Состав для покрытия бумаги-основы, предназначенный для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов Советский патент 1992 года по МПК D21H27/12 D21H19/20 D21H17/06 D21H17/34 D21H21/24 

Изобретение относится к технологии ,г приготовления составов для покрытия бумаги-основы и бумаги-основы, имеющей полимерное покрытие, в частности полиэтиленовое, применяемых для изготовления материалов с полимерными покрытиями для упаковки пищевых продуктов, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Одной из важнейших задач является разработка материалов с полимерными покрытиями на основе бумаги для упаковки жиросодержащих продуктов (например, пи- щеконцентратов), подлежащих длительному хранению в жестких условиях эксплуатации при возможном сминании упаковки.

Известен состав для изготовления упаковочных видов бумаги с полимерными покрытиями для упаковки жиросодержащих пищевых продуктов на основе латекса сополимера винилиденхлорида и сложного ви- нилалкилового эфира дикарбоновой кислоты.

Недостатком такого состава является повышенная жиропроницаемость покрытия (показатель жаропроницаемости находится на уровне 840 с для образцов с гладкой поверхностью), что -не позволяет использовать материал с покрытием известного состава для упаковки и хранения жэросодержащих продуктов.

Известен также состав для покрытия бумаги-основы, предназначенной для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом с содержанием винилхлорида 20-50 вес.%.

2

VI

(Л 00 СЛ

Однако в процессе смыкания упаковки, имеющем место при затаривании, транспортировке и хранении жиросодержащих продуктов, наблюдается повышенная жи- ропроницаемость покрытия упаковочных бумаг в местах сгибов.

В процессе сминания упаковочной бумаги при образовании фальцованной поверхности покрытия происходит нарушение (деформация) структуры полимерного покрытия. При длительном контакте (взаимодействии) с жиром может происходить более ускоренное разрушение структуры полимерного покрытия в местах сгибов по сравнению с гладкой поверхностью, приводящее к проникновению жира на внешнюю поверхность упаковки, нарушению герметичности упаковки и порче упакованного продукта.

Наиболее близким к предложенному составу является состав для покрытия бумаги- основы, предназначенной для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, на основе латекса сополимера винилиденхло- рида с винилхлоридом с содержанием звеньев винилхлоридз 33-37%, включающий в качестве пластификатора метилцел- люлозу.

Гладкая поверхность (в Отсутствие сми- нания) покрытия на основе указанного состава может обеспечивать жиростойкость бумаги с покрытием в течение довольно длительного времени. Однако недостатком указанного состава является невысокая зла- стичность покрытия в процессе сминания упаковки при автоматическом затаривании жиросодержащей продукции, жестких условиях ее транспортировки и хранения. При сгибании малоэлэстичного упаковочного материала (образовании фальцованной поверхности покрытия) происходит деформация структуры полимерного покрытия, что при длительном контакте с жиром приводит к жиропроницаемости в местах сгибов.

Цель изобретения - снижение жиропроницаемости покрытия упаковочных видов бумаги.

Поставленная цель достигается тем, что состав для покрытия бумаги-основы, пред- назначенной для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, содержащий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом и пластификатор, дополнительно содержит поверхностно-активное вещество-дикалиевую сол ьдиэфира смеси октаглицеридов алкенилянтарных кислот общей формулы

СНгСООК

СНОНбКгООб-CffiU

L

.,CniCfflOO(CH2CHQMzCOO)3dKi

ffi2COO(CHzCROH(ffiidOO№Hz

CHORCRi OOC-CHCnH2n.j

kiCooK

где ,10,

а в качестве пластификатора-глицерин, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом35-55

Поверхностно- активное

вещество формулы (I) 0,14-1,10 Глицерин0,03-0,16

Обессоленная водаОстальное

Известно, что большая часть полимерных материалов содержит вспомогательные вещества. Регуляторами структурообразо- вания в кристаллизирующихся полимерах являются поверхностно-активные вещества. Рост или уменьшение величины надмолекулярных образований зависит от типа поверхностно-активных веществ (ПАВ) и их концентрации. Введение пластификаторов вызывает увеличение подвижности структурных элементов полимеров, связанное с уменьшением их внутри- и межмолекулярного взаимодействия. Изменение структуры кристаллизующихся полимеров за счет введения поверхностно-активного вещества той или иной природы может приводить и к изменению ряда свойств полимерных покрытий.

