Бумага для глубокой печати Советский патент 1983 года по МПК D21H1/34 D21H5/00 

сд

INO

-О) О

Изобретение относится к изготовлению бумаги с поверхностной обрабокой и может.быть использовано для получения высокозольной бумаги для глубокой печати с улучшенными печатными свойствами.

Известна бумага для печати, состоящая из подложки и покрытия, содержащего водорастворимый полимер и гидрофобный материал 1.

В качестве водорастворимого полимера -покрытие такой бумаги содержит крахмал, поливиниловый спирт ( ПВС I или производные целлюлозы, а в качестве гидрофобизирукщего материала - парафиновые носки, меламиновые и карбамидные смолы. Парафин и парафиновые воски отличаются низкой температурой плавления ( ) и в результате этого низкой температурой стабилизации в составе при поверхностной обработке бумаги..Другим недостатком их является низка механическая стабильность при разбавлении и перемешивании. Возникающие вторичные агрегаты ухудшают однородность покрытия и приводят к ухудшению свойств бумаги. Меламиновые и карбамидные смолы отличаются недостаточной гидрофобизирующей способностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является бумага для глубокой печати, состоящая из бумажной подложки и нанесенного на нее покрытия, содержащего водорастворимый гидроксилсодержащий полимер и воскообразный продукт 2.

В качестве водорастворимого гидрок с ил содержаще го полиме эа покрытие содержит крахмал, ПВС или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (На-КМЦ а в качестве воскообразного продукта жирные кислоты (кислотное число 200 мгКОН/г) или парафиновый вос

Однако известная бумага обладает недостаточной прочностью поверхности в сухом состоянии, высокой пористостью (воздухопроницаемостью )и, как следствие, высокой пробиваемостью печатной краской на обратную сторону оттиска, так как 5 ирные кислоты применяются в виде мыл, обладают высокой поверхностной активностью и препятствуют образованию полимерной пленки, хорошо связывающей мелкие волокна и частицы наполнтеля. Печатная краска для глубокой печати имеет низкую вязкость и легк проникает через поры на обратную сторону оттиска.

Сниженце количества жирных кислот в покрытии при его нанесении методом распыления на мокрое бумажное полотно приводит к налипанию бумаги к оборудованию из-за высокой липкости растворов высокомолекулярных веществ и иарушс;иик; олиороиностн поверхности бумаги.

Цель изобретения - улучшение однородности и прочности поверхности бумаги в сухом состоянии и ее печатных свойств.

Указанная цель достигается тем, что р бумаге для глубокой печати, состоящей иа бумажной подложки и нанесенного на нее покрытия, содержащего водорастворимый гидроксилсодержащий полимер и воскообразный продукт, в качестве воскообразного, продукта покрытие содержит нефтяной окисленный церезин с кислотным числом 40-80 мгКОН/г при следующем соотношении компонентов, мае.ч.: Водорастворимый гидроксилсодержащий полимер 100 Нефтяной окисленный церезин3-8

В качестве водорастворимого гидроксилсодержащего полимера покрытие .бумаги может содержать крахмал, ПВС, Иа-КМЦ или метилцеллюлозу (МЦ|.

Положительный эффект на свойства бумаги окисленного церезина и его преимущества, перед парафином или неокисленным церезином определяется следующим: присутствие окисленных групп в церезине приводит к тому, что через окисленные карбоксильные группы в присутствии сульфата алю дания в бумаге молекулы окисленного церезина образуют достаточно проч ные комплексные соединения с молекулами целлюлозы через ионы алюминия Таким образом, частицы окисленного церезина в покрытии прочно связаны с целлюлозой, составляющей бумагу основу.

в то же время за счет присутствия гидрофобных групп окисленный церезин выполняет роль присадки, которая препятствует налипанию композиционного покрытия на прессовые валы и другое оборудование при прохождении бумажного полотна в бумагоделательной машине. При использовании, например, парафинов, или неокисленного церезина, отсутствие в них окисленных груп приводит к TONTS, что сульфат алюминия способствует их агрегации, но образующиеся связи между частицами парафина или неокисленного церезина и бумажной подложки не стойкие, поэтому частицы этих веществ постепенно сами откладываются на прессовом оборудовании, сукнах и т.п., что повышает неоднородность покрытия и ухудшает его свойства.

