Неплесневеющая бумага и гипсовая панель, противомикробное бумажное покрытие и связанные способы
Владельцы патента RU 2674428:
ЮНАЙТЕД СТЭЙТС ДЖИПСУМ КОМПАНИ (US)
Изобретение относится к неплесневеющей бумаге, способу ее изготовления, композиции противомикробного покрытия и гипсовой панели. На по меньшей мере одну поверхность неплесневеющей бумаги нанесено противомикробное покрытие, содержащее от 1% до 10% по массе полимеризованного силоксана и от 1% до 10% по массе водонерастворимого фунгицида. Фунгицид выбран из группы, состоящей из 3-йод-2-пропинилбутилкарбамата, пиритиона цинка, оксида цинка, азоксистробина, тиабендазола, октилизотиазолина, дихлороктилизотиазолина, диметилдитиокарбамата цинка, бензимидазола, 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевины и их комбинации. Причем противомикробное покрытие содержит частицы фунгицида в диапазоне 1 - 30 мкм. Обеспечивается улучшение стойкости к образованию плесени. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 3 пр.
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет на основании заявки на патент США №14/095499, поданной 3 декабря 2013 года, и предварительной заявки на патент США №61/858698, поданной 26 июля 2013 года, которые в полном объеме включены в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к бумаге, стойкой к микробному росту. Также предложена композиция для нанесения противомикробного покрытия. Кроме того, изобретение относится к способам изготовления неплесневеющей бумаги и гипсовых панелей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Гипсовые плиты, также известные как гипсовые панели, гипсокартон и обшивочные листы, являются популярными строительными материалами со свойствами, необходимыми для применения в закрытых помещениях. Изготовление гипсовых плит включает получение гипсового сердечника из строительного раствора, содержащего полугидрат сульфата кальция, воду и добавки. Указанный строительный раствор непрерывно подают на конвейер и зажимают между двух обшивочных листов бумаги. Один лист бумаги называют облицовочным листом и другой лист бумаги называют задним листом. Каждый из двух листов бумаги имеет две стороны или поверхности. Одна сторона представляет собой обратную сторону или сторону соединения, находящуюся в контакте с гипсовым строительным раствором, и известна как «нижняя или обратная сторона бумаги». Другая сторона каждого бумажного листа, которая не находится в контакте с гипсовым строительным раствором, известна как «верхняя или лицевая сторона». Полученную в результате сборную конструкцию формуют в виде панели. Полугидрат сульфата кальция реагирует с водой с превращением полугидрата в матрицу взаимосвязанных кристаллов дигидрата сульфата кальция, что приводит к схватыванию и отверждению строительного раствора. В результате получают непрерывную ленту затвердевшего материала. Такая непрерывная лента движется на конвейере до тех пор, пока обожженный гипс не схватится в достаточной степени, чтобы выдержать обработку и удаление с конвейера. Далее непрерывную гипсовую ленту нарезают на куски подходящей длины и затем излишек воды, который не является необходимым для гидратации обожженного гипса, испаряют из гипсовой панели в обжиговой печи, в которой панель подвергают воздействию высокой температуры.
Микробный рост предпочитает среды, в которых споры находят влагу и питательные вещества, необходимые для метаболизма. Водяной пар и споры являются неизбежными компонентами в окружающих средах, в которых применяют гипсовые панели. Помимо влаги, которая присутствует в окружающей среде, продукты, применяемые при строительстве внутренних помещений, иногда соприкасаются с водой вследствие просачивания, протекающих крыш или труб, затопления, конденсации и т.п. Такие воздействия происходят при отсутствии каких-либо нарушений при изготовлении или применении гипсовых плит.
Обшивочные бумажные листы для гипсовых панелей, также известные как облицовочные материалы, обшивочный материал, бумажные облицовочные материалы и т.п., получают с применением технологии бумажного производства, которая начинается с получения жидкой массы волокон, состоящей из бумажных отходов, химических добавок и воды. Бумажные отходы отделяют от загрязняющих веществ, превращают в волокнистую массу, загущают, очищают и затем дренируют через сито с получением мата из волокон произвольной ориентации. Дополнительное количество воды удаляют путем прессования мата или применения отсасывания. Неформально, «мокрая часть» относится к процессу изготовления бумаги перед удалением воды из жидкой массы с последующим формованием бумаги и прессованием. Стадию указанного процесса после прессования с получением рулона называют «сухой частью». После дренирования и прессования указанный мат перемещают через секцию сушильного устройства, где испаряют оставшуюся воду. Затем лист бумаги подвергают обработке в каландре, в котором происходит увеличение содержание влаги (4-9%) и полировка поверхности волокнистого листа.
