Способ изготовления бумаги с прозрачными участками и бумага с прозрачными участками, изготовленная с помощью этого способа



Владельцы патента RU 2639809:

Акционерное общество "ГОЗНАК" (RU)

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги для изготовления банкнот и других ценных документов, требующих повышенной защиты от фальсификации. Способ изготовления бумаги с прозрачными участками заданной формы включает размол волокнистого сырья на основе хлопковых волокон, приготовление суспензии для отлива бумаги, введение в суспензию наполнителя, красителя и вспомогательных добавок, отлив бумажного полотна, нанесение на локальные участи бумаги состава для повышения прозрачности и его отверждение. В качестве наполнителя в суспензию вводят алюмосиликат, характеризующийся средним размером частиц не более 7 мкм, белизной не менее 95%. В качестве красителя вводят темный краситель в количестве не более 0,001 % мас. от веса абсолютно сухого волокна до цветовой координаты L* не менее 90. 2 н.п. ф-лы, 10 пр.

 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги для изготовления банкнот и других ценных документов, требующих повышенной защиты от фальсификации.

Известна композиционная смесь (CN 102926274, 02.13.2013) на основе двуокиси титана, применяемая для изготовления бумаги в качестве наполнителя. Эта смесь состоит из сульфата бария, алюмосиликата, двуокиси титана и диспергирующего агента.

Известна декоративная бумага (ЕР 1627953 А1, 22.02.2006), которая изготовляется из целлюлозных волокон, наполнителей, двуокиси титана и других добавок, причем в качестве наполнителя бумага содержит прокаленный силикат алюминия.

Известен способ (US 3140959 A, 14.07.1964) изготовления бумаги с имитацией водяного знака, в котором участки бумаги, соответствующие рисунку водяного знака, пропитывают раствором термореактивной смолы в органическом растворителе в присутствии отверждающего агента. После испарения растворителя и отверждения термореактивной смолы на бумаге образуются прозрачные участки, имитирующие водяной знак.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ изготовления бумаги (RU 2568398, 20.11.2015) с прозрачными участками заданной формы, который включает размол волокнистого сырья на основе хлопковых волокон, приготовление суспензии для отлива бумаги, введение в суспензию наполнителя, красителя и вспомогательных добавок, отлив бумажного полотна, нанесение на локальные участи бумаги состава для повышения прозрачности и его отверждение.

Недостатком указанного технического решения является то, что при использовании этого способа не удается получить на банкнотной бумаге (далее - бумага) участки с высокой прозрачностью, так как в композиции бумаги в основном используется в качестве наполнителя двуокись титана - наполнитель, характеризующийся высоким показателем преломления (около 2,6). Применение двуокиси титана позволяет придать бумаге непрозрачность до 90% и более, однако при нанесении на такую бумагу состава для повышения прозрачности не удается получить окно с достаточно высокой прозрачностью.

Для решения этой проблемы на бумаге в процессе ее изготовления на бумагоделательной машине формируют локальные участки меньшей толщины (RU 2568398, 20.11.2015). Однако наличие этих локальных участков приводит к существенному ослаблению прочности бумаги, что сказывается на износостойкости готового печатного изделия. Кроме того, при резке и запечатывании бумаги с локальными участками меньшей толщины наблюдаются проблемы, связанные с образованием заломов и морщин.

В сравнении с этим частичная или полная замена двуокиси титана в композиции бумаги наполнителем с меньшим показателем преломления позволяет повысить прозрачность бумаги на участках нанесения состава для повышения прозрачности. Однако в этом случае затруднительно изготовить бумагу с непрозрачностью 90% и более. Кроме того, при замене двуокиси титана другими наполнителями приходится сильно увеличивать их содержание в композиции бумаги (до 10% и более от веса абсолютно сухого волокна), что способствует повышению зольности и ухудшению физико-механических свойств бумаги.

