СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКРАШЕННОЙ БУМАГИ
METHOD OF OBTAINING COLORED PAPER

Изобретение относится к технологиям получения окрашенной натуральными красителями бумаги и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.
Известно, что красящим веществом натуральных красителей, полученных путем экстракции многих растительных материалов, является кверцетин. Однако использование чистого кверцетина в качестве красителя не нашло широкого применения из-за его высокой стоимости.
Известен способ крашения бумаги путем обработки ее раствором натурального красителя (SU 1470825, МПК D21H 1/46, опубл. 07.04.89). Этот краситель в виде аморфного порошка получают экстракцией ягод шелковицы и соответствующей переработкой экстракта. Порошок растворяют в дистиллированной воде, раствор фильтруют и обработку бумаги проводят путем ее погружения в полученный раствор. Цвет бумаги в зависимости от концентрации раствора может быть оранжевым, оранжево-желтым и ярко-желтым.
Недостатками способа являются сложная технология окрашивания, использование дополнительного оборудования для пропитки бумаги и последующего высушивания.
Ближайшим аналогом по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является способ получения окрашенной бумаги, включающий приготовление водной дисперсии целлюлозных волокон и раствора натурального красителя - продукта экстракции древесины лиственницы, содержащего 65-75 мас.% кверцетина и 25-35 мас.% веществ лигноуглеводного комплекса (RU 2173368, МПК D21H 21/28, опубл. 10.09.2001). Целлюлозные волокна в дисперсии окрашивают путем их обработки раствором красителя в присутствии неорганической соли при расходе красителя 0,5-0,8% сухих веществ в расчете на массу сухого волокна в дисперсии. Температуру дисперсии при обработке выбирают в диапазоне 60-100°С. Неорганическую соль добавляют в количестве 1,5-2,5% от массы абсолютно сухого волокна. В дисперсию добавляют вспомогательные вещества, получают бумажную массу, из которой формуют полотно бумаги.
Недостатки способа обусловлены необходимостью подогрева бумажной массы до 60-100°С, а также загрязнением бумаги нефункциональной неорганической солью.
Новым положительным результатом при использовании предлагаемого способа является упрощение и удешевление процесса получения окрашенной бумаги благодаря исключению операции нагрева бумажной массы при обработке волокна красителем, снижение уровня загрязнения бумажной массы и, соответственно, бумаги неорганической солью, а также повышение механических показателей бумаги, обусловленное использованием в массе фибриллированных целлюлозных волокон.
Указанные результаты достигаются тем, что в способе получения окрашенной бумаги, включающем приготовление водной дисперсии целлюлозных волокон и раствора натурального красителя - продукта экстракции древесины лиственницы, содержащего 65-75 мас.% кверцетина и 25-35 мас.% веществ лигноуглеводного комплекса, окрашивание целлюлозных волокон путем их обработки раствором красителя при его расходе 0,5-0,8% по сухим веществам в расчете на массу абсолютно сухого волокна дисперсии, формование бумажного полотна, согласно изобретению готовят дополнительную дисперсию из фибриллированных целлюлозных волокон, окрашиванию подвергают только эти волокна, обе дисперсии смешивают, при этом количество фибриллированных волокон составляет 5-10 мас.% от общего количества целлюлозных волокон в бумажной массе. Обработку целлюлозных волокон раствором красителя осуществляют при комнатной температуре.
Способ в общем виде осуществляют следующим образом.
Целлюлозу размалывают до заданной степени помола и готовят дисперсию с концентрацией, например, 3% в расчете на массу сухих веществ этих волокон. Готовят также раствор красителя. Для его приготовления используют полученный путем экстракции древесины лиственницы сибирской или даурской и последующей переработки экстракта аморфный порошок кверцетина-сырца, содержащего 65-75 мас.% кверцетина и 25-35 мас.% веществ лигноуглеводного комплекса. Диспергируют в горячей воде заданное количество кверцетина-сырца, подают в дисперсию при перемешивании раствор карбоната натрия до рН 6,5-7,0 и получают не содержащий взвешенных частиц раствор красителя. Дисперсию фибриллированных целлюлозных волокон разбавляют до концентрации, например, 0,5%, при перемешивании подают в нее заданное количество раствора красителя и выдерживают 2-3 мин. Затем обе дисперсии смешивают и получают бумажную массу. Из этой массы с использованием обычной технологии формуют бумажное полотно.