Известно действие глицерина в качестве пластификатора полимерных материалов. Однако до.бавка только глицерина в композицию латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом не приводит к снижению жиропроницаемости покрытия, в том числе фальцованной поверхности покрытия.

Введение поверхностно-активного вещества формулы (I) в композицию латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом в заявляемом количестве приводит к структурным изменениям в полимерном покрытии и к снижению его жиропроницаемости.

Добавка глицерина после введения поверхностно-активного вещества формулы (I) в композицию латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом приводит к дополнительному эффекту снижения жи- ропроницземости фальцованной поверхности полимерного покрытия.

Состав для покрытия приготовляют следующим образом.

В состав, содержащий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом марки ВДВХ-65ЕЖ (ТУ-6-02-16-90). представляющий собой продукт совместной полимеризации смеси мономеров с массовой долей винилиденхлорида 65-67% и винилх- лоридз 33-35%, вводят поверхностно-активное вещество-дикалиевую соль диэфира смеси октаглицеридов алкенилянтарных кислот общей формулы (I) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 0,25-3,1% к массе сухого сополимера. Затем вводят при перемешивании глицерин (ГОСТ 6824-76) в виде 50%-ного водного раствора в количестве 0,06-0,45 % к массе сухого сополимера. Перемешивание проводят с помощью мешалки со скоростью 40-60 об/мин в течение 10 мин. В качестве поверхностно-активного вещества используют ПАВ марки СВ-ТЗЗ, изготавливаемое Долгопрудненским заво- дом тонкого органического синтеза (ТУ 6- 14-994-80). Приготовленный состав наносят на бумагу-основу (масса заявляемого латексного покрытия составляет 30-40 г/м ) или на бумагу-основу с полиэтилене- вым покрытием (масса заявляемого латексного покрытия составляет 12-20 г/м2).

Покрытие наносят на лабораторном вертикальном клеильном прессе, который снабжен металлическим купающимся валиком, обрезиненным прижимным валиком, и ванночкой вместимостью 200 мл. Лабораторный клеильный пресс позволяет наносить покрытие 5-20 г/м в зависимости от вязкости покровного состава, давления, оказываемого прижимным валиком, и скорости вращения купающегося валика. Ширина валиков составляет 200 мм. На бумагу-основу наносят двух-трехслойное покрытие общей массой 30-40 г/м2 на основе заявляемого состава. На бумагу с полиэтиленовым покрытием наносят одно-двухслойное покрытие общей массой 12-20 г/м2 на основе заявляемого состава.

Бумагу с каждым из равномерно нанесенных слоев подвергают процессу сушки: влажное покрытие облучают ИК-лампой в течение 1 с, а затем помещают в сушильный шкаф с температурой (120 ±2)°С. Время сушки составляет 1-2 мин. После высушивания образцов определяют массу покрытия (ГОСТ 13199-67).

П р и ме р 1.