Задача, решаемая изобретением - повышение прозрачности бумаги на участках нанесения состава для повышения прозрачности, при одновременном сохранении высокой исходной непрозрачности, а также хороших физико-механических свойств бумаги.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления бумаги с прозрачными участками заданной формы, включающем размол волокнистого сырья на основе хлопковых волокон, приготовление суспензии для отлива бумаги, введение в суспензию наполнителя, красителя и вспомогательных добавок, отлив бумажного полотна, нанесение на локальные участи бумаги состава для повышения прозрачности и его отверждение, согласно изобретению в качестве наполнителя в суспензию вводят алюмосиликат, характеризующийся средним размером частиц не более 7 мкм, белизной не менее 95%, а в качестве красителя вводят темный краситель в количестве не более 0,001% мас. от веса абсолютно сухого волокна до цветовой координаты L* не менее 90.

Предложена бумага с прозрачными участками, изготовленная заявленным способом.

Алюмосиликаты по своему химическому строению являются природными или синтетическими силикатами, содержащими в составе сложных анионов атомы алюминия и кремния, и представляют собой высокодисперсные пигменты белого цвета, которые находят широкое применение в целлюлозно-бумажном производстве.

Белизна алюмосиликатов зависит от способа производства, химического состава и содержания примесей. Наиболее высокой степенью белизны обычно характеризуются синтетические алюмосиликаты, не содержащие примесей железа и т.д. В способе изобретения необходимо применять алюмосиликаты с белизной не менее 95%, так как при использовании алюмосиликатов с меньшей белизной в процессе окрашивания бумаги наблюдается существенное снижение ее белизны. Алюмосиликаты необходимо добавлять в бумагу в количестве не более 5% или, что более предпочтительно, не более 2% от веса абсолютно сухого волокна. В частном случае совместно с алюмосиликатами можно использовать двуокись титана, при содержании последней в композиции бумаги не более 1% или, что более предпочтительно, не более 0,5% от веса абсолютно сухого волокна. Средний размер частиц алюмосиликатов предпочтительно должен быть не более 7 мкм. В случае если средний размер частиц алюмосиликатов превышает 7 мкм, наблюдается ухудшение некоторых физико-механических характеристик бумаги: уменьшается прочность на излом при многократных перегибах, увеличивается воздухопроницаемость бумаги и т.д.

В качестве алюмосиликатов в изобретении применяют товарные продукты торговой марки ZEOLEX производства Huber engineered materials, а также товарные продукты торговой марки SIPERNAT производства Evonik Resource Efficiency GmbH. Например, можно использовать алюмосиликатные пигменты ZEOLEX 123, SIPERNAT 350, SIPERNAT 820А и другие. При совпадении свойств в изобретении можно применить алюмосиликатные пигменты других производителей. В частном случае в изобретении можно использовать в качестве алюмосиликатных пигментов разновидности каолина с высокой степенью очистки (содержание Fe2O3<1%).

Цветовая координата L* характеризует изменение светлоты и определяется с помощью спектрофотометра Elrepho 3300 производства «Datacolor International» (Швейцария). Измерение осуществляют на основании известного метода измерений цветовых характеристик бумаги СТД ГОЗНАК МВИ 02.03.0019-2014, который заключается в определении координат цвета образца бумаги в системе CIELAB (L*,a*,b*) и цветового различия ΔEab между измеряемым и эталонным образцами бумаги при источнике освещения D65 и стандартном наблюдателе 10°.

Белизну алюмосиликатов определяют по ГОСТ 16680-79 с помощью метода, который основан на измерении коэффициента отражения поверхности испытуемого образца. В этом методе за показатель белизны принимают коэффициент отражения поверхности в синей области спектра при эффективной длине волны 457 нм, измеренный по отношению к коэффициенту отражения абсолютного отражателя, принимаемому за 100%.

Под термином «окрашивание» в изобретении подразумевается подцветка бумаги, которая обычно используется для устранения желтизны или придания бумаге определенного цветового оттенка. При подцветке в бумагу вводится существенно меньшее количество красителей, чем при окрашивании (обычно не более 0,1% от веса абсолютно сухого волокна).

Под термином «темный краситель» подразумевается серый или черный красители, а также смеси цветных красителей, дающие при смешении серый цвет. Такие смеси можно приготовить, например, комбинируя между собой красители дополнительных цветов: желтый и фиолетовый, оранжевый и синий, бирюзовый и красный и другие, а также стехиометрические смеси желтого, голубого и пурпурного красителей. В частном случае для окрашивания бумаги можно использовать темно-синий, темно-фиолетовый, темно-зеленый, темно-коричневый красители и т.д.

