МНОГОСЛОЙНЫЙ ПЕРЕПЛЕТНЫЙ МАТЕРИАЛ

Полезная модель относится к легкой промышленности, в частности к производству переплетных материалов, используемых, например, при изготовлении книг.
Известен переплетный материал, включающий бумажную (ТУ ОП 1300279163-037-97 производства Краснокамского ЦБК) или тканую основу (миткаль суровый арт.45 ОСТ17495-87) и полимерное покрытие, имеющее по меньшей мере один слой из композиции следующего состава, мас.ч.: вододисперсионное связующее акриловая эмульсия марки АК-275 ТУ 6-02-0209912-93 - марки эмульсар ТУ 6-02-00-20-9912-48-95 - 100, смесь загуститель - 35-50, смесь наполнителей - 90-140, вода - 350-400, при этом смесь загустителя содержит крахмал, казеин, карбонат натрия в соотношении 6,5-8:1:0,15-0,2 или крахмал и натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 6-9:1, гипан, - гидролизованный полиакрилонитрил ТУ 6-01-166-89, а смесь наполнителей включает мел и порошковую целлюлозу в соотношении 8-12:1 или каолин и порошковую целлюлозу в соотношении 8-12:1, или каолин, литопон и порошковую целлюлозу в соотношении 5-8:1-3:1 при соотношении слоев основы и покрытия по массе 1:0,5-1,25. Способ получения многослойного материала заключается в нанесении с помощью ножевой ракли при t=50-70 С на одну из сторон бумажной или тканой основы полимерного покрытия при t=15-60 С указанного выше состава с обеспечением сушки при t=140-175 С с последующим каландрированием и тиснением покрытия (патент РФ №2169807 МПК D 06 N 3/04, B 42 D 3/02, опубл. 27.06.01). Переплетный материал отличает удовлетворительные светостойкость, качество тиснения пленочного покрытия материала, четкость рисунка; технологичность процесса изготовления книжной продукции из этого материала за счет устранения прилипания переплетных крышек при отделке на тиснильных прессах и слипания книг при укладке их в кипы.
Недостатком переплетного материала является использование химических материалов с нестабильными показателями хранения (Акриловая эмульсия - 9 месяцев) и ограниченным сроком использования, что влияет на прочность материала при длительном использовании, трудоемкость изготовления материала за счет послойного нанесения полимерного покрытия.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно увеличение прочности переплетного материала, в том числе для использования в реставрационных работах над книгами длительного хранения, периодических и подписных изданий, за счет использования пленки на основе поливинилхлорида (ПВХ) суспензионного пластифицированного на тканой или бумажной основе, с одновременным регулированием глубины проникновения полимерного слоя в основу и тем
самым разнообразить глубину тиснения при сохранении светостойкости, качестве тиснения пленочного покрытия, слипания изданий (книг) при укладке их в кипы, повышения технологичности изготовления переплетного материала, за счет получения полимерного покрытия за один проход на кашировальной машине.
2
Поставленная задача достигается тем, что в многослойном переплетном материале, состоящем из тканой-миткаля или бумажной основы и полимерного покрытия, в качестве полимерного покрытия используют пленку на основе поливинилхлорида суспензионного пластифицированного с показателем слипания 0-30 кПа, устойчивостью к многократному изгибу не менее 2000, а основой служит миткаль аппретированный с поверхностной плотностью 75-110 г/м с числом нитей на 10 см по основе 180-275 и по утку 130-205 или бумага с капиллярной впитываемостью 6-40 мм при соотношении слоев полимерное покрытие: основа 1,2-2,4:1 и толщиной 0,2-0,35 см. На фиг.1 приведено сечение многослойного материала, где 1 - основа тканая или бумажная, 2 - пленочное покрытие. В таблицах 1-4 представлены составы характеристики полимерного покрытия (таблица 1), причем для получения полимерной пленки использованы следующие компоненты: поливинилхлорид суспензионный марок ПВХ-С-7059-М, ПВХ-С-7058-М, ГОСТ 14332-78, сополимер винидхлорида с винилацетатом марки ВА-15, ГОСТ. 12099-75, пластификаторы: ДОФ-ДИ-(2-этил-гексил)-фталат, ДАФ-789, ГОСТ 8728-88, ЭДОС, ТУ 2493-003-13004749-93, ПАВ: неонол, марки АФ9-10, АФ9-12, ТУ 2483-077-05766801-98, нафтенат магния, ТУ 6-14-1039-80, наполнители: алкилбензолсульфонат кальция, ТУ 2421-011-56856807-2002, мел природный гидрофобный сепарированный, ТУ 21 РСФСР 143-84, мел технический дисперсный, ТУ 5743-008-05346453-97, мел природный обогащенный, ГОСТ 12085-88, аэросил марки А-380, А-300, А-175, ГОСТ 14922-77, стабилизаторы: барий-кадмий стеариновокислый марки С-17, ТУ 6-09-17-319-96, стеарат кальция технический, ТУ 6-22-05800165-722-93, кадмий стеариновокислый, марка С-17, ТУ 6-09-17-248-88, двуокись титана пигментная, марки Р-02, А-01, ГОСТ 9808-84; в таблице 2 представлены основы многослойного переплетного материала: бумага - производства Марийского ЦБК, ГОСТ 9995-75, производства Каменногорской фабрики офсетных материалов, ТУ 5431-013-48003781-04; ткань-миткаль, аппретированный и окрашенный арт.6Т-1, ГОСТ 29298-92 «Ткани хлопчатобумажные и смешанные бытовые». Пять примеров многослойных переплетных материалов, их характеристики по соотношению слоев, толщине и конкретным физико-механическим показателям по каждому примеру, также приведены параметры технологических процессов при получении материала - таблица 3. В таблице 4 представлены усредненные сравнительные показатели заявляемого многослойного переплетного материала и аналога с нитроцеллюлозным покрытием «ледерин». Способ получения многослойного переплетного материала осуществляется путем нанесения на тканую или бумажную основу покрытия из поливинилхлорида суспензионного пластифицированного в виде гранул или жгута, имеющих наполнение, стабилизирующую группу, пигментную часть, пластификатор и поверхностно-активное вещество и заключающийся в механизированной подаче гранул (жгута) в зазор, который может регулироваться между 2-мя плавильными валами, где при температуре расплава композиции происходит формирование пленки, переходящей на 3-ий вал (плавильные валы имеют гладкую поверхность) на кашировальной машине
Таблица 1
Полимерное покрытие на основе ПВХ суспензионного пластифицированного с показателем слипания 0-30 кПа, устойчивого к многократному изгибу не менее 2000
Варианты
Композиция №1
Композиция №2
Композиция №3
Композиция №4
Композиция №5
Состав композиции
Mac. ч.
Марка
Mac. ч.
Марка
Mac. ч.
Марка
Mac. ч.
Марка
Mac. ч.
Марка
1. Полимер
100
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С7059М
100
Поливинилхлорид суспенэионный марки ПВХ-С-7058М
92,5
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ-С-7059М
95
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С-7059М
100
Поливинилхлорид суспензионный марки ПВХ С7058М
7,5
Сополимер винилхлорида с винилацетатом марки ВА-15
5
Сополимер винилхлорид с винилацетатом ВА-15
2. Пластификатор
43
Ди(2-этил-гексил)-фталат (ДОФ)
30
ДОФ
37
ДОФ
43
ДАФ-789 диалкилфталат
45
ДОФ
13
ЭДОС
3. Наполнитель
15
Мел природный обогащенный марки ММО, ММОР, ММС-1, ММС-2
15
Мел технический дисперсный марки МТД-1
15
Мел МТД-2
15
Мел гидрофобный сепарированный
15
Мел МТД-1
4. Стабилизатор
2,5
Барий-кадмий стеариновокислый Марки C-l 7
2,5
Барий-кадмий стеариновокислый Марки С-17
1,5
Стеарат кальция
2,3
Стеарат кальция
2,5
Барий-кадмий стеариновокислый
3,0
Стеарат кадмия
3,0
Стеарат кадмия
5. Поверхности о-активное вещество (ПАВ)
0,5
Неонол АФ9-10
0,5
НеонолАФ9-12
0,5
Нафтенат магния
0,15
Нафтенат магния
0,5
Алкилбензол сульфонат кальция (АБСК)
6. Матирующий агент
1
Аэросил А-380
I
Аэросил А-380
1
Аэросил А-175
2.5
Аэросил А-380
2,0
Аэросил Л-300
7. Пигменты
0,3
Белый TiO<sub>2</sub> (двуокись титана)
2,34
Белый TiO<sub>2</sub> (двуокись титана)
2,34
Белый TiO<sub>2</sub> (двуокись титана)
1,26
Белый TiO<sub>2</sub> (двуокись титана)
3,0
Белый TiO<sub>2</sub> (двуокись титана)
4,03
Цветной
1,65
Цветной
1,65
Цветной
0,84
Цветной
0,3
Цветной
Таблица 2
Показатели основы многослойного переплетного материала
Показатели
Поверхностная плотность г/м. кв.
