Папір для писання та друку підвищеної непрозорості, білості та механічної міцності

Реферат: Папір для писання та друку являє собою мікропористий волокнистий матеріал, виготовлений з паперової маси, що містить розмелені волокна біленої целюлози з хвойної і листяної деревини, мінеральний наповнювач, зв'язувальні і проклеювальні речовини. Паперова маса містить суміш волокон сульфатної целюлози з хвойної деревини, розмелених до ступеня помелу 42-44°ШР, і сульфатної целюлози з листяної деревини, розмеленої до ступеня помелу 24-26°ШР, тонкоподрібнені волокна целюлози (далі ТПВЦ) за масової частки фракції з розмірами волокон 640-680 мкм 94-96 %, білістю 88 %. Отримані фракції волокон змішують перед формуванням. Як наповнювач, паперова маса містить суміш діоксиду титану і спучений перліт. Як зв'язувальну речовину містить полівінілспиртове волокно за масової частки 0,7-1,0 % від абсолютно сухого волокна. UA 105491 U (54) ПАПІР ДЛЯ ПИСАННЯ ТА ДРУКУ ПІДВИЩЕНОЇ НЕПРОЗОРОСТІ, БІЛОСТІ ТА МЕХАНІЧНОЇ МІЦНОСТІ UA 105491 U UA 105491 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі целюлозно-паперової промисловості і може бути використаною у виробництві паперу для писання, (для виготовлення зошитів, щоденників, шкільних підручників, креслення, малювання, картографічного, іншої продукції); друку (офсетний, літографський, глибокий способи), інших видів паперу, до яких висуваються підвищені вимоги щодо показників непрозорості, білості, механічної міцності. Як відомо, чинні на території країн колишнього СРСР, у тому числі і на території України, державні стандарти ГОСТ 9094-89 "Бумага для печати офсетная. Технические условия", ГОСТ 18510-87 "Бумага писчая. Технические условия" регламентують виготовлення паперу масою 1 2 м 60 г, 80 г, 100 г і вище. Згідно з цими стандартами для забезпечення необхідного рівня показників білості, непрозорості, механічної міцності паперу до його складу необхідно ввести до 14 % мінерального наповнювача від маси абсолютно сухого волокна. Однак, високий вміст мінерального наповнювача призводить до значного зниження механічної міцності паперу розривної довжини або руйнівного зусилля, що не відповідатиме вимогам санітарних норм і правил щодо його використання для виготовлення продукції для дітей, в тому числі зошитів та підручників. Відповідно до вимог ДСанПін 5.5.6.138-2007 "Гігієнічні вимоги до друкованої продукції для дітей" папір для зошитів і книжкової продукції, у тому числі шкільних підручників повинен мати матову поверхневу білість 70-88 % і без використання оптичних відбілювачів, непрозорість не менше 90 %, високу механічну міцність, що забезпечує технологічність його перероблення на сучасному високошвидкісному поліграфічному устаткуванні і тривалий термін експлуатації продукції на його основі (наприклад зошити, щоденники, шкільні підручники, книги, словники тощо). Папір для письма та друку повинен мати певні властивості, що характеризуються комплексом показників, які забезпечують високу якість виготовленої на його основі продукції. Незалежно від виду і способу друку на друкарські властивості паперу впливають однорідність його структури, здатність сприймати друкарську фарбу, білість, гладкість і площинність поверхні, мікрогеометрія поверхні, м'якість (стисненість), опір пилуватості, стійкість поверхні до вищипування. До числа факторів, що визначають якість друкованої продукції належать також ступінь контрастності між задрукованими і незадрукованими ділянками, чіткість друку, його просвічуваність, тобто показники непрозорості паперу. Непрозорість - це здатність паперу протистояти проникненню світла, властивість, яка забезпечує непросвічування зворотного боку паперового полотна і визначає здатність закривати візуально чорні відбитки на підкладений папір або на протилежному боці того ж паперу. Цей показник особливо важливий за двобічного писання та копіювання, коли друк або писання наносяться з обох боків аркуша паперу. 