Красители могут быть прямые, основные, кислотные и дисперсные. В способе изобретения наиболее предпочтительно применять прямые красители, обладающие хорошей светостойкостью и устойчивостью к воде, мылу и поту. Причем содержание красителей в бумаге должно быть не более 0,001% от веса абсолютно сухого волокна, так как при большем содержании красителя наблюдается существенное снижение белизны бумаги. Например, в способе изобретения для окрашивания бумаги применяют прямой диазотемно-серый X, прямой черный 2С, прямой черный К или другие красители с аналогичными характеристиками.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Производят размол волокнистого сырья, состоящего в основном из хлопковых волокон, и готовят бумажную массу. В приготовленную бумажную массу добавляют в качестве наполнителя, по крайней мере, один алюмосиликат. Кроме того, в бумажную массу вводят добавки для повышения прочности бумаги в сухом и мокром состоянии (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, альгинат натрия, крахмал, полиамид(амин)эпихлоргидринная смола) и при необходимости, вещества для внутримассной проклейки бумаги (димеры алкилкетена и т.д.).

Окрашивание бумаги может осуществляться в массе или с поверхности.

При окрашивании бумаги в массе раствор красителя подается в массный бассейн, и осуществляется осаждение красителя на волокнах в процессе перемешивания. С целью улучшения окрашивания в бумажную массу в этом случае можно вводить закрепители и другие вспомогательные добавки. В обратном случае, при окрашивании бумаги с поверхности, краситель совместно с другими добавками растворяют в составе для поверхностной проклейки бумаги.

Бумагу изготавливают на круглосеточной или плоскосеточной бумагоделательной машине. В процессе изготовления предварительно подсушенное бумажное полотно обрабатывают в клеильном прессе или пропиточной ванне составом для поверхностной проклейки бумаги, содержащем поливиниловый спирт (при необходимости состав может содержать пластификаторы, пеногасители, биоцидные добавки и другое).

На следующем этапе на изготовленной бумаге получают прозрачные участки определенной формы за счет нанесения так называемых составов для повышения прозрачности. В качестве этих составов можно использовать известные из области техники составы для имитации водяных знаков. Например, с этой целью можно применить составы для повышения прозрачности, которые подробно описаны в следующих документах: US 3085898 (16.04.1963), US 3288628 (29.11.1966), US 3985927 (12.10.1976), GB 1489084 (19.10.1977), US 4919044 (24.04.1990), US 5118526 (02.07.1992), US 2014/0178589 (26.06.2014). В частном случае в изобретении можно применить составы, разработанные заявителем и подробно описанные в документе RU 2568398, 20.11.2015. Эти составы представляют собой растворы в органическом растворителе глицидиловых эфиров моно- и полиатомных спиртов и могут наноситься на заданные участки бумаги глубоким, трафаретным или флексографским способами печати.

Далее заявленный способ подробно объясняется на следующих примерах.

Пример 1

На листоотливном аппарате изготовили известным способом по технологии банкнотной бумаги отливки массой 90 г/м2, используя в качестве наполнителя алюмосиликатный пигмент SIPERNAT 820А (белизна 95,1%, средний размер частиц - 6,4 мкм), взятый в количестве 5% от веса абсолютно сухого волокна.

Пример 2

Так же, как в примере 1, только вместо алюмосиликатного пигмента SIPERNAT 820А использовали алюмосиликатный пигмент SIPERNAT 350 (белизна 95%, средний размер частиц - 4,7 мкм).

Пример 3

Так же, как в примере 1, только вместо алюмосиликатного пигмента SIPERNAT 820А использовали алюмосиликатный пигмент ZEOLEX 123 (белизна 96%, средний размер частиц - 4,9 мкм).

Пример 4

Так же, как в примере 1, только перед отливом в бумажную массу добавляли и осаждали на волокнах краситель прямой диазотемно-серый X, изменяя его содержание в бумаге в пересчете на вес абсолютно сухого волокна.

Пример 5

Так же, как в примере 2, только перед отливом в бумажную массу добавляли и осаждали на волокнах краситель прямой диазотемно-серый X, изменяя его содержание в бумаге в пересчете на вес абсолютно сухого волокна.

Пример 6

Так же, как в примере 3, только перед отливом в бумажную массу добавляли и осаждали на волокнах краситель прямой диазотемно-серый X, изменяя его содержание в бумаге в пересчете на вес абсолютно сухого волокна.

