Результат интеллектуальной деятельности: Состав для базового слоя термочувствительной бумаги

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, к составам для предварительного покрытия бумажного листа и может быть использовано при изготовлении термочувствительной бумаги.

Известен состав для нанесения на бумагу основу при получении термочувствительной бумаги (RU №2370375, B41M 5/40, опубл. 20.10.2009). Сущность изобретения в том, что при формировании термочувствительной бумаги на бумажную основу сначала наносится так называемый базовый слой, а затем активный слой. Базовый слой состоит из органического водорастворимого связующего и пигментного составляющего. Пигментное составляющее содержит обожженный каолин или обожженный бентонит и небольшое количество добавки, повышающей пористость базового слоя, например, бентонит, обработанный минеральной кислотой.

Обжиг разрушает кристалличность водного каолина или бентонита и делает каолин или глину по существу аморфными, что повышает сыпучесть данного продукта. Обжиг указанных веществ обычно происходит после нагрева до температур в диапазоне приблизительно от 700 до приблизительно 1200°C в течение достаточного периода времени. При этом используют вертикальные и горизонтальные вращающиеся обжиговые печи. Кислотная обработка включает контакт глины с некоторым количеством минеральной кислоты для получения по существу аморфной глины.

В качестве водорастворимого связующего используют общепринятые химические продукты, такие как крахмалы, гидроксиэтилцеллюлозу, метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, желатин, казеин и т.д.

Основным недостатком известного способа является то, что подготовка пигмента, каолина или глины, для базового слоя требует дополнительных трудозатрат. Выражается это в том, что указанные компоненты необходимо прокаливать при повышенной температуре 700-1200°C достаточно продолжительное время для получения целевого продукта - обожженного каолина или глины. Полученный обожженный каолин используется в аморфной форме, что сопряжено с его высокой степенью пылимости и отрицательным воздействием на обслуживающий персонал при подготовке состава для нанесения на бумагу основу.

В качестве ближайшего аналога предлагаемому техническому решению выбрано изобретение (RU №2324782, D21H 19/38, опубл. 20.05.2008). Сущность его состоит в том, что процесс облагораживания волокнистого материала осуществляют пигментом, содержащим смесь сульфоалюмината кальция и каолина при их массовом соотношении от 10:90 до 40:60 соответственно, а модификацию осуществляют крахмалом или поливиниловым спиртом, при содержании в ней крахмала 3,0-5,0 мас.ч. или поливинилового спирта 0,5-1,5 мас.ч. от общей массы сульфоалюмината кальция и каолина, а в качестве водорастворимого связующего состав содержит крахмал при следующем соотношении, компонентов, мас.%:

Пигмент 100

Крахмал 25-50

Однако известный состав не обеспечивает оптимальных значений показателей качества по пористости базового слоя при получении термочувствительной бумаги, что отражается на низком значении показателя воздухопроницаемости.

Новым положительным результатом при использовании предлагаемого изобретения является более высокая степень показателя воздухопроницаемости при формировании базового слоя при получении термочувствительной бумаги.

Технический положительный результат достигается тем, что предлагаемый состав для базового слоя термочувствительной бумаги содержит неорганический пигмент состоящий из смеси соли сульфоалюмината и каолина, модифицированной органической добавкой, и водорастворимое связующее, согласно изобретению, неорганический пигмент содержит в качестве соли сульфоалюмината смесь сульфоалюмината кальция и сульфоалюмината магния при их массном соотношении от 2:8 до 8:2, соответственно, а в качестве модифицирующей органической добавки используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы в количестве 2,0-4,0% от веса общей массы пигмента и модификацию проводят в присутствии наноразмерных частиц, в качестве которых используют соединения алюминия или кальция или их смеси в количестве от 1,0 до 2,0% от общей массы пигмента, а качестве водорастворимого связующего состав содержит поливиниловый спирт в количестве 20-30% от веса общей массы пигмента.

В составе для базового слоя термочувствительной бумаги в качестве соединений алюминия или кальция используют оксид алюминия, гидроокись алюминия, метагидроксид алюминия и оксид кальция.

Состав для базового слоя термочувствительной бумаги получают следующим образом. В реактор-смеситель подают заданное количество воды, содержащей в растворенном виде расчетное количество модификатора - натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы и порошок наноразмерных частиц. Затем при интенсивном перемешивании в реактор постепенно вводят в виде порошков или дисперсий заданное количество гидроксида кальция или магния и каолина, смесь перемешивают и добавляют нужное количество раствора сульфата алюминия.

После завершения подачи всех веществ в реактор-смеситель продолжают интенсивное перемешивание в течение не менее 20 минут. Получают дисперсию пигмента, модифицированного натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы в присутствии наноразмерных частиц. В качестве наноразмерных частиц используют оксид алюминия, метагидроксид алюминия, гидроокись алюминия или оксид кальция в количестве 1,0-2,0% от общей массы пигмента.

Далее в реактор-смеситель подается в виде водного раствора необходимое расчетное количество поливинилового спирта и смесь перемешивается несколько минут. В результате получается состав с концентрацией сухих веществ 15-20% для создания базового слоя между бумагой основой и активным слоем при изготовлении термочувствительной бумаги.

Состав для базового слоя термочувствительной бумаги может содержать различные вспомогательные добавки, например диспергатор, оптический отбеливатель, пеногаситель. При этом указанное выше соотношение основных компонентов состава не изменяется.

Состав для базового слоя термочувствительной бумаги можно наносить на бумажную основу с использованием различных устройств, например ракелей, шабера, тем самым изменяя толщину наносимого слоя.

Базовый состав наносился на бумажную основу и высушивался. В таблице приведены расходные значения компонентов состава по заявленному изобретению и по прототипу.

Данные таблицы свидетельствуют, что изобретение позволяет достичь поставленной цели за счет того, что замена части сульфоалюмината кальция на сульфоалюминат магния способствует увеличению пористости базового слоя при получении термочувствительной бумаги, поскольку кристаллы сульфоалюмината магния по своей химической природе меньшего размера по сравнению с кристаллами сульфоалюмината кальция. При одной и той же массе составной части пигмента количество кристаллов сульфоалюмината магния будет значительно больше, чем кристаллов сульфоалюмината кальция. При модификации пигмента натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы каждый кристалл пигмента обволакивается ею, и при последующей сушке получается менее упакованный пигментный слой или более пористый.

Наноразмерные неорганические частицы, равномерно распределенные в реакционной смеси пигмента и модифицирующего агента - натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, активируют процесс их взаимодействия и одновременно, обладая большой удельной поверхностью, например нанопорошок оксида алюминия имеет удельную поверхность, равную 400-600 м²/г, способствуют формированию более пористого базового слоя при получении термочувствительной бумаги.