2 Чим нижча маса паперу площі 1 м , тим складніше забезпечити його структурі рівномірний просвіт і необхідний комплекс властивостей, що забезпечують високу якість друкованої продукції, умови та термін її використання: непрозорість, білість і механічну міцність. Міцність, друкарські і деформаційні властивості паперу залежать від міцності сил зчеплення волокон між собою, розмірів, ступеня розроблення і міцності самих волокон і їхнього розташування у структурі паперу. Досягти необхідного рівня показників, які задовольняли б вимогам паперу для друку, і забезпечити їхню рівномірність і однорідність за довжиною і шириною паперового полотна, можливо використовуючи для виготовлення паперу волокнисту масу з відповідними розмірами целюлозних волокон або ступенем їхнього помелу. Забезпечити одержання волокнистої маси з одними і тими розмірами волокон, створити такі умови і здійснити розмелювання, за якого всі волокна обробляються однаково, практично неможливо. Особливо це стосується розмелювання в конічних або дискових млинах безперервної дії. Нерівномірність паперу за зазначеними показниками призводить до того, що фарба закріплюється тільки на виступаючих нерівностях паперу і задрукований зразок буде нерівним (буде мати пробіли - незадруковані ділянки), а це, в свою чергу призведе до відбракування продукції. Найбільше відповідає таким вимогам сульфітна целюлоза. Однак, оскільки така целюлоза є дефіцитною і більшої вартості, для виготовлення видів паперу для письма та друку використовують сульфатну целюлозу, висока механічна міцність якої з точки зору паперотвірних властивостей є позитивним фактором. У той же час папір з сульфатної целюлози характеризуються підвищеною жорсткістю і зниженою гладкістю. Відомий спосіб підвищення білості паперу для писання та друку, який досягається тим, що паперова маса на основі розмеленої до ступеня помелу 35°ШР біленої сульфітної целюлози, проклеювальної речовини і коагулянта, містить мінеральний наповнювач - каолін 8-23 % від абсолютно сухого волокна в папері (Авт. св. СРСР № 541907 опуб. 05.01.77 Бюл. № 1 1 UA 105491 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 "Бумажная масса"). Досягнутий рівень білості паперу згідно з АС 541907 - становить 78 %. Однак, зазначений спосіб не може мати широкого застосування, оскільки досягнутий рівень білості паперу знаходиться на низькому рівні, а високий вміст наповнювача в папері (23 %) призводить до значного зниження механічної міцності паперу, що є важливим показником особливо за виготовлення продукції для дітей дошкільного та шкільного віку. Відомий процес виготовлення паперу для друку, до композиції якого як наповнювач додатково до каоліну вводять цеоліт за сумарного вмісту суміші наповнювача в папері 12,3 % від абсолютно сухого волокна (патент України 7500 на винахід Д21Н 11/04; Д21Н 11/67, опубліковано 15.02.2006, бюл. №2, 2006 р.) Однак слід зазначити, що цеоліт має абразивні властивості, а тому його використання за високого вмісту в папері може викликати пошкодження сіток, сукон, пресових валів та дзеркально відполірованої поверхні сушильних циліндрів папероробної машини, що призведе до додаткових витрат на усунення зазначених наслідків. Більш близьким до запропонованого процесу є процес виготовлення типографського паперу 2 (Снижение маси 1 м типографской бумаги./ А. Ершов и др.// Бумажная промышленность. - 1981 - №2 - С. 3-4). Папір виготовляють з використанням розмелених волокон сульфатної біленої хвойної целюлози і сульфатної біленої листяної целюлози. Як наповнювач використовують суміш каоліну та діоксину у титану за сумарної витрати наповнювача 14 % від маси волокна. Відомий процес передбачає спільне введення наповнювача і зв'язувальних речовин (латекс синтетичного каучуку БСК-65/3 і поліакриламід). Ведення такого роду зв'язуючих ускладнює технологічний процес, оскільки латекс схильний до коагуляції та призводить до утворення пластівців і об'єднання целюлозних волокон, що сприяє погіршенню просвіту та однорідності структури, а підвищений вміст наповнювача призводить