Пример 7 (прототип)

На листоотливном аппарате изготовили известным способом по технологии банкнотной бумаги отливки массой 90 г/м2, содержащие в качестве наполнителя двуокись титана (белизна 92,5%, средний размер частиц - 0,5 мкм), взятую в количестве 5% от веса абсолютно сухого волокна.

Пример 8

На все образцы бумаги нанесли с помощью резинового штампа в количестве от 18 г/м2 до 20 г/м2 состав для повышения прозрачности, состоящий из раствора меламиноформальдегидной смолы в диметилформамиде. Состав отверждали 1 минуту при 120°C, а затем три дня при температуре 20-22°C. После отверждения состава определили непрозрачность бумаги на участках нанесения состава.

Пример 9

Так же, как в примере 8, только для нанесения на бумагу использовали раствор эпоксидной смолы в этиленгликоль моноэтиловом эфире в присутствии отвердителя.

Пример 10

Так же, как в примере 8, только для нанесения на бумагу использовали раствор триглицидилового эфира полиоксипропилентриола в этилацетате в присутствии отвердителя.

Пояснение к примерам

Для всех образцов бумаги (примеры 1-7) определили цветовую координату L*, белизну (ИСО 2470) и непрозрачность (ИСО 2471). При этом бумага, содержащая в качестве наполнителя двуокись титана (пример 7), показала следующие оптические характеристики: непрозрачность - 90%, цветовая координата L* - 96, белизна - 87%.

Бумага с алюмосиликатами, изготовленная в соответствии с примерами 1-3, показала непрозрачность от 84 до 86%, цветовую координату L* от 95 до 96, белизну от 84 до 86%. После нанесения состава (примеры 8-10) непрозрачность локальных участков на этой бумаге получилась на 20% меньше, чем у бумаги, содержащей двуокись титана (пример 7).

В сравнении с этим на окрашенной бумаге с алюмосиликатами (примеры 4-6) в зависимости от содержания красителя оптические характеристики изменялись следующим образом: непрозрачность от 89 до 95%, цветовая координата L* от 92 до 88, белизна от 83% до 73%.

После нанесения на эту бумагу составов для повышения прозрачности (примеры 8-10) непрозрачность локальных участков получилась на 15-18% меньше, чем у бумаги с двуокисью титана (пример 7). Причем наилучший результат с точки зрения белизны, исходной непрозрачности бумаги и непрозрачности локальных участков после нанесения состава наблюдался при содержании красителя в бумаге не более 0,001% (в пересчете на абсолютно сухое волокно) и цветовой координате L* не менее 90.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить на бумаге, по сравнению с известным уровнем техники, участки с более высокой прозрачностью при одновременном сохранении исходной высокой непрозрачности бумаги. Результат достигается за счет использования в бумаге в качестве наполнителя алюмосиликатов, а также за счет окрашивания бумаги в процессе ее изготовления до цветовой координаты L* не менее 90. Причем наилучший эффект от заявленного способа изобретения наблюдается на бумагах для банкнот, которые характеризуются высокой непрозрачностью (до 90% и более).

1. Способ изготовления бумаги с прозрачными участками заданной формы, включающий размол волокнистого сырья на основе хлопковых волокон, приготовление суспензии для отлива бумаги, введение в суспензию наполнителя, красителя и вспомогательных добавок, отлив бумажного полотна, нанесение на локальные участи бумаги состава для повышения прозрачности и его отверждение, отличающийся тем, что в качестве наполнителя в суспензию вводят алюмосиликат, характеризующийся средним размером частиц не более 7 мкм, белизной не менее 95%, а в качестве красителя вводят темный краситель в количестве не более 0,001% мас. от веса абсолютно сухого волокна до цветовой координаты L* не менее 90.

2. Бумага с прозрачными участками заданной формы, полученная способом, охарактеризованным в п. 1.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение предлагает водные суспензии с улучшенной реологической устойчивостью при температуре выше 65°С. Данные суспензии включают содержащий карбонат кальция материал и по меньшей мере один гребнеобразный полимер.