Были предприняты попытки изготовить гипсовые плиты, стойкие к микробному росту, путем введения биоцида, такого как соль пиритиона, в гипсовый сердечник, облицовочные материалы или и туда и сюда, как описано в патенте США №6893752, озаглавленном «Mold Resistant Gypsum Panel and Method of Making Same», включенном в настоящий документ посредством ссылки. Однако было доказано, что получение неплесневеющей бумаги, подходящей для применения в гипсовой панели, является трудным и дорогостоящим процессом. В способах, известных ранее в данной области техники, водорастворимый или диспергируемый биоцид добавляют во время мокрой части процесса изготовления бумаги. В этом случае основная масса биоцида терялась во время стадии формования, при которой воду дренируют и выдавливают из бумажного мата. Оставшийся биоцид дополнительно разлагается на стадии в сушильном устройстве на бумажной фабрике и в печи для обжига плит. Таким образом, остается постоянная потребность в получении бумаги, которая удерживает фунгицид в количестве, достаточном для подавления микробного роста.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложена неплесневеющая бумага, которая удерживает активный фунгицид в количестве, достаточном для подавления роста микробов, таких как, например, плесень и милдью. Предложен способ получения неплесневеющей бумаги с противомикробным покрытием, а также способ нанесения покрытия на лист бумаги. Кроме того, описана гипсовая панель с улучшенными противомикробными свойствами и способ изготовления такой панели.
В одном из вариантов реализации изобретения предложена неплесневеющая бумага, по меньшей мере одна поверхность которой покрыта противомикробным покрытием, содержащим полимеризованный силоксан и фунгицид. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, фунгицид может содержать по меньшей мере одно из следующих соединений: 3-йод-2-пропинилбутилкарбамат, пиритион цинка, оксид цинка, азоксистробин, тиабендазол, октилизотиазолин, дихлороктилизотиазолин, диметилдитиокарбамат цинка, бензимидазол, 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевину.
Различные сорта бумаги, в том числе манильскую бумагу и бумагу Newslined, можно сделать неплесневеющими путем каландрования с применением противомикробной композиции, содержащей полимеризованный силоксан и по меньшей мере один фунгицид, такой как 3-йод-2-пропинилбутилкарбамат, пиритион цинка, оксид цинка, азоксистробин, тиабендазол, октилизотиазолин, дихлороктилизотиазолин, диметилдитиокарбамат цинка, бензимидазол, 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевина. Подходящие противомикробные композиции включают композиции, в которых частицы фунгицида больше 1 микрона, но меньше 30 микрона. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения композиция для нанесения противомикробного покрытия дополнительно содержит связующее вещество, в том числе такие связующие вещества, как карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт, стирольные акриловые латексы, стирол-бутадиеновый полимер, казеин и крахмалы.
Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения также описана гипсовая панель, стойкая к образованию плесени и милдью. Указанную панель изготавливают путем размещения гипсового сердечника между двух неплесневеющих листов бумаги, полученной путем нанесения на по меньшей мере одну сторону листов бумаги композиции противомикробного покрытия, содержащей полимеризованный силоксан и фунгицид. Гипсовая панель содержит гипсовый сердечник, расположенный между двух листов бумаги, передним листом бумаги и задним листом бумаги, при этом каждый из двух листов бумаги имеет лицевую сторону и нижнюю сторону, причем гипсовый строительный раствор находится вблизи нижних сторон, а лицевые стороны покрыты композицией для нанесения противомикробного покрытия.
Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения также описан способ изготовления неплесневеющей многослойной бумаги, включающий: подачу бумаги в каландр; подачу в каландр композиции для нанесения противомикробного покрытия, содержащей от 1% до 10% неионного полимеризованного силоксана и от 1% до 10% водонерастворимого фунгицида, выбранного из группы, состоящей из 3-йод-2-пропинилбутилкарбамата, пиритиона цинка, оксида цинка, азоксистробина, тиабендазола, октилизотиазолина, дихлороктилизотиазолина, диметилдитиокарбамата цинка, бензимидазола, 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевины и их комбинации; и нанесение композиции противомикробного покрытия на по меньшей мере одну поверхность бумаги с помощью каландра.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показано, что стойкость гипсовой панели к образованию плесени улучшается при применении водонерастворимого фунгицида; и
На фиг. 2 показано, что стойкость гипсовой панели к образованию плесени улучшается при изменении размера частиц водонерастворимого фунгицида.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В неплесневеющих гипсовых панелях можно использовать различные сорта бумаги, в том числе сорта, описанные в публикации заявки на патент США 2012/0088114 «Mold-resistant gypsum panel», идеи которой включены в настоящий документ посредством ссылки.
