Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУМАГИ С ПОВЕРХНОСТИ

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.%:

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.