В промышленных условиях все процессы проводят в непрерывном режиме с использованием проточных аппаратов.
Следующие примеры иллюстрируют эффективность предлагаемого способа.
Пример 1
2
С целью получения писчей бумаги готовят дисперсию целлюлозных волокон со степенью их помола 29°ШР, дисперсию фибриллированных целлюлозных волокон, раствор кверцетина-сырца желтого цвета с содержанием кверцетина 65 мас.% и лигноуглеводного комплекса 35 мас.%. Расчетное количество дисперсии фибриллированных волокон обрабатывают раствором красителя с заданным его расходом, выдерживают ее при перемешивании 2-3 мин и смешивают с заданным количеством дисперсии целлюлозных волокон и получают бумажную массу. Содержание целлюлозных волокон в ней 95%, микрофибриллированных волокон 5% от общей массы волокон. Расход красителя 0,65% в расчете на общую массу волокон. Из этой массы по обычной методике готовят 3 одинаковых отливки желтого цвета массой 75 г/м. Интенсивность окрашивания соответствует расходу красителя.
Пример 2
Получают бумагу обложечную для тетрадей. Операции получения бумажной массы аналогичны операциям по примеру 1. Используют раствор красителя розово-красного цвета. Содержание целлюлозных волокон в массе 92,5%, фибриллированных волокон 7,5%. Расход красителя 0,80% в расчете на общую массу волокон. Получают бумагу розово-красного цвета.
Пример 3
Получают окрашенную бумагу с наполнителем, в качестве которого используют химически осажденный мел. Операции получения бумажной массы аналогичны операциям по примеру 1. Используют раствор красителя коричневого цвета. Содержание целлюлозных волокон в массе 90%, фибриллированных волокон 10% от общей массы волокон. Содержание мела 10 мас.ч. на 100 мас.ч. волокон. Расход красителя 0,5% в расчете на общее количество сухих веществ в бумажной массе. Отливки имеют светло-коричневый цвет.
Пример 4
2
Отливки массой 75 г/м получают из целлюлозных волокон со степенью помола 29°ШР без каких-либо добавок.
Отливки по примерам получают из бумажных масс, не содержащих вспомогательных веществ. Это делают для определения влияния на прочностные характеристики бумаги добавления в ее композицию фибриллированных волокон.
В производственных условиях в бумажную массу добавляют те вспомогательные вещества и в тех количествах, которые требуются для производства заданного вида бумаги из представленных в примерах композиций бумажной массы. Окрашенность волокон на эти факторы не влияет.
В таблице приведены условиях получения отливок и характеристики бумаги по примерам.
Таблица
Состав бумажной массы для отливок и характеристики бумаги.
Состав бумажной массы и характеристики бумаги
Примеры
1
2
3
4
Целлюлозные волокна, мас.% в общей массе волокон
95
92,5
90
100
Фибриллированные целлюлозные волокна, мас.% в общей массе волокон
5
7,5
10
-
Краситель, масс.% в расчете на общее количество сухих веществ в бумажной массе
0,65
0,80
0,50
-
- содержание кверцетина в красителе, мас.%
65
70
75
-
- содержание лигноуглеводного комплекса в красителе, мас.%
35
30
25
-
Наполнитель, мас.ч. на 100 мас.ч. волокон
-
-
10
-
Разрывная длина, м
5120
5200
5180
4850
Число двойных перегибов
177
187
146
167
Сопротивление раздиранию, мН
520
592
468
510
Сопротивление продавливанию, кПа
226
236
194
214