Подходящая бумага также включает манильскую бумагу или обклеечную бумагу с гладким каландрированным покрытием и бумагу Newslined или бумагу обратной стороны листа (back paper) с более грубым покрытием. Оба сорта бумаги являются многослойными и содержат по меньшей мере один слой лайнера и несколько слоев наполнителя. Для манильской бумаги в слоях лайнера обычно используют вторичную бумагу из лиственной целлюлозы с более короткими волокнами по сравнению со слоями наполнителя, в которых применяют более длинные волокна. Более короткая длина волокна из лиственной целлюлозы обеспечивает более гладкую поверхность для окрашивания и декорирования. Бумага Newslined обычно содержит тот же тип волокна в слое лайнера, который применяют в слоях наполнителя.
Неожиданно было установлено, что различные виды бумаги можно сделать неплесневеющими. Такие виды бумаги включают, но не ограничиваются ими, многослойную бумагу, содержащую по меньшей мере один слой лайнера и по меньшей мере один слой наполнителя. Кроме того, такие виды бумаги включают, но не ограничиваются ими, манильскую бумагу и бумагу сорта Newslined.
В описании настоящего изобретения термин «неплесневеющая» бумага применяется в его широком значении и включает любую бумагу, которая удерживает фунгицид в количестве, достаточном для полного или частичного подавления, замедления или предотвращения микробного роста. Термин «микробный рост» также используется широко и включает рост бактерий, грибов, дрожжей, плесени, милдью, водорослей и т.п. Термин «противомикробный» применяется широко и означает противомикробный, противогрибковый, противодрожжевой и т.п. Кроме того, все процентные содержания, приведенные в описании настоящего изобретения, рассчитаны по массе. Стойкость бумаги к образованию плесени можно определить с помощью стандартного испытания на стойкость к росту плесени на поверхности внутренних покрытий в климатической камере, известного как стандартное испытание на стойкость к образованию плесени ASTM D3273-12. Согласно данному стандарту бумагу относят к неплесневеющей, если она получает оценку 8 (от 11 до 20% поверхности повреждено и покрыто плесенью, в дальнейшем просто порча), 9 (от 1 до 10% порчи) или 10 (0% порчи) в испытаниях ASTM D3273-12, при которых бумагу подвергают воздействию почвы, инокулированной плесенью. Это же стандартное испытание ASTM D3273-12 можно использовать для определения стойкости к образованию плесени гипсовой панели. Согласно такому стандарту гипсовую панель относят к неплесневеющей, если она получает оценку 8 (от 11 до 20% порчи), 9 (от 1 до 10% порчи) или 10 (0% порчи).
По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения неплесневеющую бумагу изготавливают с применением вторичных материалов, в том числе вторичной газетной бумаги. В дальнейшем такие вторичные материалы называют газетной бумагой (News). Указанная бумага может содержать вплоть до 100% газетной бумаги. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения указанная бумага состоит из 70% волокон газетной бумаги и 30% волокон форзацной бумаги, которые представляют собой короткие волокна с длиной в диапазоне от 0,8 до 1,5 мм, и с содержанием минеральных веществ обычно от 20 до 25%. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения неплесневеющая бумага может содержать до 80% волокон газетной бумаги и 20% волокон форзацной бумаги. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения неплесневеющая бумага может содержать до 90% волокон газетной бумаги и 10% волокон форзацной бумаги. Лайнер для бумаги обратной стороны листа может представлять собой старые гофрированные контейнеры (ОСС) или отходы двухслойной крафт-бумаги (DLK). Волокна таких бумажных отходов обычно содержат 2/3 волокон с длиной в диапазоне от 2,5 до 3,6 мм в случае крафт-лайнеров из хвойной древесины, и 1/3 волокон с длиной в диапазоне от 0,8 до 1,5 мм для для среднего слоя из твердой древесины между лайнерами.
Неплесневеющую бумагу получают путем нанесения противомикробного покрытия на по меньшей мере одну или обе из двух сторон бумаги (лицевую и нижнюю) во время стадии в каландре. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения неплесневеющую бумагу изготавливают таким образом, что покрытие наносят на обе стороны. Согласно другим вариантам реализации изобретения покрытие наносят только на одну сторону. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения покрытие наносят только на лицевую сторону бумаги. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения покрытие наносят только на нижнюю сторону бумаги. Согласно другим вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие наносят на обе стороны бумаги: лицевую и нижнюю стороны.
По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения противомикробная композиция содержит полимеризованный силоксан и фунгицид. В составе противомикробного покрытия можно использовать различные фунгициды. Особенно предпочтительными являются фунгициды, нерастворимые в воде или только плохо растворимые в воде. В описании настоящего изобретения термин «нерастворимый фунгицид» применяется широко и включает фунгициды, которые являются гидрофобными и плохо растворяются в воде. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения растворимость в воде нерастворимых фунгицидов составляет всего лишь не более 35 частей на миллион (ppm). Фунгициды, растворимые в воде, не являются предпочтительными.
