БУМАЖНЫЙ ЛИСТ, РАСПАДАЮЩИЙСЯ В ВОДЕ, И ТРУБЧАТЫЙ СЕРДЕЧНИК ДЛЯ БУМАЖНОГО РУЛОНА, СОСТОЯЩИЙ ИЗ ТАКОГО ЛИСТА Российский патент 2015 года по МПК B31C1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПРЕДЛАГАЕМОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Предлагаемое изобретение относится к бумажному листу, который может распадаться в воде, и к его использованию при изготовлении рулонной трубки; оно относится к области изделий, получаемых из ленты из гибкого листового материала, намотанного на трубку. В частности, предлагаемое изобретение относится к области производства бумаги для гигиенического или бытового использования в рулонах с трубчатым сердечником.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Упомянутая бумага для гигиенического или бытового использования, например туалетная бумага, бумажные салфетки или бумажные кухонные полотенца, в некоторых случаях упаковываются в виде рулонов с трубчатым сердечником.

Упомянутый трубчатый сердечник представляет собой цилиндр, который обычно изготовлен из картона и который после полного использования бумажного рулона выбрасывается. Такой трубчатый сердечник выполняет несколько функций.

Во-первых, он является опорным элементом для бумажного листа, который на него наматывается в процессе изготовления бумажного рулона. Обычно такие рулоны получают из очень широкого материнского листа, который наматывают на трубчатый сердечник соответствующей длины, после чего полученный широкий рулон распиливают на отдельные рулоны нужного размера.

Во-вторых, он обеспечивает поддержание открытого центрального отверстия, противостоя внутренним напряжениям в рулоне и предотвращая спадание его внутренних витков.

В-третьих, он поддерживает форму рулона, противостоя осевым и поперечным напряжениям, которым рулон подвергается при транспортировке и/или при различных манипуляциях, прежде чем он начнет использоваться.

Трубчатый сердечник обычно получают путем наматывания одной или большего количества лент картона на некоторую цилиндрическую форму-сердечник и адгезивного связывания этих лент между собой.

Плоский картон является недорогим материалом, который может быть получен из волокон вторичного сырья. Кроме того, это легкий материал, механическая прочность которого является удовлетворительной для такого применения.

Однако ему свойственен тот недостаток, что его нельзя повторно использовать после того, как бумажный рулон полностью использован, и трубчатый сердечник уходит в отходы.

В случае туалетной бумаги не рекомендуется избавляться от трубчатого сердечника путем отправления его в канализацию, так как, несмотря на то, что он состоит в основном из целлюлозных волокон, в контакте с водой он распадается медленно и при попытке смыва образует затор.

ЦЕЛЬ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявитель поставил своей целью получение трубчатого сердечника для бумажного рулона, который можно было бы отправлять в канализацию непосредственно в туалете.

При этом необходимо выполнить следующие условия:

- трубчатый сердечник должен распадаться в контакте с водой,

- его материал должен распадаться в воде со скоростью, достаточной для его удаления до образования затора; представляется предпочтительным такое решение, при котором скорость распадения трубчатого сердечника такая же, как у абсорбирующей рулонной бумаги или близка к этой скорости,

- трубчатый сердечник должен противостоять давлению как в радиальном, так и в осевом направлении, и его сопротивление такому давлению должно быть таким же, как и у картонного трубчатого сердечника, на смену которому должен прийти этот трубчатый сердечник,

- производство трубчатого сердечника должно быть таким же недорогим, как и производство картонных трубчатых сердечников, известных из предшествующего уровня техники,

- трубчатый сердечник не должен наносить вреда окружающей среде.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно предлагаемому изобретению, перечисленные выше цели успешно достигнуты путем создания способного распадаться в воде бумажного листа, грамматура (масса одного квадратного метра в граммах) которого находится в пределах от 80 г/м² до 400 г/м², характеризующегося тем, что он получен сухим путем из бумажных волокон, связь между которыми осуществлена с помощью водорастворимого связующего агента, содержащего крахмал, при этом содержание упомянутого связующего агента в составе листа составляет от 30% до 70%.