до зниження міцності та зростання різнобічності. Тобто верхній бік паперу суцільно покритий нефлокульованим наповнювачем, а з сіткового боку волокна більш відкриті, хоча на їхній поверхні в значній кількості утримується наповнювач. Різнобічність паперу призводить до зниження друкарських властивостей паперу та їхньої стабільності і рівномірності. Близький за призначенням і технічною суттю відомий процес виготовлення офсетного паперу ("Каменогорка +" / Н. Попов и др./ Мир бумаги 2001. - №3 - С. 38-40), що вимагає розмелювання листяної та хвойної біленої целюлози до досягнення середньої довжини волокон 2,2-2,5 мм і 0,9-1,1 мм відповідно, а як наповнювач використовують каолін. Відомий спосіб дає можливість забезпечити необхідний рівень непрозорості, але папір, отриманий за цим 2 2 способом, має високу масу 1 м до 200 г/м . Слід зазначити, що забезпечення за цим способом 2 такого рівня непрозорості паперу масою 1 м 60-65 г, як свідчать теоретичні розрахунки, що проведені на основі залежності Гуревича, Кубелки-Мунка, практично неможливо, застосовуючи як наповнювач звичайний каолін. Для цього необхідно було б підвищити зольність паперу до 2428 %, тобто підвищувати до цього рівня вміст каоліну в композиції паперу, знижуючи при цьому значною мірою міцність паперу, призначеного для виготовлення дитячої продукції. Як показує проведений аналіз для забезпечення необхідного рівня того або іншого показника якості паперу для писання та друку в кожному конкретному випадку використовують різні методи, способи, підходи та технологічні рішення. Не кожен з розглянутих рішень є таким, який задовольняє всім вимогам, які висуваються до паперу для виготовлення зошитів, щоденників, шкільних підручників та іншої продукції для дітей. Тому для забезпечення необхідного рівня якості паперу для зошитів та шкільних підручників - білості 70-88 % (без застосування оптичних відбілювачів), гладкої поверхні без глянцю, 2 непрозорості (не менше 90 %), механічної міцності з масою 1 м 60-65 г, що відповідала б умовам і терміну їхнього використання та ваги підручників згідно з вимогами ДСанПін 5.5.6.1382007 "Гігієнічні вимоги до друкованої продукції для дітей" необхідно було виконати додатково дослідження. Це вимагало комплексного підходу до визначення вимог до виду, білості, ступеня дисперсності, розмірів часток і масової частки фракцій мінеральних наповнювачів і їхнього вмісту в композиції паперу, ступеня розмелювання та розроблення (фібрилювання) волокон целюлози, проклеювальних, зв'язувальних і зміцнювальних речовин, їхнього співвідношення та взаємозв'язку в створенні структури паперу, що відповідала б вимогам для виготовлення з нього зошитів, шкільних підручників, щоденників, інших виробів та продукції. Структура паперу для виготовлення зошитів та друкованої продукції являє собою набір хаотично орієнтованих в просторі волокон, у нашому випадку целюлозних, осі яких переважно орієнтовані паралельно площині формування полотна. Міцність при цьому, забезпечується тільки безпосереднім зв'язком волокон між собою, а тому частки мінерального наповнювача, який вводять до композиції такого паперу, розташовуючись між волокнами целюлози в структурі 2 UA 105491 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 паперу, розривають ці зв'язки, знижуючи міцність паперу та виробів на його основі. А тому, для зниження негативної дії, наповнювач повинен бути тонкодисперсним (з найменшим діаметром часток) матеріалом, що забезпечує високу розвернуту поверхню та пористість, і завдяки цьому задовільну сорбційну здатність паперу, що є важливим під час писання або нанесення фарби на його поверхню. Застосування мінерального наповнювача високого ступеня дисперсності сприяє отриманню паперу з необхідними показниками механічної міцності, м'якості та еластичності, а високий рівень його показників непрозорості і білості є важливими для паперу, що використовується у виробництві продукції для дітей - шкільних, підручників, зошитів, щоденників тощо. Таким