На фиг. 1 приведены неожиданные результаты, показывающие, что стойкость к образованию плесени гипсовой панели зависит от того, применяют ли водонерастворимый или водорастворимый фунгицид в композиции для покрытия бумаги. Неплесневеющую бумагу получали с применением различных композиций для покрытия, в которых использовали водонерастворимый фунгицид и силоксан, как описано в настоящем документе. Затем изготавливали гипсовые панели с применением бумаги с покрытием или контрольной бумаги без покрытия или бумаги, покрытой комбинацией силоксана и водорастворимого фунгицида. Далее все гипсовые панели подвергали испытанию согласно стандартному испытанию на стойкость к образованию плесени D3273-12. Как показано на фиг. 1, контрольная гипсовая панель, которая была изготовлена с применением бумаги без фунгицида, не является стойкой к образованию плесени и получила оценку 0 (от 91 до 100% порчи) в испытании на стойкость к образованию плесени. См. фиг. 1, контроль. Гипсовая панель, изготовленная с применением бумаги, которая была покрыта комбинацией силоксана и водорастворимого фунгицида, проявляла только несколько улучшенную стойкость к образованию плесени, при этом большинство образцов получило оценку от 2 (от 71 до 80% порчи) до 6 (от 31 до 40% порчи). См. фиг. 1, растворимый фунгицид.
Кроме того, испытывали гипсовые панели, изготовленные с применением бумаги, которая была покрыта с применением комбинации силоксана и водонерастворимого фунгицида, как описано в настоящем описании изобретения. См. фиг. 1, нерастворимый фунгицид. Неожиданно было обнаружено, что указанные гипсовые панели имели значительно улучшенную стойкость к образованию плесени, при этом много образцов получило оценку по меньшей мере 8 (от 11 до 20% порчи) и выше. У некоторых образцов с водонерастворимым фунгицидом порча отсутствовала вовсе и они получили оценку 10. См. фиг. 1, нерастворимый фунгицид.
Кроме того, неожиданно было установлено, что размер частиц фунгицида в противомикробном покрытии влияет на активность неплесневеющей бумаги при полном или частичном подавлении, замедлении или предотвращении микробного роста. Подходящие составы противомикробного покрытия включают составы с размерами частиц фунгицида в диапазоне от примерно 1 микрона до примерно 30 микрон. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения состав покрытия изготавливают с применением фунгицида, частицы которого больше 1 микрона, но меньше 15 микрон. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие получают с применением частиц фунгицида таким образом, чтобы по меньшей мере 90% частиц имели размеры больше 1 микрона, но меньше 15 микрон. Согласно другим вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие получают с применением частиц фунгицида таким образом, чтобы по меньшей мере 90% частиц имели размеры в диапазоне от 8 до 15 микрон. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие получают с применением частиц фунгицида таким образом, чтобы по меньшей мере 90% частиц имели размеры в диапазоне от 10 до 26 микрон. Фунгицид, большинство частиц которого меньше 1 микрона или больше 30 микрон, не являются предпочтительным.
На фиг. 2 приведены удивительные результаты, показывающие, что стойкость к образованию плесени гипсовой панели зависит от размера частиц в водонерастворимом фунгициде, применяемом в композиции для покрытия бумаги. Неплесневеющую бумагу получали с применением различных композиций для покрытия, в которых использовали водонерастворимый фунгицид и силоксан, как описано в настоящем документе. Далее изготавливали гипсовые панели с применением бумаги с покрытием или контрольной бумаги без покрытия или бумаги, покрытой комбинацией силоксана и водорастворимого фунгицида. Затем все гипсовые панели подвергали испытанию согласно стандартному испытанию на стойкость к образованию плесени D3273-12.
На фиг. 2, подвергали испытанию один и тот же водонерастворимый фунгицид с двумя разными размерами частиц. В первом составе 95% частиц фунгицида имели размеры меньше 1 микрона и во втором составе 95% частиц фунгицида имели размеры больше 1 микрона, но меньше 5 микрон. Второй состав обеспечивал лучшую стойкость к образованию плесени, как показано на фиг. 2, D (95% <5 мкм) относительно D (95% <1 мкм). Кроме того, состав с другим водонерастворимым фунгицидом, в котором 95% частиц имели размеры примерно 13 микрон, обеспечивал отличную стойкость к образованию плесени и получил оценку 10 (0% порчи). См. фиг. 2, D (95% <13 мкм). Такой результат представлял собой значительное улучшение по сравнению с гипсовыми панелями, изготовленными с применением бумаги без неплесневеющего покрытия, и гипсовыми панелями, изготовленными с применением бумаги с неплесневеющим покрытием, в котором применяли водорастворимый фунгицид.