Бумага, получаемая сухим путем, сама по себе известна. Ее получают путем осаждения переплетенной структуры из целлюлозных волокон на сетке. На упомянутую переплетенную структуру путем напыления наносят связующий агент, растворенный в воде. Затем переплетенная структура подвергается частичной сушке и каландрированию. Перед окончательной сушкой эта операция может быть повторена с каждой стороны переплетенной структуры.

Упомянутый основанный на крахмале связующий агент придает листу одновременно прочность в сухом состоянии и растворимость в воде.

Согласно одному из конкретных вариантов осуществления предлагаемого изобретения, в качестве предлагаемого водорастворимого агента используются моносахариды, дисахариды или трисахариды, при этом представляется предпочтительным использование сахарозы, которая подмешивается к крахмалу.

Представляется предпочтительным такое решение, при котором лист содержит связующий агент в количестве от 40% до 60%.

Еще одним предметом предлагаемого изобретения является трубчатый сердечник для рулона, полученного из намотанной ленты из бумаги или другого листового материала, характеризующийся тем, что он выполнен в форме цилиндра, стенка которого содержит по меньшей мере один лист из полученной сухим путем бумаги, содержащий целлюлозные волокна, связанные между собой с помощью водорастворимого связующего агента.

Преимущество трубчатого сердечника согласно предлагаемому изобретению состоит в том, что ему контролируемым образом может быть придана способность распадаться в воде в сочетании с прочностью в сухом состоянии, сравнимой с прочностью картона.

Одна из характеристик предлагаемого трубчатого сердечника состоит в том, что время его распадения в воде составляет от 10 с до 40 с, при этом представляется предпочтительным диапазон от 12 с до 20 с.

Было установлено, что для получения распадающегося в воде трубчатого сердечника грамматура полученной из одного или большего количества слоев полученной сухим путем бумаги стенки цилиндра, образующего такой трубчатый сердечник, должна составлять от 80 г/м² до 400 г/м².

Еще одна из характеристик предлагаемого трубчатого сердечника состоит в том, что стенка цилиндра, образующего такой трубчатый сердечник, образована из одного или большего количества слоев полученной сухим путем бумаги и ее общая толщина составляет от 0,3 мм до 3 мм, при этом представляется предпочтительным диапазон от 0,4 мм до 1,2 мм, а еще более предпочтительным - диапазон от 0,4 мм до 0,5 мм.

Кроме того, предлагаемое изобретение относится к рулону, получаемому путем наматывания ленты из бумаги или другого листового материала на трубчатый сердечник, описанный выше. В частности, этот аспект предлагаемого изобретения направлен на рулон туалетной бумаги.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее предлагаемое изобретение будет описываться более подробно со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором иллюстрируется пример установки для получения листа полученной сухим путем бумаги для изготовления трубчатого сердечника согласно предлагаемому изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Полотно 12 из целлюлозных волокон на предшествующей стадии бумагоделательного процесса формируется на непрерывной бесконечной сетке 14, расположенной между двумя приводными валиками. Упомянутое полотно образуется при вовлечении находящихся в сухом состоянии волокон в воздушный поток, направляемый сквозь сетку. С помощью средств, известных из предшествующего уровня техники, обеспечивается получение однородного полотна с желаемой грамматурой по всей ширине сетки.

Одна поверхность полотна подвергается обработке путем нанесения на нее водорастворимого связующего агента, в частности, с помощью первого напылительного устройства 20. На последующих стадиях бумагоделательного процесса полотно 12 может (факультативно) подвергаться уплотнению путем пропускания его между двумя цилиндрами, которые на прилагаемом чертеже не показаны. Затем оно проводится через первую сушильную станцию 22, где сушка осуществляется, например, с помощью горячего воздуха. Полотно 12, которое теперь упрочнено благодаря по меньшей мере частичному высушиванию связующего агента, переворачивается так, что сторона, которая была верхней, становится нижней для того, чтобы его вторая сторона подверглась действию второго наносного устройства 24 для нанесения связующего агента. Затем влажное полотно проводится через вторую сушильную станцию 26. После прохождения через упомянутую вторую сушильную станцию уровень влажности полотна 12 уменьшается, однако не настолько, чтобы оно стало полностью высушенным.

Можно также наносить на полотно другие вещества, например чистящие вещества, дезинфицирующие вещества и/или отдушки. С обеспечением преимущества эти добавочные вещества могут наноситься на полотно с помощью любых средств, известных из предшествующего уровня техники, как до воздействия на полотно с помощью второго наносного устройства 24 для нанесения связующего агента, так и после этого воздействия.