чином використовуючи разом з відповідним чином підготовленими целюлозними волокнами мінеральні високодисперсні наповнювачі, проклеювальні та зв'язувальні хімічні речовини можна отримати матеріали, в нашому випадку папір, з новим призначенням, спрогнозувати та забезпечити досягнення спеціальних показників якості. Відомий процес виготовлення паперу для типографського способу друку із сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, що вибраний нами за найближчий аналог, є найбільш близький за призначенням і технічною суттю (К вопросу о разработке технологии производства типографской бумаги из сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы, Д.У. Толстошкурова и др. Зб.науч.тр. центрального научноисследовательский институт бумаги "Совершенствование технологии бумаги" М.: Лесн.промсть, 1972 - С. 87-95). У відомому процесі виготовлення паперу для типографського способу друку розмелювання сульфатної хвойної целюлози проводять у ролі до ступеня помелу 18-20°ШР із наступним розмелюванням її в конічному млині до ступеня помелу 37-40°ШР; розмелювання листяної целюлози проводять у ролі до ступеня помелу 21°ШР. Розмелені волокна хвойної і листяної целюлози змішують у басейні, додають проклеювальну речовину і наповнювач каолін за масової частки 10 % від абсолютно сухого волокна. Для виготовлення паперу використовують суміш розмелених волокон целюлози з хвойної та листяної целюлози за співвідношення мас. %, 80:20; 70:30; 60:40; 50:50. Задача корисної моделі є підвищення непрозорості паперу для писання та друку з максимальним збереженням показників механічної міцності та білості без застосування оптичних відбілювачів, придатним для виготовлення продукції для дітей згідно з вимогами Державних санітарних норм і правил, використовуючи властивості мікроструктури целюлозних волокон, мінеральних наповнювачів і хімічних проклеювальних і зв'язувальних речовин (за необхідності). Останнім часом на ринку з'явилась продукція німецької фірми J.Petten Mai erf Sohne целюлоза Arbocel, що являє собою подрібнені природні волокна целюлози різної довжини, її використовують як нову добавку в технології виготовлення різних видів сумішей продукції будівельної галузі. Нами використані спеціальним способом розроблені тонкоподрібнені волокна целюлози (далі ТПВЦ) - натуральні волокна целюлози із хвойної і листяної деревини розміром часток від 20 до 2000 мкм як волокнисту аморфну добавку до паперової маси, яка повинна сприяти підвищенню непрозорості паперу, з максимальним збереженням білості та механічної міцності, рівномірності структурно-фізичних властивостей, вологості паперу вздовж і поперек паперового полотна за відповідних умов ведення технологічного процесу його виготовлення. Виконані нами дослідження показали, що для виробництва паперу для шкільних зошитів і підручників, найкращі результати отримані за використання волокон добавки ТПВЦ з масовою часткою фракцій 650-680 мкм 94-96 %, білістю 88 % як добавки до паперової маси з розмелених відповідним чином суміші волокон сульфатної біленої хвойної целюлози за масової частки від 0,8 до 2,2 % від абсолютно сухого волокна за традиційною технологією виготовлення паперу. Розмелювання та підготовку композиції паперової маси, введення до неї, за необхідності, наповнювача, проклеювальної та зв'язувальної речовин, розбавлення водою до одержання необхідної концентрації суспензії, з якої на сітці папероробної машини виготовляють (виливають) паперове полотно, потім його піддають пресуванню та сушінню проводили за прийнятими технологією та процесами. Тонкодисперсний наповнювач більше зв'язується і адаптується механічно з волокнами целюлози, скорочуючи відстань між волокнами, сприяючи зростанню кількості контактів волокон целюлози між собою під час виливання (формування), в процесі пресування та сушіння полотна паперу. При цьому зростатиме міцність композиції паперової маси (целюлозне волокно, наповнювач і, за наявності, зв'язуюча речовина) в результаті зближення волокон і