Разрывная нагрузка полоски 50×200 мм H
Удлинение при разрыве, %
Число нитей на 10 см
Линейная плотность пряжи Текс
Переплетение
Основа
по основе
по утку
по основе
по утку
по основе
по утку
по основе
по утку
1. Ткань арт.6Т-1
75-110
250-405
120-225
4-8
15-25
180-275
130-205
25
16,5
Полотняное
Показатели
Поверхностная плотность г/м. кв.
Разрывная нагрузка в продольном направлении полоска 15×100 мм кгс
Капиллярная впитываемость мм
Жесткость cH
Толщина мм
Влажность %
Основа
В продольном направлении
В поперечном направлении
2. Бумага пр-ва Марийского ЦБК
86-94
8-15
20-40
10-40
6-25
0,153-0,187
5-8
3. Бумага пр-ва Каменногорской ф-ки офсетных бумаг
76-87
6-11
6-21
10-19
5-9
0,11-0,145
5-7
Таблица 3
Многослойный переплетный материал, технологические параметры его получения
Композиция
Состав. Технологические параметры, показатели
№1
№2
№3
№4
№5
Полимерное покрытие
Пленка эластичная, мягкая, устойчива к многократному изгибу, имеет повышенную светостойкость, практически отсутствует слипание. нет миграции красителя на поверхность, не огнеопасна
Основа
Бумага
-
-
+
+
-
Ткань
+
+
-
-
+
Соотношение слоев: Основа:покрытие
1:2
1:1,6
1:1,2
1:1,7
1,24
Толщина материала (мм)
0,35
0,29
0,20
0,23
0,27
Параметры технологического процесса
- температура плавильных валов, °С
S<sub>1</sub>
195
180
185
180
170
S<sub>2</sub>
205
190
190
185
180
S<sub>3</sub>
185
180
180
175
175
- температура подогревного вала, °С
100
95
90
70
90
V<sub>1</sub>
- давление тиснильного вала, бар
- Р
2.5
3.0
50
40
3.5
- скорость, м/мин.
20
15
45
25
10
температура созревания ПВХ композиции в горячем смесителе, °С
90
105
95
85
100
Физико-механические показатели
- светостойкость, баллы
5
5
5
5
5
- жесткость, с н
14
9,4
28
20
6,5
продольн. Напр.
поперечн. напр.
8
5,0
15
10
4,5
- устойчивость к многократному изгибу (двойные перегибы)
более 3000
более 3000
более 3000
более 3000
более 3000
- прочность связи пленочного покрытия с основой, Н/см
не расслаивается
не расслаивается
8,0
не расслаивается
не расслаивается
- хрупкость (эластичность)
Материал эластичный, трещин нет.
- перемещение красителя на поверхность пленки (миграция)
отсутствует
- огнеопасность
Не горит при удалении источника огня
- четкость рисунка тиснения
стабильная
стабильная
стабильная
стабильная
стабильная
P.S возможно изменение глубины (за счет регулирования массы пленки, скорости, температуры, давления) и рисунка тиснения в зависимости от направления моды для расширения ассортимента
Таблица 4
Сравнительные физико-механические показатели переплетных материалов на тканой и бумажной основах
№ п/п
Наименование показателей
Един. измер.
Переплетный материал с нитроцеллюлозным покрытием "ледерин" (аналог)
Переплетный материал с поливинилхлоридным покрытием на тканой основе
Переплетный материал с поливинилхлоридным покрытием на бумажной основе
Примечания
1
2
3
4
5
6
7
1.
Поверхностная плотность
Г/м<sup>2</sup>
220+15
240±15;270±15
230+20;220±20
2.
Жесткость: по основе
сН
6-12
6-20
10-36
Для заявляемого материала можно регулировать жесткость по требованию заказчика
по утку
3,5-9
4-12
6-25
3.