Для получения противомикробного покрытия подходят различные фунгициды, в том числе, но не ограничиваясь ими, 3-йод-2-пропинилбутилкарбамат, пиритион цинка, оксид цинка, азоксистробин, тиабендазол, октилизотиазолин, дихлороктилизотиазолин, диметилдитиокарбамат цинка, бензимидазол и 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевина. Указанные фунгициды можно использовать либо по отдельности, либо в комбинации друг с другом. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения пиритион цинка можно использовать в комбинации с оксидом цинка. Согласно другим вариантам реализации изобретения азоксистробин можно использовать в комбинации с тиабендазолом. Один из особенно предпочтительных составов противомикробного покрытия содержит фунгицид, в котором от 15 до 25% тиабендазола смешано с от 10 до 20% азоксистробина. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения предпочтительный фунгицид представляет собой дисперсию из приблизительно 19,5% тиабендазола и приблизительно 15% азоксистробина. Согласно другим вариантам реализации изобретения комбинацию азоксистробина и тиабендазола применяют в качестве первого фунгицида и по меньшей мере одно другое соединение применяют в качестве второго фунгицида. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения такой второй фунгицид может представлять собой пиритион цинка, оксид цинка или комбинацию двух указанных соединений.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие содержит от 1,0 до 10% по массе фунгицида. Согласно другим вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие содержит от 1 до 6% по массе фунгицида. Согласно другим вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие содержит от 1 до 4% по массе фунгицида.
В составе противомикробного покрытия можно использовать различные полимеризованные силоксаны. Термин «полимеризованный силоксан» применяется широко и включает соединение с химической формулой [R2SiO]n, где «n» обозначает, сколько раз в полимере повторяется звено R2SiO. Каждая из двух групп R может представлять собой другую группу или одну и ту же группу. Каждую из двух групп R выбирают из группы, состоящей из водорода, галогена и органической группы. Подходящие органические группы включают, но не ограничиваются ими, метил, этил и фенил. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения предпочтительным является неионный полимеризованный силоксан. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения полимеризованный силоксан представляет собой полидиметилсилоксан.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения противомикробное покрытие содержит от 1 до 10% по массе полимеризованного силоксана. Согласно другим вариантам реализации изобретения используют от 1 до 6% по массе полимеризованного силоксана. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения используют от 1 до 4% по массе полимеризованного силоксана.
По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения композицию для нанесения противомикробного покрытия изготавливают путем смешивания от 1 до 10 частей по меньшей мере одного фунгицида с от 1 до 10 частями полимеризованного силоксана и от 98 до 80 частями воды. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения примерно 10 частей по меньшей мере одного фунгицида смешивают с примерно 4 частями полимеризованного силоксана и примерно 86 частями воды. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения примерно 3 части по меньшей мере одного фунгицида смешивают с примерно 4 частями полимеризованного силоксана и примерно 97 частями воды.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения композиция для нанесения противомикробного покрытия дополнительно включает связующее вещество. Неожиданно было установлено, что связующие вещества улучшают прилипание частиц фунгицида к бумажному листу. Кроме того, неожиданно было установлено, что связующие вещества являются особенно предпочтительными в составах с более крупными частицами фунгицида. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения предпочтительно, что композиция для нанесения противомикробного покрытия содержит связующее вещество, если ее получают с применением частиц фунгицида, размеры которых больше 5 микрон.
Для приготовления композиции для нанесения противомикробного покрытия подходят различные связующие вещества. Такие связующие вещества включают, но не ограничиваются ими, карбоксиметилцеллюлозу (CMC), поливиниловый спирт (PVOH), стирольные акриловые латексы, стирол-бутадиеновый полимер, казеин и крахмалы. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения композиция для нанесения противомикробного покрытия содержит от примерно 0,01% до примерно 0,05% связующего вещества. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения используют примерно 0,03% связующего вещества.
По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения подходящая карбоксиметилцеллюлоза представляет собой низкомолекулярный полимер. Подходящее карбоксиметилцеллюлозное связующее вещество можно приобрести в компании Ashland Hercules, Inc. под названием AQUALON™ CMC-7LT со степенью замещения приблизительно 0,7 и низкой вязкостью. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения карбоксиметилцеллюлозу можно использовать в составе противомикробного покрытия в количестве от примерно 2 (примерно 0,91 кг/т) до примерно 10 фунт/т (примерно 4,5 кг/т). По меньшей мере согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации изобретения карбоксиметилцеллюлозу применяют в количестве примерно 6 фунт/т (примерно 2,7 кг/т).
