СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ С ТЕПЛОСТОЙКИМ ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 2025 года по МПК D21H19/16 C08J7/43 

Заявляемое изобретение относится к производству бумаги с полимерным покрытием, а конкретнее к способам нанесения покрытий на бумажные подложки. Преимущественная область его использования - производство технических видов бумаги, которые находят широкое применение в различных областях техники и в быту.

В производстве технических видов бумаги с полимерными покрытиями, а также искусственных кож на бумажной основе известные способы включают операции разработки и приготовления полимерных композиций, нанесения на бумажные подложки адгезионного слоя, окрашенного и наполненного грунта и лакового слоя. В качестве связующего преимущественно используют термопластичные высокомолекулярные соединения, например, такие как пластифицированный поливинилхлорид, нитратцеллюлозные производные. Известны способы, где находят применение как растворы полимеров в органических растворителях, так и водные латексы и дисперсии акриловых сополимеров [1, 2].

Использование известных технологических решений на практике не обеспечивает возможности производства материалов с теплостойкими полимерными покрытиями, которые бы сохраняли свои деформационно-прочностные свойства при воздействии тепловых нагрузок. Так, существующие материалы с полимерными покрытиями при 150-160°С изменяют свои поверхностные свойства вследствие текучести, т.е. перехода полимерного связующего в высокоэластическое, а затем и вязко-текучее состояние.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления материалов с полимерным покрытием, где для формирования адгезионного, грунтового и лакового слоев используют нитрат целлюлозы [3]. Для нанесения вышеназванных слоев находят применение известные способы - валковый, разновидности ракельного и др.

Однако данный способ не лишен недостатков. Хотя нитратцеллюлозные покрытия и выдерживают воздействие тепловой нагрузки в пределах 120-140°С, но уже при достижении температуры 100°С начинается разложение (деструкция) нитрата целлюлозы с выделением окислов азота, в результате чего наблюдается изменение цветности покрытия.

Задача предлагаемого изобретения - предложить способ формирования полимерного покрытия бумажной подложки, обеспечивающего достижение высокой теплостойкости материала и экологической чистоты технологического процесса.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что для приготовления адгезионной композиции, грунта и лака используют термореактивную водную акриловую дисперсию Акрэмос 704 с концентрацией акриловых сополимеров, равной 48-52 мас. %. При этом для придания необходимых упруго-эластичных свойств грунта в его состав вводят пластификатор-диэтиленгликоль, а введением наполнителей и пигментов обеспечивают цветность полимерного покрытия. Термореактивная дисперсия содержит активные химические группы, способные к реакциям межмолекулярного сшивании.

Сшивающими агентами могут быть гексаметоксимеламин, водорастворимые гидроксисодержащие олигомеры, производные акриламида, мономеры с блокированными изоцианатными группами, глицидилсодержащие мономеры.

Нанесение слоев на бумажную подложку осуществляют последовательно. После нанесения каждого из слоев проводят его термообработку при температуре 60-70°С в течение 3-5 минут, а затем всю многослойную систему подвергают окончательному отверждению при 150-160°С в течение 5-7 минут. Отверждение проводят одновременно с процессом поверхностной отделки материала путем прессования под давлением 25-30 кгс/см² с использованием плоских форм рельефного тиснения.

Предварительное отверждение каждого из слоев материала проводится для сохранения частичной (остаточной) термопластичности, что обеспечивает возможность поверхностной отделки на стадии полного отверждения покрытия.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом и аналогами показывает, что заявляемый способ отличается от известных решений тем, что в качестве связующего для приготовления композиций покровных слоев используют термореактивную водную дисперсию акриловых сополимеров, а также условиями нанесения и последующего отверждения всей многослойной системы.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна».

При изучении других технических решений в данной технологической области признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».

Пример

Предлагаемый способ изготовления технического вида бумаги с теплостойким полимерным покрытием реализован следующим образом.

В качестве подложки для изготовления материала выбрана бумага-основа черного цвета, содержащая, кроме целлюлозных волокон, небольшое количество синтетических.

Связующим для приготовления композиций и формирования покровных слоев (адгезионного, грунтового и лакового) на подложке выбрана термореактивная водная акриловая дисперсия Акрэмос 704 с концентрацией акриловых сополимеров, равной 50 мас. %.

Для адгезионного и лакового слоев использовали готовую дисперсию, а для грунта готовили наполненную пигментированную композицию в соответствии со следующей рецептурой.