Изобретение относится к многослойному впитывающему листу, содержащему целлюлозное волокно, пригодное для бумажных полотенец и салфеток. Продукт в виде многослойной салфетки или многослойного полотенца содержит по меньшей мере одно полученное мокрой выкладкой полотно, изготовленное способом ленточного крепирования, причем по меньшей мере одно полученное мокрой выкладкой полотно содержит от 20 до 60 мас.% фибриллированных регенерированных целлюлозных микроволокон и от 40 до 80 мас.% происходящих из древесной пульпы бумагообразующих волокон, при этом данное по меньшей мере одно полученное мокрой выкладкой полотно имеет сформированные в нем: (i) множество обогащенных волокнами полых куполообразных областей, выступающих из верхней стороны по меньшей мере одного полученного мокрой выкладкой полотна, причем полые куполообразные области имеют боковую стенку, образованную вдоль по меньшей мере их переднего края, при этом боковая стенка имеет локальный базовый вес, который превышает средний базовый вес по меньшей мере одного полученного мокрой выкладкой полотна; (ii) соединяющие области, образующие сеть, соединяющую полые куполообразные области по меньшей мере одного полученного мокрой выкладкой полотна, причем соединяющие области имеют локальный базовый вес, который является более низким, чем локальный базовый вес полых куполообразных областей; и (iii) переходные зоны с консолидированными волокнистыми областями, которые переходят из соединяющих областей в полые куполообразные области, распространяясь вверх и внутрь из соединяющих областей в боковые стенки полых куполообразных областей.

Изобретение относится к упаковочному материалу для упаковки, которую для увеличения сроков хранения после заполнения и герметизации подвергают термической обработке при повышенной температуре и высокой относительной влажности, предпочтительно, при высоком давлении, снабженному декоративным графическим изображением.

Изобретение относится к эмульсии для проклеивания бумаги, включающей проклеивающий агент на основе малеинированного растительного масла, который представляет собой малеинированный триглицерид и в котором по меньшей мере 50 масс.% от общего содержания жирных кислот в триглицеридах являются мононенасыщенными.
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, к составу массы для производства мелованных сортов бумаги, требующих высокого качества бумаги-основы, в частности может использоваться при получении легкой мелованной бумаги.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для использования в производстве печатных видов бумаги аэродинамическим способом формования с целью повышения индекса прочности бумаги, увеличения удержания наполнителя в полотне бумаги и улучшения оптических свойств бумаги.

Изобретение относится к производству бумаги различного назначения с использованием нанофибриллированной целлюлозы, модифицированной наноразмерными частицами пигментов, и может использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности.
Изобретение относится к способу получения целлюлозного продукта. Способ включает обеспечение волокносодержащей суспензии, в которой, по меньшей мере, примерно 60 мас.% волокон являются целлюлозными волокнами, и обезвоживание суспензии на проволочной сетке с формованием целлюлозного волокнистого холста.

Изобретение относится к пористым волокнистым продуктам на основе целлюлозных или древесных волокон. Предложен пористый волокнистый продукт, содержащий целлюлозные или древесные волокна, между которыми с помощью связующего, выбранного из двуокиси кремния, квасцов или альдегида, прикреплены частицы структурного наполнителя.
Изобретение относится к производству картона-основы для мелования и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности. .
Изобретение относится к золю, содержащему частицы на основе диоксида кремния, его производству и применению. .
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к способам изготовления мешочной бумаги, а также к мешочной бумаге с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Изобретение относится к области защиты от подделки и может быть использовано для маркировки, идентификации полиграфической продукции, например ценных бумаг, удостоверяющих документов.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству бумаги для изготовления банкнот и других ценных документов, требующих повышенной защиты от фальсификации. Способ изготовления бумаги с прозрачными участками заданной формы включает размол волокнистого сырья на основе хлопковых волокон, приготовление суспензии для отлива бумаги, введение в суспензию наполнителя, красителя и вспомогательных добавок, отлив бумажного полотна, нанесение на локальные участи бумаги состава для повышения прозрачности и его отверждение. В качестве наполнителя в суспензию вводят алюмосиликат, характеризующийся средним размером частиц не более 7 мкм, белизной не менее 95. В качестве красителя вводят темный краситель в количестве не более 0,001 мас. от веса абсолютно сухого волокна до цветовой координаты L* не менее 90. 2 н.п. ф-лы, 10 пр.

Наверх