Окончательная толщина и окончательная прочность продукта контролируются каландрированием листа, выходящего из второй сушильной станции, как это показано на прилагаемом чертеже в виде цилиндров 30 и 32. На этой стадии процесса лист все еще имеет некоторый уровень влажности, и его полное высушивание осуществляется после каландрирования в сушильной станции 34, которая выполнена с возможностью постоянного фиксирования толщины листа.

Вышеописанная установка может иметь альтернативные варианты.

В частности, между устройством для получения полотна на сетке и первым напылительным устройством может быть установлено уплотнительное устройство.

Кроме того, между первой сушильной станцией и вторым наносным (напылительным) устройством для нанесения связующего агента может быть установлен узел каландрирования.

Упомянутый узел каландрирования может быть установлен непосредственно за упомянутым уплотнительным устройством, установленным перед первым напылительным устройством.

Получаемый в таком непрерывном процессе лист подвергается сматыванию в рулон 18. Этот рулон хранится до тех пор, пока лист не понадобится для его последующего преобразования.

Параметры процесса изготовления листа подбираются таким образом, чтобы обеспечивалась возможность получения трубчатого сердечника, обладающего заданными свойствами.

Для получения листа полученной сухим путем бумаги используются целлюлозные волокна, длина которых в предпочтительных случаях меньше 3 мм. Эти волокна могут быть как первичными, так и полученными из вторичного сырья.

Грамматура полотна из целлюлозных волокон, формируемого на сетке, составляет от 60 г/м² до 100 г/м², при этом предпочтительной представляется грамматура, равная 80 г/м².

В качестве водорастворимого связующего агента представляется предпочтительным использовать крахмал.

Название «крахмал» носят природные продукты растительного происхождения; известны крахмалы пшеничный, картофельный, рисовый, тапиоковый, сорговый и другие. Это полимерные соединения или полисахариды с большой молекулярной массой. Под термином «крахмал» понимают также продукты - производные натуральных крахмалов, преобразованные путем физической обработки, например, путем нагревания, физико-химической или биологической обработки, например, путем ферментативной обработки, и продукты - производные от производных продуктов натуральных крахмалов или модифицированных крахмалов, такие как катионные, анионные, амфотерные, неионные или химически сшитые крахмалы, а также продукты гидролиза крахмалов, такие как декстринмальтозы.

Крахмал является предпочтительным связующим агентом, однако предлагаемым изобретением предусматривается также возможность использования других крахмалсодержащих связующих агентов, которые также проявляют свойство растворимости в воде, таких как, например, водорастворимый латекс. Кроме того, предлагаемым изобретением предусматривается возможность использования моносахаридов, таких как глюкоза или фруктоза, или дисахаридов, таких как сахароза, или трисахаридов, таких как раффиноза, которые подмешиваются к крахмалу.

С обеспечением преимущества связующий агент окрашивают, с тем чтобы обеспечить возможность контроля равномерности его распределения по обеим поверхностям листа.

В случае использования в качестве связующего агента крахмала нанесение связующего агента осуществляется путем напыления его водного раствора, в котором связующий агент присутствует в концентрации от 20 масс.% до 40 масс.%.

Предпочтительным представляется такое решение, при котором концентрация связующего агента является насколько возможно высокой, с тем чтобы уменьшить количество воды, которую нужно будет удалять.

Связующий агент наносится в количестве от 35 г до 150 г на 1 м².

Каландрированный лист, выходящий из установки, имеет толщину от 0,3 мм до 2 мм, при этом представляется предпочтительным диапазон от 0,4 мм до 1,2 мм.

В качестве примера, процесс изготовления трубчатого сердечника начинается с операции нарезания листа полученной сухим путем бумаги на тонкие ленты. Затем одну или большее количество этих лент наматывают на цилиндрическую форму-сердечник по винтовой линии. После этого на те части витков, которые накладываются один на другой, с целью связывания их между собой и получения трубкообразной формы получаемого сердечника для бумажного рулона, наносят адгезив.

Оказалось возможным изготовить трубчатые сердечники, у которых сопротивление плоскому раздавливанию по существу равно таковому у подобного известного из предшествующего уровня техники трубчатого сердечника, изготовленного из стандартного картона.