Указанные предельные значения кислотного числа являются необходимыми, так как обеспечивают .высокую стабильность дисперсия воска. Кислотное число менее 40 мгКОН/г не позволяет получить стабильную дисперсию с малым размером частиц. Окислен е

церезина до кислотного числа 80 мгКОИ/г нецелесообразно, так Как качество дисперсий и обработанной бумаги не улучшаются, а время окисления и затраты возрастают. Для эму гирования такого продукта требуется повышенный pacxoxi щелочи, возрастает доля поверхностно-активных мыл в системе, образующихся при нейтрализации к слотных групп окисленного церезина щелочью.

Указанное соотношение компоненто в покрытии также является необходимым для достижения поставленной цели, так как при содержании нефтяног окисленного церезина в покрытии менее 3 мае.ч. на 100 мае.ч. водорастворимого полимера не устраняется налипание бумаги на оборудовании, нарушается ее однородность и, как результат, снижается качество покрытия и печатные свойства бумаги.

Наличие окисленного церезина в покрытии высокозольной бумаги для глубокой печати более 8 мае.ч. приводит к повы11 ению пористости покрытия, нарушению его структуры ,что сопровождается повышенной пылимостью поверхности и снижением печатных свойств (пробивание краски на оборотную сторону ),

Высокозольную преди1агаемую; бумагу для глубокой печати получают путем нанесения покрытия на бумажную подложку предпочтительно с помощью форсунок в мокрой части бумагоделательной машины, однако возможно и применение клеильного пресса или других наносящих устройств, Привес покрытия по, сухим веществам составляет 1-4 г/м.

Пример 1. Бумагу для глубокой печати массой 70 г/м получают путем нанесения покрытия на бумажную подложку. Бумажную подложку получают путем отлива из бумажной массы на плоскосеточной машине. Целлюлозную суспензию получают путем совместного размола до 30 ° ШР смеси беленых хвойных целлюлозов - 80 сульфитной и 20% сульфатной. После размола целлюлозы в бумажную массу добавляют 0,5% от целлюлозы канифольного клея, 2% сульфата алюминия и каолин до зольности 30-32%.

Покрытие с помощью центробежных форсунок наносят с верхней стороны на частично обезвоженную бумажную массу в непосредственной близ.ости от отсасывающих ящиков в конце сеточного стола.

Состав для формирования покрыти готовят следующим образом.

Окисленный церезин с кислотным числом 60 мгКОН/г предварительно расплавляют до 100°С и в расплав при перемешивании вводят 10%-ный

patJTiiop едкого naTija. Полученную пасту разводят до концентрлции 20% горячей ВОДОЙ { ,. затем холодной водой (20°с; до концентрации 10 Получают стабильную дисперсию с размером частиц около 1 мкм. Количество щелочи, необходимое jum получения дисперсии, рассчитывают, исходя из кислотного числа окисленного церезина (к.ч.) и его количества (х ):

к.ч.

Количество NP.OH

1400

В качестве водорастворимого полимера используют кислотномодифицированный крахмал картофельный, который получают путем кислотного гидролиза дисперсии натурального картофельного крахмала при 90°С, концентрации 10%, рН 2,4 в течение 15 мин. После модификации крахмал нейтрализуют до рН 6-7 и -разбавляют холодной водой до концентрации 5% и комнатной температуры.

Приготовленные дисперсии окисленного -церезина и крахмала смешивают при соотношении компонентов 5:100 соответственно и разбавляют до концентрации 2%.Привес покрытия 1,3-1,5 г/м..

Изготовленную бумагу каландируют и испытывают на пылимость, красковосприятие, однородность печати, пробивание краски и воздухопроницаемость ...

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Примеры 2-5. Аналогично примеру 1 приготавливают составы и бумажную подложку и получает бумагу с покрытием. Соотношение компонентов в покрытии и значения кислотного числа окисленного церезина приведены в -табл. 1.

Т а

лица

Результаты испытани гпИведены в табл. 2.

