СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУМАГИ С ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2014 года по МПК D21H21/38 D21H21/28 D21H17/02 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве антиоксидантных, антибактериальных видов бумаги, дополнительно имеющих заданную окраску.

Эти свойства бумага приобретает в результате ее обработки раствором природного вещества - кверцетина.

Известны технология приготовления водного раствора, содержащего кверцетин, и состав этого раствора (RU, 2181051, МПК А61К 33/22, опубл. 10.04.2002). Кверцетин растворяют в воде при 75-85°С в присутствии натрия тетрабората и трилона Б, раствор охлаждают, добавляют поливинилпирролидон. Кверцетин, тетраборат натрия, поливинилпирролидон и трилон Б находятся в растворе при следующем их соотношении (мас.%) 1:(0,7-1,0):(5,5-8,0):(0,01-0,015). Раствор предназначен для инъекций труднорастворимого вещества - кверцетина. Использовать его в качестве раствора для обработки бумаги нецелесообразно из-за его высокой стоимости.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является способ обработки с поверхности обложечной тетрадной бумаги водным раствором кверцетина (RU, 2173368, МПК D21H 21/28, опубл. 10.09.2001). Раствор готовят растворением в воде в присутствии карбоната натрия при температуре 80-90°С кверцетина-сырца, состоящего из 65-75% кверцетина и 35-25% веществ лигноуглеводного комплекса. Концентрация кверцетина-сырца в растворе 4%.

Обработку бумаги проводят путем ее погружения на 15-20 мин в раствор с температурой 100°С. Расход кверцетина-сырца - 0,4% от массы абсолютно сухого волокна.

Недостатками способа являются большая длительность обработки, высокая температура раствора. При указанных параметрах процесса проводить его на промышленной БДМ практически невозможно. Кроме этого, известно, что в присутствии щелочного компонента кверцетин нестабилен, а продукты его распада не обладают антимикробными и антиоксидантными свойствами. При этом в процессе обработки существенно изменяются цветовые характеристики раствора и окрашенной им бумаги.

Новыми результатами от использования предлагаемого изобретения являются повышение стабильности кверцетина в процессах приготовления раствора и обработки им поверхности бумажного полотна, упрощение процесса обработки, обеспечение возможности обрабатывать бумагу разных видов с получением продукции с заданным содержанием в ней кверцетина, обеспечивающего антиоксидантные, антибактериальные свойства и необходимую окраску бумаги.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе обработки с поверхности бумаги водным раствором кверцетина с заданной его концентрацией, содержащим вспомогательные вещества из ряда, включающего карбонат натрия, при заданной температуре раствора, согласно изобретению концентрация кверцетина в растворе составляет 0,2-0,9 мас.%, ряд вспомогательных веществ дополнительно включает тетраборат натрия, трилон Б и глицерин при следующем содержании компонентов, мас.%:

кверцетин 0,2-0,9 карбонат и тетраборат натрия, в ед. Na₂O 0,15-0,40 трилон Б 0,008-0,012 глицерин 2,0-5,0

При этом обрабатывают бумагу обложечную тетрадную, упаковочную оберточную для пищевых продуктов, в том числе пергамент, бумагу для нижних слоев гофро- и коробочного картона, а карбонат и тетраборат натрия находятся в растворе при их соотношении, в мас.ч., от 1:0,2 до 0,2:1. Бумагу обрабатывают раствором на клеильном прессе методами пропитки или спрыска. В раствор можно добавлять загуститель в виде Na-КМЦ в количестве 3,0 мас.%. В результате обработки получают бумагу с содержанием в ней кверцетина 0,1-0,5 г/м².

Растворы для обработки бумаги готовят с использованием чистого кверцетина или кверцетинсодержащего продукта, получаемого в процессе комплексной переработки древесины лиственницы сибирской. На свойства полученной бумаги этот фактор не влияет.

Раствор непосредственно перед использованием специально не подогревают, и его рабочая температура практически равна температуре окружающей среды.

Наличие глицерина в составе раствора повышает сомкнутость и гидрофильность бумаги в результате ее обработки, что повышает сорбцию и удержание кверцетина на целлюлозных волокнах. Кроме того, глицерин снижает хрупкость бумаги, особенно пергаментной, что очень важно при ее использовании в качестве обертки или упаковки пищевых продуктов, например масложировых.

Используемый в процессе приготовления раствора кверцетина щелочной агент, состоящий из смеси карбоната кальция и тетрабората натрия, в присутствии трилона Б способствует стабилизации значения рН раствора, а также предотвращению автоокисления кверцетина в щелочной среде кислородом воздуха и соответственно увеличивает срок пригодности рабочего раствора.

Этот важный технологический фактор позволяет также значительно сократить частоту приготовления рабочих растворов в условиях производства. Кроме того, гарантируется стабильность антиоксидантных и антибактериальных свойств и однородность окраски конкретного вида обработанной бумаги.

Во всех вариантах обработки бумаги раствор окрашен в желтый цвет различной интенсивности.

Состав готовится следующим образом. В емкость для приготовления раствора кверцетина заданной концентрации вводят определенное количество воды, в нее добавляют трилон Б, Na₂CO₃ и Ha₂B₄O₇·10Н₂О в заданных количествах и подогревают для ускорения растворения компонентов. После их растворения в емкость вводят определенное количество чистого кверцетина или кверцетинсодержащего продукта. После растворения кверцетина нагрев прекращают. В емкость вводят глицерин и доводят объем до заданного добавлением воды. Раствор готов к употреблению.