Рецептура грунта, мас. % (цвет - синий):

пигмент синий CI P.Blue 15:3 3,8 пигмент красный CI Р. 170 0,3 паста желтая универсальная ирисовая 1,0 техуглерод (сажа) 1,3 диоксид титана (рутил) 4,1 диэтиленгликоль 19,5 термореактивная водная акриловая дисперсия Акрэмос 704 70,0

Пигментную часть рецептуры тщательно перемешивали и перетирали на дисковой мельнице с целью гомогенизации всей массы. Затем в полученную смесь вводили термореактивную водную акриловую дисперсию и снова перемешивали до достижения однородного состояния всей композиции.

На подложку последовательно наносили адгезионный, окрашенный грунтовый и лаковый слой ракельным способом, используя аппликатор стержневого типа с электромеханическим приводом каретки. Необходимые толщины слоев определялись выбранными типами стержней. Названные слои поочередно по мере нанесения на подложку термообрабатывали при температуре 65°С в течение 4 минут. При этом происходило лишь частичное структурирование (сшивка) покровных слоев. Определенная степень термопластичности покровных слоев сохранялась.

Сформированное таким образом полимерное покрытие на подложке подвергали окончательному (полному) отверждению в прессе при температуре 155°С в течение 6 минут под давлением 28 кгс/см². Одновременно с отверждением осуществлялся и процесс поверхностной отделки материала - нанесение рельефного тиснения с помощью плоской формы из пресс-материала.

Материал - технический вид бумаги, изготовленный в соответствии с предлагаемой технологией, использовался в полиграфии для производства переплетных крышек, когда их соединение с деталями книжной продукции осуществлялось с применением высокотемпературных клеев-расплавов.

В результате осмотра группой экспертов образцов переплетных крышек было установлено, что в процессе проведения рельефного тиснения видимых изменений материала при поверхностной отделке не наблюдается. Таким образом, деформационно-прочностные свойства материала при воздействии тепловых нагрузок сохраняются.

Использование предлагаемого способа изготовления бумаги с покрытием обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

- достижение высокой теплостойкости материала и возможность его последующего применения в технологических процессах, связанных с высокотемпературным (t=150-160°С) воздействием;

- по сравнению с известными решениями способ изготовления технического вида бумаги отличается по чистоте в экологическом плане, поскольку для его осуществления не требуется применение растворов полимеров во вредных органических растворителях, загрязняющих окружающую среду и имеющих повышенную опасность для здоровья людей.

Список использованных источников литературы

1. В. Шох. Нанесение покрытий на бумагу и картон. 1962. М.: Государственное издательство «Ростехиздат». 224 с.

2. А.И. Бондарев. Производство бумаги и картона с покрытием. 1985. М.: «Лесная промышленность», стр. 32-36.

3. М.С. Монастырская, Т.П. Швецова. Технология полимерных пленочных материалов и искусственных кож. 1974. М.: «Легкая индустрия», стр. 273-278.

Изобретение относится к производству технической бумаги с полимерным покрытием, в частности к способам нанесения покрытий, способных отверждаться, на бумажные подложки, и касается способа изготовления бумаги с теплостойким полимерным покрытием. Способ включает формирование на бумажной подложке адгезионного, окрашенного грунтового и лакового слоев из композиций на основе термореактивной водной акриловой дисперсии. Каждый из слоев отверждают последовательно в процессе нанесения на подложку. Сначала частично при температуре 60-70°С в течение 3-5 минут, а затем окончательно при 150-160°С в течение 5-7 минут одновременно с проведением процесса поверхностной отделки рельефного тиснения материала путем прессования под давлением 25-30 кгс/см². Изобретение обеспечивает высокую теплостойкость материала и возможность его последующего применения в технологических процессах, связанных с высокотемпературным воздействием, и экологичность технологии его изготовления.

Способ изготовления бумаги с теплостойким полимерным покрытием, включающий операции подготовки бумажной подложки, приготовление адгезионного, грунтового, а также лакового слоя, отличающийся тем, что в грунт вводят термореактивную водную акриловую дисперсию, пластификатор-диэтиленгликоль, наполнители и пигменты при следующем соотношении ингредиентов композиции грунта, мас. %:

термореактивная водная акриловая дисперсия Акрэмос 704 70,0 пластификатор-диэтиленгликоль 19,5 наполнители и пигменты 10,5,

и каждый из слоев после поочередного нанесения на подложку предварительно отверждают при 60-70°С в течение 3-5 минут, а окончательное отверждение сформированного покрытия проводят при 150-160°С в течение 5-7 минут одновременно с операцией поверхностной отделки рельефным тиснением путем прессования под давлением 25-30 кгс/см².