Другие подходящие связующие вещества включают продукты, представляющие собой частично гидролизованный PVOH, с вязкостью в диапазоне от низкой до средней. Такие связующие вещества можно приобрести в компании DuPont под названиями ELVANOL™ 51-05, 52-22 и 50-42. Указанные связующие вещества можно использовать в количестве от примерно 2 (примерно 0,91 кг/т) до примерно 10 фунт/т (примерно 4,5 кг/т) и предпочтительно примерно 6 фунт/т (примерно 2,7 кг/т).
Дополнительные варианты реализации противомикробного покрытия включают краситель. Подходящие красители включают, но не ограничиваются ими, фталоцианиновый зеленый краситель от компании Chromatech, Inc., пигмент USGRN от компании Michelman, Inc. и краситель Solar Р Blue 42L от компании BASF, Inc. В конечной противомикробной композиции можно использовать краситель в количестве от примерно 0,01% до примерно 2%.
Неплесневеющую бумагу получают во время стадии каландрования путем покрытия бумаги противомикробной композицией, которую можно предварительно приготовить в емкости для смешивания и затем загрузить в каландры из приемного резервуара с помощью насоса. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения покрытие наносят в количестве от примерно 0,10 фунт/тыс.кв.футов (примерно 0,49 кг/тыс.кв.м) до примерно 2,50 фунт/тыс.кв.футов (примерно 12,2 кг/тыс.кв.м). По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения композицию для покрытия можно нанести только на одну сторону бумаги. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения композицию для покрытия наносят на обе стороны. По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения композицию для покрытия наносят только на лицевую сторону бумаги. Согласно другим вариантам реализации изобретения композицию для покрытия наносят только на нижнюю сторону бумаги.
Скорость нанесения или налипания покрытия на каландре зависит от типа волокна, бумажных отходов, применяемых для получения слоя и/или слоев лайнера, пористости листа, влаги в листе, поступающей в каландры, водостойкости листа, плотности листа, содержащихся в покрытии твердых веществ, содержащейся в покрытии пены, температуры покрытия, скорости бумагоделательной машины и конструкции или механизма каландра. Скорость налипания покрытия в каландрах определяется некоторыми из перечисленных выше факторов и является аналогичной для конкретного сорта бумаги на конкретной бумагоделательной машине. Состав покрытия регулируют согласно дополнительным вариантам реализации изобретения с тем, чтобы фунгицид был нанесен в количестве от 300 ppm до примерно 4500 ppm.
По меньшей мере согласно некоторым вариантам реализации изобретения перед применением композицию для нанесения противомикробного покрытия предварительно нагревают от примерно 110°F (примерно 43°С) до примерно 160°F (примерно 71°С). Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения предпочтительно, что композицию для покрытия предварительно нагревают от примерно 120°F (примерно 49°С) до примерно 140°F (примерно 60°С).
Для определения количества активного фунгицида, удерживаемого в бумаге, можно проводить различные испытания. Такие способы включают, но не ограничиваются ими, испытания с применением УФ спектрофотометрии, аналитической жидкостной хроматографии при высоких давлениях (ЖХВД) и рентгеновской флуоресценции.
Дополнительные испытания включают испытание на водостойкость, которое позволяет определить количество воды, абсорбированное бумагой в течение определенного периода времени. Результаты такого испытания регистрируют как поверхностную впитываемость воды по Коббу в граммах воды, абсорбированной 100 см2 бумаги. Неожиданно было установлено, что подходящая неплесневеющая бумага включает бумагу с поверхностной впитываемостью воды по Коббу от 0,4 г на 100 см2 бумаги до 1,6 г на 100 см2.
Различные сорта бумаги можно сделать неплесневеющими, в том числе манильскую бумагу и бумагу сорта Newslined. Манильская бумага представляет прочно склеенный лист. Обычно на верхние два слоя лайнера наносят от 8 (примерно 3,6 кг/т) до 10 фунт/т (примерно 4,5 кг/т) клея, представляющего собой алкенилянтарный ангидрид (ASA), но можно ввести ASA в количестве только от 4 (примерно 1,8 кг/т) до 5 фунт/т (примерно 2,3 кг/т). Слои наполнителя содержат клей ASA в количестве от 3 (примерно 1,4 кг/т) до 7 фунт/т (примерно 3,2 кг/т). В слои лайнера и наполнителя вводят квасцы в количестве от 3 (примерно 1,4 кг/т) до 7 фунт/т (примерно 3,2 кг/т), но обычно 5 фунт/т (примерно 2,3 кг/т). Волокнистый материал лайнера представляет собой «газетные обрезки», которые включают термомеханическую древесную массу или древесное волокно, представляющее собой волокнистый материал с высоким выходом, но с низким содержанием минеральных веществ. Такой лист необходимо высушить подходящим способом с тем, чтобы клей ASA образовал ковалентные связи с целлюлозой. Для получения правильно сформированного листа используют стандартные применяемые при производстве бумаги химические реагенты (вещества для повышения удерживаемости, коагулянты) и процедуры. Средняя плотность манильской бумаги составляет 44 фунт/тыс.кв.футов (примерно 215 кг/тыс.кв.м) и масса рулона обычно составляет 5530 фунтов (примерно 2508 кг) и содержит 125 тыс.кв. футов/рулон (примерно 12 тыс.кв.м/рулон).