збільшення точок і площі контактів і їхньої міцності: чим вищий ступінь тонкодксперсності наповнювача, тим 3 UA 105491 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 менші будуть міжволоконні відстані, тим більше волокон вступить в контакт одне з одним, сприяючи зростанню міцності створеної структури паперу. Спучений перліт, який являє собою роздрібнену вулканічну породу, що за нагрівання в спеціальному обладнанні до температури 1000-1200 °C та аеродинамічної взаємодії з газами в завислому стані спучується, збільшується, в об'ємі в 10-20 разів з подальшим розмелюванням до отримання фракції з необхідним розміром часток. Такий мінеральний наповнювач характеризується високою розвернутою активною поверхнею, а тому має високий ступінь осадження та зв'язку з целюлозним волокном за інших постійних умов технологічного процесу підготовлення паперової маси та виготовлення паперу. Показник білості спученого перліту 78 % є невисоким. Однак, оскільки відповідно з вимогами ДСанПін 5.5.6.138-2007 до друкованої продукції для дітей папір для виготовлення шкільних зошитів та підручників характеризується показником білості на рівні 70-88 %, цей рівень показника білості спученого перліту задовольняє вимогам розробленого паперу за призначенням, забезпечуючи при цьому на високому рівні такий важливий показник якості паперу як непрозорість і механічну міцність, що є результатом зниженого в ньому вмісту комбінованого наповнювача. Найбільше відповідає таким вимогам сульфітна целюлоза, волокна якої є більш світлішими ніж сульфатної і легше піддаються вибілюванню, розмелюванню і використовуються традиційно для виробництва різних видів паперу для писання, друку є гнучкими і еластичними, що сприяє утриманню і зв'язуванню наповнювача в структурі паперу. Рівномірно розподіляючись волокна добавки по всій матриці з целюлозних волокон на основі сульфатної біленої целюлози з хвойних порід деревини і сульфатної біленої целюлози з листяних порід деревини створюють тривимірну основу зі значним ефектом сітчастих структур, сприяють утримуванню мінерального наповнювача в цій створеній волокнистій системі, як результат позитивно сприяють досягненню бажаної високої гомогенізації (вирівнюванню) структури паперу. В цілому за рахунок рівномірного розподілу в ній всіх компонентів, що беруть участь у виливанні паперового полотна, покращується формування та комплекс його властивостей, якість друку на папері, що виготовлений з використанням ТПВЦ, особливо для спеціальних і відповідальних видів продукції, що, в свою чергу, призводить до покращення якості друкованої продукції в цілому. Задача вирішується за рахунок вибору та комбінування волокон біленої сульфатної целюлози з хвойної і сульфатної біленої целюлози листяної деревини та добавки до них на основі природних ТПВЦ, способу та якості розмелювання целюлози, мінерального наповнювача, проклеювальних і зв'язувальних речовин, підготовлення композиції паперової маси для виливання (формування) паперового полотна, його структури та властивостей. Досягнення результату підвищення показників непрозорості і білості паперу для друку за збереження при цьому показника механічної міцності, вирішується за рахунок того, що використовують у композиції сульфатну білену целюлозу з хвойних порід деревини (СФАХД) і сульфатну білену целюлозу з листяних порід деревини (СФАЛД), за відповідного ступеня розмелювання та співвідношення в паперовій масі, добавку до неї природних ТПВЦ, білістю 88 %, з масовою часткою фракцій з розміром волокон 640-680 мкм 90-98 % за масової частки 0,8-2,2 % від абсолютно сухого волокна, а як наповнювач до паперової маси вводять суміш діоксиду титану і спученого перліту за різних співвідношень та масової частки від абсолютно сухого волокна, масовою часткою наповнювача 2-5 % від абсолютно сухого волокна. Використання проклеювальних речовин та виготовлення паперу проводили за відомими технологіями, а як зв'язувальну речовину вводять полівінілспиртове волокно за відповідної масової частки від абсолютно сухого волокна. Згідно з корисною моделлю, папір для писання та друку містить волокна сульфатної біленої целюлози з хвойної та листяної деревини, розмелені до 42-44°ШР і 24-26°ШР відповідно, ТПВЦ за масової частки фракції з розмірами волокон 640-680 мкм 94-96 %, білістю 88 %. Отримані фракції волокон змішують перед формуванням (виливанням) паперу, мас. %: целюлоза з хвойних порід деревини. 