Дикалиевую соль диэфира смеси октаглицеридов алкенилянтарных кислот - поверхностно-активное вещество (ПАВ) формулы (I) в которой , и глицерин вводят в композицию для покрытия бумаги-основы, включающую латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом с содержанием винилхлорида 35 мас.%. В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 350 г сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят ПАВ формулы (I) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 55 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 3,1 % к массе сухо- то сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 3,2 г (в пересчете на сухое вещество это составлят 0,45% к массе сухого сополимера). Композицию перемешивают в течение 10 мин с помощью мешалки со скоростью 40-60 об/мин. Соотношение компонентов в композиции следующее, мас.%: Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом35,0

Поверхностно- активное вещество формулы (I)1,10

Глицерин0,16

Обессоленная водаОстальное

Приготовленный состав наносят на бумагу-основу массой 90 г/м2 с помощью купающегося валика при 20°С. Масса двухслойного покрытия составляет.31 г/м . Приготовленный состав наносят на бумагу- основу на лабораторном вертикальном клеильном прессе.

Масса первого слоя после высушивания составляет 16 г/м2 по сухому сополимеру. Сырой слой подвергают ИК-сушке при 80°С в течение 1 с, а затем высушивают при 120°С в течение 2 мин в сушильном шкафу. Затем наносят второй слой приготовленного состава. Процесс сушки осуществляют вышеуказанным способом. Масса второго слоя после высушивания составляет по сухому сополимеру 15 г/м2. После выдерживания образцов бумаги с нанесенным двухслойным покрытием в течение 10 сут при 20°С и относительной влажности воздуха (р 65% проводят испытание их на.жиропроницае- мость.

Испытания жиропроницаемости образцов бумаги с нанесенным покрытием проведено по методике, согласно которой испытания проводят в более жестких условиях по сравнению с обычно применяемой методикой, что отвечает реальным условиям эксплуатации упаковочной бумаги с полимерным покрытием. Согласно принятой методике (ТУ ОП 13-0279032-08-88 Бумага упаковочная с полимерным покрытием) показатель жиропроницаемости определяется на гладких образцах бумаги. Согласно предложенной методике испытания проводят на фальцованной поверхности образцов, что воспроизводит реальные условия эксплуатации бумаги-деформацию, смина- ние бумаги с покрытием в процессе автоматической упаковки, транспортировки и хранения бумаги с упакованным пищевым продуктом в течение гарантийного срока.

Для определения жиропроницаемости образец испытуемой бумаги размером 200x240 мм сгибают с образованием фальцованной поверхности. Фальцованные образцы подготавливают следующим образом. Сгибают образец покрытием внутрь и наматывают плотно на плоскую металлическую линейку шириной 40 мм. Затем линейку вытягивают и согнутый образец помещают под груз массой 1 кг. По истечении 30 с груз снимают, образец разворачивают и снова сгибают тем же способом в направлении, перпендикулярном первому сгибу, покрытием внутрь, затем образец вновь помещают под груз на 30 с.

В результате на поверхности образца образуется сетка сгибов (20 точек пересечения сгибов-точек перегибов). На каждую из точек перегибов наносят 1 каплю 1%-ного раствора красителя Судана в подсолнечном масле и определяют число точечных прохождений жира за 30 ч на обратную сторону бумаги, Определяют жиропроницаемость

(Q. %):

n °L - числ° точечных прохождений жира число точек - перегибов (20)

х 100

За результат принимают среднее арифметическое из трех образцов бумаги.

Определение паропроницаемости бумаги с полимерным покрытием проводят по ГОСТ 13525.15-78 Бумага, Метод определения паропроницаемости.

П р и м е р 2. Готовят состав для покрытия бумаги-основы аналогично примеру 1, только вводят поверхностно-активное вещество формулы (), в которой , в композицию, включающую латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом с содержанием винилхлорида 33 мас.%.

В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 400 г сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят ПАВ формулы (I) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 25 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 1,25% к массе сухого сополимера), затем

вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 2 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,25% к массе сухого сополимера). Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом40

0 Поверхностно- активное вещество формулы (I)0.5

Глицерино,1

Обессоленная вода Остальное 5 Приготовленный состав наносят на бумагу-основу аналогично примеру 1, только наносят трехслойное покрытие (масса каждого из слоев составляет (13 ± 1) r/м2 по сухому сополимеру). Дальнейшие операции 0 и испытания бумаги проводят как в примере 1.