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения манильскую бумагу можно сделать неплесневеющей путем покрытия бумаги композицией для нанесения противомикробного покрытия, содержащей от примерно 1,5% до примерно 7% полимеризованного силоксана и от примерно 1 до примерно 7% по меньшей мере одного фунгицида. Покрытие наносят влажным способом с применением каландра, используя от примерно 300 ppm до примерно 4500 ppm активного фунгицида. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения покрытие наносят влажным способом с применением каландра, используя от примерно 300 ppm до примерно 1500 ppm активного фунгицида. Согласно другим вариантам реализации изобретения покрытие наносят влажным способом с применением каландра, используя от примерно 300 ppm до примерно 1500 ppm активного полимеризованного силоксана.
Бумага Newslined представляет прочно склеенный лист. Обычно на верхние два слоя лайнера наносят клей ASA в количестве от 8 (примерно 3,6 кг/т) до 10 фунт/т (примерно 4,5 кг/т), но можно ввести клей ASA в количестве только от 4 (примерно 1,8 кг/т) до 5 фунт/т (примерно 2,3 кг/т). Слои наполнителя будут содержать клей ASA в количестве от 3 (примерно 1,4 кг/т) до 7 фунт/т (примерно 3,2 кг/т). В слои лайнера и наполнителя вводят квасцы в количестве от 3 (примерно 1,4 кг/т) до 7 фунт/т (примерно 3,2 кг/т), но обычно 5 фунт/т (примерно 2,3 кг/т). Волокнистый материал представляет собой макулатуру в виде «старого гофрированного картона» или «двухслойной крафт-бумаги». Эти же сорта бумажных отходов использовали в качестве слоев наполнителя для получения манильской бумаги. Концентрацию клея можно понизить для обеспечения поверхностной впитываемости воды по Коббу со стороны соединения. Лист необходимо высушить подходящим способом с тем, чтобы клей ASA образовал ковалентные связи с целлюлозой. Для получения правильно сформированного листа используют стандартные применяемые при производстве бумаги химические реагенты (вещества для повышения удерживаемости, коагулянты) и процедуры. Средняя плотность бумаги составляет 42 фунт/тыс.кв.футов (примерно 202 кг/тыс.кв.м) и масса рулона обычно составляет 5585 фунтов (примерно 2533 кг) и содержит 133,5 тыс.кв.футов/рулон (примерно 12,4 тыс.кв.м/рулон).
Бумагу сорта Newslined можно сделать неплесневеющей путем покрытия бумаги композицией для нанесения противомикробного покрытия, содержащей от примерно 1,5% до примерно 7% полимеризованного силоксана и от примерно 1 до примерно 7% по меньшей мере одного фунгицида. Покрытие наносят влажным способом с применением каландра таким образом, чтобы концентрация активного фунгицида составляла от примерно 300 ppm до примерно 4500 ppm.
Гипсовую панель с улучшенной стойкостью к образованию плесени можно получить путем применения неплесневеющей бумаги в качестве облицовочных материалов. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения неплесневеющие бумажные листы манильской бумаги и бумаги сорта Newslined получают, как описано выше. Затем приготавливают гипсовый строительный раствор и помещают его между листом неплесневеющей манильской бумаги с одной стороны и листом неплесневеющей бумаги Newslined с другой стороны.
ПРИМЕР 1
Композиция для нанесения противомикробного покрытия
Покрытие получали в соответствии с составом, приведенным в таблице 1, в котором все части были рассчитаны по массе.
ПРИМЕР 2
Неплесневеющая манильская бумага
Манильскую бумагу получали согласно техническим требованиям к данному сорту. Композицию для нанесения противомикробного покрытия получали, как описано в таблице 1. Затем композицию для нанесения противомикробного покрытия подавали в водяную приемную камеру и наносили на бумагу влажным способом с применением каландра, используя примерно 500 ppm пиритиона цинка, 950 ppm тиабендазола и 750 ppm азоксистробина.