Хрупкость покрытия по основе и утку
После 5 изгибов образуются трещины
Трещины не образуются после многократных изгибов
Трещины не образуются после многократных изгибов
В «ледерине» допускаются трещины после 5-ти изгибов. Покрытие и способ получения заявляемого материала обеспечивают эластичность материала.
4.
Устойчивость к многократному изгибу (ГОСТ 9996, 9779)
Число двойных перегибов до обрыва
Менее 250 с обрывом
Более 2500-3000 без обрыва
5.
Слипание
Кгс/см<sup>2</sup> (кПА)
0,7(70)
0-0,1(0-10)
0-0,3(0-30)
Фактически на заявляемом материале слипание отсутствует, либо не превышает 30 кПа
6.
Термостойкость
При t°=115±5° заметное изменение цвета
При t=180° изменения цвета нет
Технологический процесс пленкообразования "ледерина" - при t°70-90(возможно изменения цвета при t°110-120) на заявляемом -при t°180-190(изменений цвета не наблюдалось, используются термо - и светостойкие пигменты)
7.
Светостойкость
Баллы
4
5
5
8.
Прочность сцепления пленки с тканью
КГС
1,4
Более 1,5 (не расслаивается)
Не расслаивается
Заявленный материал практически не расслаивается
9.
Перемещение красителя на поверхность. Пленки(миграция)
Возможно
Отсутствует
отсутствует
Миграция на "ледерине" возможна. На заявленном материале случаев миграции нет; используются миграционно устойчивые пигменты.
10.
Скручиваемость
Сек.
10
Более 120
Прочность окраски к сухому трению
Баллы
4
4-5
12.
Горючесть
Нитроцеллюлозное покрытие горит в пламени и при удалении огня продолжает гореть
Поливинилхлоридное покрытие горит в пламени, а при удалении огня только оплавляется
Возможна корректировка рецептуры с использованием специальных добавок и получением огнестойкого ПВХ покрытия.
13.
Хрупкость после старения
Нитроцеллюлозное покрытие растрескивается и переламывается пополам при однократном изгибе; неэластичное
Поливинилхлоридное покрытие выдерживает многократные изгибы, без трещин; эластичное
Проверка образцов осуществлялась после длительного хранения
«БЕМА-1570 или - 1800), после чего горячая пленка в 1 проход дублируется с тканой или бумажной основой, поступающей в зазор между 3-м плавильным и подогревным валками, далее посредством тиснильного вала и прижимного устройства на горячей сдублированной пленке с основой отпечатывается рисунок тиснения. Материал охлаждается и наматывается в рулон. Все режимные показатели представлены в таблице 3.
Полученные многослойные переплетные материалы подвергались испытаниям в соответствии с действующими ГОСТами по ниже приведенным показателям: слипание по ГОСТ 10719-75, светостойкость по ГОСТ 9780-78, жесткость по ГОСТ 8977 на образцах размером 20×95 мм, устойчивость к многократному изгибу по ГОСТ 9779 на образцах, вырезанных в поперечном направлении, хрупкость (эластичность) по ГОСТ 8705 п.3,6 определяли на двух образцах размером 30×100 мм, вырезанных по основе и утку: образец переплетного материала изгибают под углом 180° пять раз, в том числе на лицевую сторону - три раза, на изнаночную - 2 раза. После каждого изгиба на место сгиба помещают груз массой 1±0,01 кг на 1 с. После испытания покрытие переплетного материала не должно давать трещин в месте сгиба, прочность сцепления пленки с основой по ГОСТ 17317 на пробах размером 20×150 мм, перемещение красителя на поверхность пленки по ГОСТ 8705-78: определяли на образце размером 100×200±1 мм. Образец помещают в термостат лицевой стороной вверх и выдерживают в течение 2 час. При t=115±5°С. На поверхности образца не должны появляться кристаллы красителя, четкость рисунка тиснения - визуально при увеличении ×4, огнеопасность определяли путем поднесения открытого пламени горелки к поверхности полимерного покрытия. Поливинилхлоридное покрытие горит в пламени, а при удалении источника огня только оплавляется и не горит.
Таким образом, в сравнении с прототипом получен новый многослойный переплетный материал с показателями представленными в таблице 4, который может использоваться в полиграфической промышленности для изготовления крышек обложек книг периодических и подписных изданий, тетрадей, блокнотов, альбомов, книг длительного хранения, реставрационных работ. Материал технологичен как при механическом изготовлении продукции, так и вручную.