78-92 целюлоза з листяної деревини. 21,2-5,8 ТПВЦ 0,8-2,2, а як наповнювач до паперової маси вводять суміш діоксиду титану, з масовою часткою фракції 2-3 мкм 95-96 % і білістю (коефіцієнт відбиття) 94 % і спучений перліт з масовою часткою фракцій 2-3 мкм 92-94 % і білістю (коефіцієнт відбиття) 78 % за співвідношенням компонентів 70:86 і 14:30 відповідно та за масової частки 5 % від абсолютно сухого волокна, а 4 UA 105491 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 як зв'язувальну речовину вводять полівінілспиртове волокно за масової частки 0,7-1,0 % від абсолютно сухого волокна. Використання комбінованого наповнювача пояснюється наступним чином: як мінеральний наповнювач для паперу зазвичай використовують каолін, який сприяє зростанню першопочаткової непрозорості паперу. Однак у присутності проклеювальних і зв'язувальних речовин (зазвичай папір для писання та друку проклеюється) каолін порівняно мало впливає на непрозорість і може навіть підсилювати просвічування паперу (Джемс П. Кейси "Свойства бумаги и ее переработка". Перев. с английского Том 2. М.: Голесбумиздат. - 1960. - 650 с.). Виготовлення зразків паперу виготовляли таким чином: сульфатну білену целюлозу з хвойної деревини і сульфатну білену целюлозу з листяної деревини після роздільного розпускання в гідрозбивачі розмелювали (в ролі або в млині безперервної дії) до досягнення ступеня помелу 42-44 °ШР і 24-26 °ШР відповідно. Розмелені волокна двох видів целюлози змішували між собою у воді, створюючи волокнисту композицію в різних співвідношеннях, мас. %, до отриманої суспензії волокнистої композиції вводили діоксид титану з масовою часткою фракції 2-3 мкм 95-96 % і білістю (коефіцієнт відбиття) 94 % і спучений перліт (як наповнювач) з масовою частиною фракцій 2-3 мкм 92-94 % і білістю (коефіцієнтом відбиття) 78 %, ТПВЦ та полівінілспиртове волокно за різної масової частки від абсолютно сухого волокна, мас. %. З отриманої паперової маси відомим способом виготовляли зразки паперу 2 масою 1 м 60 г згідно з корисною моделлю і аналогами. Корисна модель пояснюється таким прикладами. Приклад 1. Зразки паперу виготовляють з паперової маси, що має композицію з сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до 42 °ШР і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, розмеленої до 24°ШР у співвідношенні мас. % 78:22, ТПВЦ за масової частки 0,8 % від абсолютно сухого волокна і наповнювач: суміш діоксиду титану і спученого перліту за співвідношення, з мас. % 86:14 за масової частки 1 %, та полівінілспиртове волокно за масової частки 0,65 % від абсолютно сухого волокна. Приклад 2. Зразки паперу виготовляють з паперової маси, що має композицію з сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до 42 °ШР і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, розмеленої до 24 °ШР у співвідношенні мас. % 84:14, ТПВЦ за масової частки 0,8 % від абсолютно сухого волокна і наповнювач: суміш діоксиду титану і спученого перліту за співвідношення, з мас. % 82:18 за масової частки 2 %, та полівінілспиртове волокно за масової частки 0,75 % від абсолютно сухого волокна. Приклад 3. Зразки паперу виготовляють з паперової маси, що має композицію з сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до 42 °ШР і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, розмеленої до 24°ШР у співвідношенні мас. % 88:12, ТПВЦ за масової частки 0,8 % від абсолютно сухого волокна і наповнювач: суміш діоксиду титану і спученого перліту за співвідношення, з мас. % 70:30 за масової частки 3 %, та полівінілспиртове волокно за масової частки 