П р и м е р 3. Готовят состав для покрытия бумаги-основы аналогично примеру 1.

В 1 кг латекса сополимера винилиденх- 5 лорида с винилхлоридом, содержащего 550 г сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят поверхностно-активное вещество формулы (I) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 7 г (в пересчете на 0 сухое вещество это составляет 0,25% к мае- i се сухого сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 0,5 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,06% к массе сухого 5 сополимера), Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом55

0 Поверхностно- активное вещество формул ы (I)0,14

Глицерин0,03

Обессоленная вода Остальное 5 Приготовленный состав наносят на бумагу-основу аналогично примеру 2. Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят как в примере 1.

П р и м е р 4. Готовят состав для покры- 0 тия бумаги-основы аналогично примеру 1.

В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 550 г сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят поверхностно-активное вещест- 5 во формулы (1) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 7 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,25% к массе сухого сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 0,6 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,06% к массе сухого сополимера). Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом55

Поверхностно- активное вещество формулы (I)0,14

Глицерин0,03

Обессоленная водаОстальное

Приготовленный состав наносят на бумагу-основу с полиэтиленовым покрытием массой 110 г/м2 в виде однослойного покрытия массой 15 г/м . Дальнейшие операции проводят как в примере 1.

П р и м е р 5 (запредельные значения состава покрытия). Готовят состав для по- крытия бумаги-основы аналогично примеру 1. В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 350 г сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят поверхностно-активное вещество формулы (I) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 65 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 3,7% к массе сухого сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 4 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,57% к массе сухого сополимера). Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом34

Поверхностно- активное вещество формулы (I)1,3

Глицерин0,2

Обессоленная водаОстальное

Приготовленный состав наносят на бумагу-основу аналогично примеру 3. Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят как в примере 1.

П р и м е р 6 (запредельные значения состава покрытия). Готовят состав для покрытия бумаги-основы аналогично примеру 1. В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 550 г сополимера (в пересчете на сухое вещество),, вводят поверхностно-активное вещество формулы (I) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 5 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,1 8% к массе сухого сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного раствора в количестве 0,2 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0.02% к массе сухого сополимера). Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Латекс сополимера

винилиденхлорида

с винилхлоридом56

Поверхностно- активное вещество

формулы (I)0,1

Глицерин0,01

Обессоленная вода Остальное

Приготовленный состав наносят на бу- 0 магу-основу аналогично примеру 3. Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят как в примере 1.

Пример 7 (сравнительный). Готовят состав для покрытия бумаги-основы на ос- 5 нове латекса сополимера винилиденхлорида и сложного винилалкилового эфира дикарбоновой кислоты. Состав наносят на бумагу-основу массой 90 г/м2. Дальнейшие операции проводят как в примере 1. 0 Примерб (сравнительный), Готовят состав для покрытия бумаги-основы на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки ВДВХ-65ЕЖ) с содержанием винилхлорида 35 мас.% без 5 дополнительного введения поверхностно- активного вещества и глицерина. Состав наносят на бумагу-основу массой 90 г/м2. Дальнейшие операции проводят как в примере 1.

0 ПримерЭ (сравнительный). Готовят состав на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки ВДВХ-65ЕЖ) с содержанием винилхлорида 35 мае. % без дополнительного введения по- 5 верхностно-активного вещества и глицерина. Состав наносят на бумагу-основу с полиэтиленовым покрытием массой 110 г/м . Дальнейшие операции проводят как в примере 4.

0 ПримерЮ (по прототипу). Готовят состав для покрытия бумаги-основы на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки ВДВХ-65ЕЖ) с содержанием винилхлорида 35 мас.% без 5 дополнительного введения поверхностно- активного вещества и глицерина, используя в качестве пластификатора метил целлюлозу. Состав наносят на бумагу-основу массой 90 г/м2. Дальнейшие операции проводят 0 как в примере 1.

