, например, могут относиться некоторые виды печатной бумаги и, в частности, бумага, предназначенная для изготовления защищенной продукции (банкноты, сертификаты, акцизные марки и т.д.). Кроме того, ЯЛ пятна масла на тестируемом образце бумаги не должна превышать максимального значения измеряемой ЯЛ прибора.

Способ изобретения может быть продемонстрирован на следующем примере.

На подложку черного цвета кладут несколько сложенных вместе листов тестируемой бумаги. При этом количество листов выбирают с таким расчетом, чтобы масло не успело пропитать их насквозь за время испытания. Затем на верхний лист наносят каплю масла заданного объема и осторожно распределяют ее по поверхности фильтровальной бумагой, одновременно удаляя избыток масла. За точку начала отсчета времени принимают момент образования на поверхности бумаги тонкой пленки масла при максимальном удалении с поверхности избытка масла. После этого ориентируют на пятно датчик прибора, определяющего ЯЛ поверхности бумаги и осуществляют измерение ЯЛ пятна масла через интервалы времени t(n) и t(n+m) с момента начала отсчета, полученные данные записывают. Значение скорости впитывания масла в бумагу определяют как разность между показателями ЯЛ, измеренными через интервалы времени t(n) и t(n+m):

М(V)=ЯЛ t(n)-ЯЛ t(n+m),

где M(V) - скорость впитывания масла, ЯЛt(n) и ЯЛt(n+m) - показатели ЯЛ через интервалы времени t(n) и t(n+m) от начала отсчета, t(n) и t(n+m) - интервалы времени от начала отсчета до момента осуществления замера, а m - задаваемый промежуток времени между последовательными замерами ЯЛ пятна масла.

С целью улучшения флуоресцентной способности в масло добавляют соответствующий маслорастворимый люминофор. Указанная добавка позволяет расширить диапазон применяемых масел за счет использования тех видов, которые не обладают выраженной флуоресценцией под УФ-излучением.

Таким образом, способ изобретения позволяет использовать его в целлюлозно-бумажной промышленности для анализа стойкости различных видов бумаги к маслу, а также в полиграфии для определения пригодности масляных красок к печати на различных видах бумаги и оценке скорости их первичного закрепления на оттисках.

Способ определения скорости впитывания масла в бумагу для повышения качества определения заключается в том, что скорость впитывания масла определяют на основании изменения во времени показателя яркости люминесценции пятна масла, облучаемого УФ-излучением. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ определения скорости впитывания масла в бумагу, включающий формирование на поверхности бумаги тонкой пленки масла и определение по оптической характеристике масляного пятна скорости впитывания масла в бумагу, отличающийся тем, что скорость впитывания масла определяют на основании изменения во времени показателя яркости люминесценции пятна масла, облучаемого УФ-излучением.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют разность по крайней мере между двумя показателями яркости люминесценции пятна масла, измеренными через заданные интервалы времени с момента формирования на поверхности бумаги тонкой пленки масла.3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в масло добавляют маслорастворимый люминофор.