Пример 1. Бумагу упаковочную (оберточную) обрабатывают методом спрыска свежеприготовленным раствором с температурой 40°С. Раствор содержит, в мас.%, кверцетина 0,2, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на Na₂O, 0,15 при соотношении их долей, в мас.ч., 1,0:0,2, трилона Б 0,01 и глицерина 2,0 мас.% (остальное вода). Получают бумагу, содержащую кверцетин в количестве 0,16 г/м².

Пример 2. Бумагу обложечную тетрадную обрабатывают путем нанесения на обе ее стороны покрытия на клеильном прессе. Покровный состав содержит, в мас.%, кверцетина 0,55, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на Na₂O, 0,25 при соотношении их долей, в мас.ч., 1:1, трилона Б 0,008, глицерина 3,5 и Na-КМЦ 3,0 мас.%. Получают бумагу желтого цвета с суммарным содержанием кверцетина 0,14 г/м. Температура состава при нанесении его на бумагу 18°С.

Пример 3. Бумагу-пергамент обрабатывают раствором методом пропитки с содержанием в нем, в мас.%, кверцетина 0,9, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на Na₂O 0,22 при их соотношении, в мас.ч. 0,2:1,0, трилона Б 0,012, глицерина 5,0 мас.%. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,29 г/м².

Пример 4. В условиях по примеру 1 обрабатывают бумагу для нижнего слоя упаковочного картона. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,16 г/м.

Пример 5. В условиях по примеру 2 на клеильном прессе обрабатывают бумагу для плоских слоев гофрокартона с нанесением покрытия на одну сторону. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,20 г/м².

Данные по примерам сведены в таблицы.

Антиоксидантные свойства бумаги характеризуются по устойчивости масложировой продукции к окислению жира. Определяющим показателем устойчивости к окислению является индукционный период.

Устойчивость раствора кверцетина определяют по уменьшению оптической плотности (D) раствора и его рН при хранении, а также по изменению параметров цвета окрашенной этими растворами бумаги в координатах L,a,b по системе CIELAB.

Данные таблицы показывают преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с известными.

Таблица 1 № примеров Содержание компонентов в составах для обработки бумаги, мас.% Содержание кверцетина в бумаге, г/м² Кверцетин Na₂CO₃ Na₂B₄O₇ (по Na₂O) Трилон Б Глицерин Na-КМЦ   1 0,20 0,15 0,01 2,0 - 0,16 2 0,55 0,25 0,008 3,5 3,0 0,14 3 0,90 0,40 0,012 5,0 - 0,30 4 0,20 0,15 0,01 2,0 - 0,16 5 0,55 0,25 0,008 3,5 3,0 0,20 По ближайшему аналогу 4,0 0,40       0,20

Таблица 2 № примеров Показатели качества раствора Показатели качества бумаги Оптическая плотность, D, при λ=490 нм рН Координаты цвета Индукционный период при   Свежеприготовленного После 6 час хранения Свежеприготовленного После 6 час хранения Обработка свежеприготовленным раствором Обработка р-ром после 6 час хранения испытании брикетов масла, завернутых в пергамент (при ускоренной порче) 1         L 83,9 L 83,6     0,64 0,61 9,2 9,2 а -11,8
b +61,6 а -10,9
b +60,8 - 2         L 84,5 L 84,3     1,4 1,39 8,9 8,9 а -12,9
b +77,3 а -12,7
b +77,3 - 3         L 87,4 L 87,6     1,6 1,6 8,7 8,7 а -12,8
b +78,6 а -12,7
b +78,5 22 ч 30 мин 4         L 55,2 L 55,1     0,63 0,62 9,1 9,1 а -4,3
b +12,3 a -4,2
b +12,3 - 5         L 51,8 L 51,7     1,4 1,39 8,9 8,9 а-6,2
b+15,5 a -6,2
b +15,4 - По ближайшему аналогу 1,6 0,8 8.7 8,3 L 87,1
а -12,5
b +79,6 L 85,7
a -8,5
b +58,8 20 ч 25 мин Пергамент без обработки - - - - - - 20 ч 20 мин

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве антиоксидантных и антибактериальных видов бумаги. Способ включает обработку бумаги с поверхности водным раствором кверцетина, содержащим карбонат и тетраборат натрия, трилон Б и глицерин. Бумагу обрабатывают путем нанесения на нее раствора на клеильном прессе методом пропитки или спрыском. Изобретение позволяет повысить стабильность процесса и упростить способ. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

1. Способ обработки бумаги с поверхности включает использование водного раствора кверцетина, карбоната и тетрабората натрия, трилона Б и глицерина, при этом раствор содержит компоненты в следующих количествах, мас.%: кверцетин 0,2-0,9, карбонат и тетраборат натрия, в пересчете на Na₂O, 0,15-0,40, трилон Б 0,008-0,012, глицерин 2,0-5,0, вода - остальное, карбонат и тетраборат натрия берут в их массовом отношении (1:0,2):(0,2:1), а обработку бумаги проводят при температуре раствора 18-40°C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывают бумагу обложечную тетрадную, упаковочную оберточную для пищевых продуктов, в том числе пергамент, бумагу для нижних слоев гофро- и коробочного картона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что бумагу обрабатывают раствором на клеильном прессе.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что бумагу обрабатывают методом пропитки.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что бумагу обрабатывают методом спрыска.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что в раствор добавляют загуститель в виде натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в количестве 3,0 мас.%.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в результате обработки получают бумагу с содержанием в ней кверцетина 0,1-0,5 г/м².