0,85 % від абсолютно сухого волокна. Приклад 4. Зразки паперу виготовляють з паперової маси, що має композицію з сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до 42 °ШР і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, розмеленої до 24°ШР у співвідношенні мас. % 92:8, ТПВЦ за масової частки 0,8 % від абсолютно сухого волокна і наповнювач: суміш діоксиду титану і спученого перліту за співвідношення, з мас. % 86:14 за масової частки 4 %, та полівінілспиртове волокно за масової частки 0,95 % від абсолютно сухого волокна. Приклад 5. Зразки паперу виготовляють з паперової маси, що має композицію з сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до 42 °ШР і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, розмеленої до 24°ШР у співвідношенні мас. % 92:8, ТПВЦ за масової частки 0,8 % від абсолютно сухого волокна і наповнювач: суміш діоксиду титану і спученого перліту за співвідношення, з мас. % 86:14 за масової частки 5 %, та полівінілспиртове волокно за масової частки 1,0 % від абсолютно сухого волокна. Приклад 6. Згідно з аналогом сульфатну білену целюлозу з хвойної деревини розмелювали в ролі до ступеня помелу 37 °ШР, а білену сульфатну целюлозу з листяних порід до 21 °ШР, змішували в басейні за співвідношенням, мас. % 80:20, а масова частка каоліну становить 10 % від абсолютно сухого волокна. Приклад 7. Зразки паперу виготовляють з вимогами ГОСТ 9094, композицію з сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до 44 °ШР і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, розмеленої до 26°ШР, але співвідношення при цьому складає 95:05, а масова частка каоліну становить 14 % від абсолютно сухого волокна. Отримані зразки паперу випробовували за показниками непрозорості, білості та розривною довжиною, згідно з нормативною документацією, що прийнята в целюлозно-паперовій галузі, а 5 UA 105491 U 2 також рівномірність показників маси 1 м та вологості у 8 точках по ширині аркуша. Результати випробування зразків згідно з заявкою та аналогом наведені в табл. 1 і 2. Таблиця 1 Найменування показника Масова частка наповнювача, % (суміш діоксиду титану і спученого перліту) Масова частка ТПВЦ, % Масова частка зв'язувальної речовини ПВС, мас. % 2 Маса паперу площею 1 м , г Розривна довжина, м Непрозорість, % Білість, % Лінійна деформація паперу, % 5 10 15 20 25 30 35 40 Значення показника Приклади 3 4 5 6 1 2 7 1 2 3 4 5 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,65 0,75 0,85 0,95 1,0 60,2 60,2 60,2 5420 88 84 1,8 60,2 5400 88 85 1,6 60,2 5360 89 87 1,4 60,3 5300 89 88 1,2 60,2 5180 90 88 1,2 3500 90 86 86 2,2 3000 90 88 88 1,8 Каолін 10 Каолін 14 Запропонована технологія дає змогу отримати паперову масу, целюлозні волокна якої, характеризуються високою питомою поверхнею дисперсної фази, оскільки, згідно з запропонованою корисною моделлю, розмелювання целюлози та внаслідок її набухання відбувається розпушення структури волокна, що сприяє його поздовжньому та поперечному розщепленню на гнучкі анізометричні частки та фібрилюванню (розчісуванню та тонкі волоконця - вусики). За такого розмелювання вивільняється також значна кількість реакційноздатних гідроксильних ОН-груп целюлози, які беруть участь в утворенні міжмолекулярних зв'язків між елементами суспензії паперової маси (целюлозне волокно, зв'язуючі проклеювальні речовини, наповнювач) у процесі виливання і формування паперового полотна. Як видно з аналізу результатів виконання досліджень за введення в композицію паперу до 2-5 % комбінованого наповнювача на основі діоксиду титану та спученого перліту практично не призвело до зниження його механічної міцності та білості в порівнянні з папером без мінерального наповнювача, однак, показник непрозорості зростає значною мірою за незначних витрат наповнювача у порівнянні з використанням традиційних мінеральних наповнювачів і способів виготовлення паперу. Для підвищення механічної міцності та стійкості паперу до стирання, зниження лінійної деформації паперу для писання та