ПРИМЕР 3
Неплесневеющая газетная бумага
Бумагу Newslined получали с применением лайнера, в котором 30% форзацной бумаги смешано с 70% газетной бумаги. Противомикробное покрытие получали путем приготовления 6,5% раствора полимеризованного диметилсилоксана в воде и смешивания его с 3-йод-2-пропинилбутилкарбаматом (IPBC) с получением 2% раствора IPBC. Затем такую композицию для нанесения противомикробного покрытия подавали в водяную камеру и наносили на бумагу Newslined влажным способом с помощью каландра при количестве активного фунгицида примерно 500 ppm. Для улучшения водостойкости и связывания фунгицида с листом наносили акриловый латекс.
Хотя были показаны и описаны конкретные варианты реализации изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что указанные варианты можно подвергнуть изменениям и модификациям без отклонения от изобретения в его более широких аспектах и как изложено в приведенной ниже формуле изобретения.
1. Неплесневеющая бумага, по меньшей мере одна поверхность которой покрыта противомикробным покрытием, содержащим от 1% до 10% по массе полимеризованного силоксана и от 1% до 10% по массе водонерастворимого фунгицида, выбранного из группы, состоящей из 3-йод-2-пропинилбутилкарбамата, пиритиона цинка, оксида цинка, азоксистробина, тиабендазола, октилизотиазолина, дихлороктилизотиазолина, диметилдитиокарбамата цинка, бензимидазола, 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевины и их комбинации, причем противомикробное покрытие содержит частицы фунгицида в диапазоне от приблизительно 1 мкм до приблизительно 30 мкм.
2. Неплесневеющая бумага по п. 1, отличающаяся тем, что полимеризованный силоксан представляет собой соединение с химической формулой [R2SiO]n, где «n» обозначает, сколько раз в полимере повторяется звено R2SiO; причем каждая из двух групп R может представлять собой одну и ту же или разную группу, причем каждая группа R выбрана из группы, состоящей из водорода, галогена, метила, этила и фенила.
3. Неплесневеющая бумага по п. 1, отличающаяся тем, что указанная бумага представляет собой многослойную бумагу с по меньшей мере одним слоем лайнера и по меньшей мере одним слоем наполнителя, при этом слой лайнера выбран из группы, состоящей из 100% по массе газетной бумаги и комбинации 70% по массе газетной бумаги и 30% по массе форзацной бумаги.
4. Неплесневеющая бумага по п. 1, отличающаяся тем, что фунгицид содержит частицы, при этом по меньшей мере 90% указанных частиц больше 1 микрона, но меньше 15 микрон.
5. Неплесневеющая бумага по п. 1, дополнительно содержащая связующее вещество, выбранное из группы, состоящей из карбоксиметилцеллюлозы, поливинилового спирта, стирольных акриловых латексов, стирол-бутадиенового полимера, казеина и крахмалов.
6. Способ изготовления неплесневеющей многослойной бумаги, включающий:
подачу бумаги в каландр;
подачу в каландр композиции для нанесения противомикробного покрытия, содержащей от 1% до 10% по массе неионного полимеризованного силоксана и от 1% до 10% по массе водонерастворимого фунгицида, выбранного из группы, состоящей из 3-йод-2-пропинилбутилкарбамата, пиритиона цинка, оксида цинка, азоксистробина, тиабендазола, октилизотиазолина, дихлороктилизотиазолина, диметилдитиокарбамата цинка, бензимидазола, 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевины и их комбинации; и
нанесение композиции противомикробного покрытия на по меньшей мере одну поверхность бумаги с помощью каландра,
причем противомикробное покрытие содержит частицы фунгицида в диапазоне от приблизительно 1 мкм до приблизительно 30 мкм.
7. Композиция для нанесения противомикробного покрытия, содержащая от 1% до 10% по массе неионного полимеризованного силоксана и от 1% до 10% по массе водонерастворимого фунгицида, выбранного из группы, состоящей из 3-йод-2-пропинилбутилкарбамата, пиритиона цинка, оксида цинка, азоксистробина, тиабендазола, октилизотиазолина, дихлороктилизотиазолина, диметилдитиокарбамата цинка, бензимидазола, 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевины и их комбинации, причем противомикробное покрытие содержит частицы фунгицида в диапазоне от приблизительно 1 мкм до приблизительно 30 мкм.
8. Композиция для нанесения противомикробного покрытия по п. 7, дополнительно содержащая связующее вещество, выбранное из группы, состоящей из карбоксиметилцеллюлозы, поливинилового спирта, стирольных акриловых латексов, стирол-бутадиенового полимера, казеина и крахмалов.
9. Гипсовая панель, содержащая гипсовый сердечник, расположенный между двух листов бумаги, передним листом бумаги и задним листом бумаги, при этом каждый из двух листов бумаги имеет лицевую сторону и нижнюю сторону, причем гипсовый строительный раствор находится вблизи нижних сторон, а лицевые стороны покрыты композицией для нанесения противомикробного покрытия по п. 7.