Пример 6 ( KOllTpi;:i HhJP ) .

Композиционный состлр ЛИИ ог,работки

f

бумаги готовят согласно примеру 1 с использованием окисленного церезина с кислотным числом 35 мгКОН/г. При разбавлении водой получают грубую дисперсию, расслаивающуюся в течение 1 мин. Состав для обработки бумаги непригоден.

Пример 7 (прототип). Согласно примеру 1 готовят бумагу, содержащую покрытие на основе крахмаРезультаты испытаний опытных -образцов бумаги

ла и жирных кислот (фракция С,- CU.) с- кислотным числом 200 мгКОН/г, при соотношении компонентов в покрытии в мае.ч.: крахмал 100, жирные кислоты 20.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Показатели печатных свойств опредеЛялись по ГОСТ 24356-80 Бума-, га. Методы определения печатных свойств.

Таблица2

БУМАГА ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ПЕЧАТИ, состоящая из бумажной подложки и нанесенного на нее покрытия, содержащего водорастворимый гидроксилсодержащий полимер и воскообразный продукт, отличающаяся тем, что, с целью улучшения однородности и прочности поверхности бумаги в сухом состоянии и ее печатных свойств, покрытие в качестве воскообразного продукта содержит нефтяной окисленный церезин с кислотным числом 4080 мгКОН/г гтри следующем соотношении компонентов, мае.ч.: Водорастворимый гидроксилсодержащий полимер 100 I Нефтяной окисленный церезин с кислотным сл числом 40-80 мгКОН/г 3-8

0,036

1,57

4,6 1,54 4,0 0,042 1,52 5,0 0,033 1,42 5,2 0,060

1,48

0,050

6,0 (контрольСостав для ный)

1,48

7,8

(прототип) В единицах оптической плотнос ляет собой дисперсию оптическ величина). Как видно из результатов испытаний, улучшенные печатные свойства получаемой бумаги достигаются при использовании для покрытия состава содержащего 3-8 мае.ч. окисленного церезина на 100 мае.ч. водорастворимого полимера. Пьшимость поверхности, характеризующая прочность поверхности, находится на, уровне 4-5 мг/м, краско восприятие 1,52-1,57. Равномерная, без крупных пор, поверхность бумаги обеспечивает высокую однородность печати (0,0360,042) и низкое пробивание-просвеОтсут41ствует

Отсут35ствует

Отсут52ствует

Значи49тельное

Отсут66

0,12 ствует

Незначи78

0,14 тельное покрытия получить не удается ати . Показатель однородности представтности 5 оттисков (среднеквадратичная чивание краски на оборотную сторону оттиска, Наименьшее количество окисленного церезина в покрытии, обеспечивающее высокие печатно-технические свойства бумаги - 3 мае.ч. на 100 мае,ч. водорастворимого полимера. Снижение его ухудшает сродство печатной краски к бумаге. Красковосприятие падает до 1,42, увеличивается липкость состава, ухудшается однородность покрытия из-за налипания влажного бумажного полотна к оборудованию мокрым прессам бумагоделательной машины. Пробивание краски возрастает цо 0,12 оптических елиниц. Увеличение количества окисленного церезина в покрытии более 8 мае.ч на 100-мае.ч. водорастворимого полимера отрицательно сказывается .на однородности полимерного покрытия., таккак частицы церезина приво дят к нарушению локальной непрерывности полимерной пленки. Это приводит к увеличению пористости покрытия, воздухопроницаемости бумаги, снижаются печатные свойства и прочность поверхности бумаги в сухом состоянии. В примере по прототипу более высокая неоднородность и пористость покрытия приводят к ухудшению П€;чатных свойств и прочности пс;верхности бумаги ti сухом состоЯНии. При эмульгировании окисленного церезина с кислотным числом 35 мгКОН/г получается очень грубая, расслаивающаясядисперсия. Ее применеФ1ие приводит к затруднению при наносе, забиванию сопла форсунок и системы трубопроводов. Предлагаемая бумага-для глубокой печати обладает однородной и прочной поверхностью, низкой пылимостью, улучшенными печатными свойствами.