П р и м е р 11 (по прототипу). Готовят состав для покрытия бумаги-основы на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки ВДВХ-65ЕЖ) с 5 содержанием винилхлорида 35 мас.% без дополнительного введения поверхностно- активного вещества и глицерина, используя в качестве пластификатора метилцеллюло- зу. Состав наносят на бумагу-основу с полиэтиленовым покрытием массой 110 г/м2.

Дальнейшие операции проводят как в примере 4,

Результаты испытаний бумаги с полимерными покрытиями приведены в таблице.

Как следует из данных примеров и результатов, приведенных в таблице, жироп- роницаемость бумаги с покрытием предлагаемого состава (имеющей фальцованную поверхность), существенно ниже, чем по прототипу. Эффект снижения жироп- роницаемости (примеры 1-4) наблюдается при введении в композицию поверхностно- активного вещества в количестве 0,25-3,1 % к массе сухого сополимера (глицерин при этом добавляют в количестве 0,06-0,45% к массе сухого сополимера).

Жиропроницаемость при использовании предлагаемого состава, как показано в примерах 1-4, составляет 0-5%. В то время как бумага с покрытием на основе известного состава (пример 7) не дает положительного эффекта (жиропроницаемость составляет 100%). Бумага с покрытием на основе известного состава (примеры 8,9) имеет невысо- кий эффект по сравнению с заявленным составом в указанном интервале концентраций (жиропроницаемость составляет 45%). Использование известного состава по прототипу (примеры 10, 11) не приводит к существенному эффекту снижения жироп- роницаемости (жиропроницаемость составляет 20-42%). Как следует из данных примеров 5, 6 изменение указанного предельного количества компонентов состава - поверхностно-активного вещества и глицерина - в сторону увеличения или уменьшения приводит к значительному падению эффекта (жиропроницаемость возрастает до 35-40%).

Разработана технология изготовления бумаги с поливинилиденхлоридным покрытием для упаковки жиросодержащих продуктов (бумага марки ЛЖ-130 ТУ ОП 13-0279032-08-88). Однако, как показали предварительные испытания опытной партии указанной бумаги, в процессе транспортировки и хранения упакованного продукта

значительная часть упаковок приходит в негодность в результате прожиривания в местах сгибов (образованных при формировании пакетов на автоматах и при сминании упаковки с продуктом).

Использование технического решения по прототипу также не приводит к существенному улучшению.

Изобретение позволит ориентировочно в 2-2,5 раза снять потери упакованной жи- росодержащей продукции при транспортировке и хранении в течение гарантийного срока.

Формула изобретения

Состав для покрытия бумаги-основы, предназначенный для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, включающий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, пластификатор и обессоленную воду, отличающийся тем, что, с целью снижения жиропроницаемости покрытия, состав дополнительно содержит по- верхностно-активное вещество дикалиевую соль диэфира смеси октаглице- ридов элкенилянтарных кислот формулы

еэдоок

СНОШг№С-СЖ пКгп-:

t

Нгп.Д,СНШ(СН2ШШг{ЮО)3СНг {нгСОО{СНгШНСНгСОО)з(Нг

GHOHCHi OOC-pCnHm.j СК2СООК

10,

а в качестве пластификатора - глицерин п следующем соотношении компонентов става, мас,%:

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом35-55

Указанное поверхностно- активное вещество 0,14-1,10 Глицерин0,03-0,16

Обессоленная вода Остальное.

Сущность изобретения заключается в том, что состав, включающий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, пластификатор и воду, дополнительно содержит поверхностно-активное вещество- дикалиевую соль диэфира смеси октаглицеридовалкенил-янтарных кислот, а в качестве пластификатора - глицерин. Состав содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%: латекс 3,5-55; поверхностно-активное вещество 0,14- 1,10; глицерин 0,03-0,16 и вода обессоленная остальное. 1 табл.