друку в умовах підвищеної вологості, а також для зв'язування компонентів паперової маси до її складу ввели зв'язувальний компонент з дисперсії полімеру - полівінілспиртове волокно, що характеризується здатністю частково розм′якшуватись у мокрому стані за дії підвищеної температури і міцно зв'язувати (склеювати) базові целюлозні волокна, між якими та на поверхні яких розміщується тонкодисперсні частки мінерального наповнювача. Таким чином, високі механічні показники міцності паперу, до складу якого ввели полівінлспиртові волокна, досягаються не тільки механічним переплетінням елементів волокнистої композиції, але й і частковим сплавленням (склеювання) часток зв'язувальної речовини - полівінілспиртового волокна, волокон целюлози та часток наповнювача в папері. Полівінілспиртові волокна, як зв'язувальна речовина і розмелені целюлозні волокна посилюють зчеплення волокон в структурі паперу, сприяють зростанню механічного і адсорбційного утримання часток наповнювача целюлозними волокнами, надаючи паперу рівномірну структуру, підвищуючи його міцність, гладкість і опір вищипуванню волокон і часток наповнювача фарбою під час друкування та стирання гумкою, а також зниженню показника лінійної деформації паперового полотна під час його зволоження, в порівнянні з папером, що виготовлений за традиційною технологією. Як видно з аналізу результатів виконання досліджень за введення в композицію паперу до 2-5 % комбінованого наповнювача на основі діоксиду титану та спученого перліту практично не призвело до зниження його механічної міцності та білості в порівнянні з папером без мінерального наповнювача, однак, показник непрозорості зростає значною мірою за незначних витрат наповнювача у порівнянні з використанням традиційних мінеральних наповнювачів і способів виготовлення паперу. 6 UA 105491 U Таблиця 2 Найменування показника 2 Маса паперу площею 1 м , г згідно з корисною моделлю, згідно з аналогом Вологість, % згідно з корисною моделлю, згідно з аналогом 5 1 60,2 60,3 5,8 5,3 Значення показника Приклади 2 3 4 5 6 60,2 60,2 60,3 60,2 60,3 60,4 60,3 60,5 60,5 60,4 5,8 5,8 5,8 5,85 5,8 5,4 5,4 5,8 5,7 5,2 7 60,2 60,4 5,78 5,6 8 60,2 60,4 5,78 5,7 Результати випробування зразків паперу за корисною моделлю і аналогом, що наведені в 2 таблиці і свідчать про нерівномірність показників маси 1 м і вологості у 8-й точках по ширині аркуша у порівнянні з аналогами. А це вказує на збереження високої якості друкувальної продукції та її рівномірністю з використанням розробленого паперу, дає змогу використовувати його для виготовлення спеціальних і відповідальних матеріалів, документів або виробів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Папір для писання та друку, що являє собою мікропористий волокнистий матеріал, виготовлений з паперової маси, що містить розмелені волокна біленої целюлози з хвойної і листяної деревини, мінеральний наповнювач, зв'язувальні і проклеювальні речовини, який відрізняється тим, що паперова маса містить суміш волокон сульфатної целюлози з хвойної деревини, розмелених до ступеня помелу 42-44°ШР, і сульфатної целюлози з листяної деревини, розмеленої до ступеня помелу 24-26°ШР, тонкоподрібнені волокна целюлози (далі ТПВЦ) за масової частки фракції з розмірами волокон 640-680 мкм 94-96 %, білістю 88 %, причому отримані фракції волокон змішані перед формуванням (виливанням) паперу, мас. %: целюлоза з хвойних порід деревини 78-92 целюлоза з листяної деревини 21,2-5,8 ТПВЦ 0,8-2,2, а як наповнювач паперова маса містить суміш діоксиду титану, з масовою часткою фракції 2-3 мкм 95-96 % і білістю (коефіцієнт відбиття) 94 % і спучений перліт з масовою часткою фракцій 23 мкм 92-94 % і білістю (коефіцієнт відбиття) 78 % за співвідношенням компонентів 70:86 і 14:30 відповідно та за масової частки 5 % від абсолютно сухого волокна, а як зв'язувальну речовину містить полівінілспиртове волокно за масової частки 0,7-1,0 % від абсолютно сухого волокна. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7