Принимая во внимание, что напряжения, испытываемые трубчатым сердечником в процессе изготовления и транспортировки, это в основном напряжения плоского раздавливания, можно заключить, что трубчатый сердечник согласно предлагаемому изобретению полностью соответствует предъявляемым в этом отношении требованиям.

Было установлено, что трубчатый сердечник согласно предлагаемому изобретению распадается в воде скорее, чем аналогичный стандартный трубчатый сердечник, известный из предшествующего уровня техники. Под «аналогичным трубчатым сердечником» в контексте настоящего описания понимается стандартный трубчатый сердечник, имеющий по существу тот же диаметр и ту же длину, что и трубчатый сердечник согласно предлагаемому изобретению.

Согласно тесту ANFOR NF Q34-020, трубчатый сердечник согласно предлагаемому изобретению распадается в воде скорее, чем известный из предшествующего уровня техники стандартный трубчатый сердечник с грамматурой 400 г/м², образованный из двух толщин или двух слоев плоского картона. Полное распадение в воде такого известного из предшествующего уровня техники стандартного трубчатого сердечника происходит только через 10 минут, при этом остаются кусочки картона. Витки открепляются друг от друга через 30-60 с, а картон начинает распадаться через три минуты.

Предлагаемое изобретение относится к бумажному листу, распадающемуся в воде. Грамматура предлагаемого бумажного листа составляет от 80 г/м² до 400 г/м², при этом лист является каландрированным бумажным листом суховоздушного формования. Предлагаемый бумажный лист получен из целлюлозных волокон, связанных между собой с помощью водорастворимого связующего агента, содержащего крахмал, при этом количество упомянутого связующего агента в составе этого бумажного листа составляет от 30% до 70%. Кроме того, предлагаемое изобретение относится к трубчатому сердечнику, выполненному в форме цилиндра, имеющего стенку, которая содержит по меньшей мере один лист бумаги, полученной сухим путем, в которой целлюлозные волокна связаны между собой с помощью водорастворимого связующего агента. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бумажный лист, распадающийся в воде, с грамматурой от 80 г/м² до 400 г/м², являющийся каландированным бумажным листом суховоздушного формования из целлюлозных волокон, связанных между собой с помощью водорастворимого связующего агента, содержащего крахмал, при этом количество упомянутого связующего агента в этом бумажном листе составляет от 30% до 70%.

2. Бумажный лист по п. 1, в котором связующий агент содержит моносахарид, дисахарид или трисахарид, в частности сахарозу.

3. Трубчатый сердечник для рулона, изготовленный из намотанной ленты из бумаги или другого листового материала, характеризующийся тем, что он выполнен в форме цилиндра, стенка которого содержит по меньшей мере один бумажный лист, полученный сухим путем и содержащий целлюлозные волокна, связанные между собой с помощью водорастворимого связующего агента, по п. 1.

4. Трубчатый сердечник для рулона, изготовленный из намотанной ленты из бумаги или другого листового материала, характеризующийся тем, что он выполнен в форме цилиндра, стенка которого содержит по меньшей мере один бумажный лист, полученный сухим путем и содержащий целлюлозные волокна, связанные между собой с помощью водорастворимого связующего агента, по п. 2.

5. Трубчатый сердечник по любому из пп. 3 или 4, у которого время распадения в воде составляет от 10 с до 40 с, предпочтительно от 12 с до 20 с.

6. Трубчатый сердечник по любому из пп. 3 или 4, изготовленный только из полученной сухим путем бумаги.

7. Трубчатый сердечник по любому из пп. 3 или 4, у которого стенка образующего его цилиндра выполнена из одного или более слоев полученной сухим путем бумаги.

8. Трубчатый сердечник по любому из пп. 3 или 4, у которого стенка образующего его цилиндра выполнена из одного или большего количества слоев полученной сухим путем бумаги с общей толщиной от 0,3 мм до 2 мм, предпочтительно от 0,4 мм до 1,2 мм.

9. Рулон, полученный путем наматывания ленты из бумаги или другого листового материала на трубчатый сердечник по любому из пп. 3-8.

10. Рулон по п. 9, бумага которого изготовлена из целлюлозной ваты.