СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУМАГИ С ПОВЕРХНОСТИ
METHOD OF PROCESSING PAPER FROM SURFACE

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве антиоксидантных, антибактериальных видов бумаги, дополнительно имеющих заданную окраску.
Эти свойства бумага приобретает в результате ее обработки раствором природного вещества - кверцетина.
Известны технология приготовления водного раствора, содержащего кверцетин, и состав этого раствора (RU, 2181051, МПК А61К 33/22, опубл. 10.04.2002). Кверцетин растворяют в воде при 75-85°С в присутствии натрия тетрабората и трилона Б, раствор охлаждают, добавляют поливинилпирролидон. Кверцетин, тетраборат натрия, поливинилпирролидон и трилон Б находятся в растворе при следующем их соотношении (мас.%) 1:(0,7-1,0):(5,5-8,0):(0,01-0,015). Раствор предназначен для инъекций труднорастворимого вещества - кверцетина. Использовать его в качестве раствора для обработки бумаги нецелесообразно из-за его высокой стоимости.
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является способ обработки с поверхности обложечной тетрадной бумаги водным раствором кверцетина (RU, 2173368, МПК D21H 21/28, опубл. 10.09.2001). Раствор готовят растворением в воде в присутствии карбоната натрия при температуре 80-90°С кверцетина-сырца, состоящего из 65-75% кверцетина и 35-25% веществ лигноуглеводного комплекса. Концентрация кверцетина-сырца в растворе 4%.
Обработку бумаги проводят путем ее погружения на 15-20 мин в раствор с температурой 100°С. Расход кверцетина-сырца - 0,4% от массы абсолютно сухого волокна.
Недостатками способа являются большая длительность обработки, высокая температура раствора. При указанных параметрах процесса проводить его на промышленной БДМ практически невозможно. Кроме этого, известно, что в присутствии щелочного компонента кверцетин нестабилен, а продукты его распада не обладают антимикробными и антиоксидантными свойствами. При этом в процессе обработки существенно изменяются цветовые характеристики раствора и окрашенной им бумаги.
Новыми результатами от использования предлагаемого изобретения являются повышение стабильности кверцетина в процессах приготовления раствора и обработки им поверхности бумажного полотна, упрощение процесса обработки, обеспечение возможности обрабатывать бумагу разных видов с получением продукции с заданным содержанием в ней кверцетина, обеспечивающего антиоксидантные, антибактериальные свойства и необходимую окраску бумаги.
Указанные результаты достигаются тем, что в способе обработки с поверхности бумаги водным раствором кверцетина с заданной его концентрацией, содержащим вспомогательные вещества из ряда, включающего карбонат натрия, при заданной температуре раствора, согласно изобретению концентрация кверцетина в растворе составляет 0,2-0,9 мас.%, ряд вспомогательных веществ дополнительно включает тетраборат натрия, трилон Б и глицерин при следующем содержании компонентов, мас.%:
кверцетин
0,2-0,9
карбонат и тетраборат натрия, в ед. Na<sub>2</sub>O
0,15-0,40
трилон Б
0,008-0,012
глицерин
2,0-5,0
2
При этом обрабатывают бумагу обложечную тетрадную, упаковочную оберточную для пищевых продуктов, в том числе пергамент, бумагу для нижних слоев гофро- и коробочного картона, а карбонат и тетраборат натрия находятся в растворе при их соотношении, в мас.ч., от 1:0,2 до 0,2:1. Бумагу обрабатывают раствором на клеильном прессе методами пропитки или спрыска. В раствор можно добавлять загуститель в виде Na-КМЦ в количестве 3,0 мас.%. В результате обработки получают бумагу с содержанием в ней кверцетина 0,1-0,5 г/м.
Растворы для обработки бумаги готовят с использованием чистого кверцетина или кверцетинсодержащего продукта, получаемого в процессе комплексной переработки древесины лиственницы сибирской. На свойства полученной бумаги этот фактор не влияет.
Раствор непосредственно перед использованием специально не подогревают, и его рабочая температура практически равна температуре окружающей среды.
Наличие глицерина в составе раствора повышает сомкнутость и гидрофильность бумаги в результате ее обработки, что повышает сорбцию и удержание кверцетина на целлюлозных волокнах. Кроме того, глицерин снижает хрупкость бумаги, особенно пергаментной, что очень важно при ее использовании в качестве обертки или упаковки пищевых продуктов, например масложировых.
Используемый в процессе приготовления раствора кверцетина щелочной агент, состоящий из смеси карбоната кальция и тетрабората натрия, в присутствии трилона Б способствует стабилизации значения рН раствора, а также предотвращению автоокисления кверцетина в щелочной среде кислородом воздуха и соответственно увеличивает срок пригодности рабочего раствора.
Этот важный технологический фактор позволяет также значительно сократить частоту приготовления рабочих растворов в условиях производства. Кроме того, гарантируется стабильность антиоксидантных и антибактериальных свойств и однородность окраски конкретного вида обработанной бумаги.
Во всех вариантах обработки бумаги раствор окрашен в желтый цвет различной интенсивности.
2
3
2
4
7
2
Состав готовится следующим образом. В емкость для приготовления раствора кверцетина заданной концентрации вводят определенное количество воды, в нее добавляют трилон Б, NaCO и HaBO·10НО в заданных количествах и подогревают для ускорения растворения компонентов. После их растворения в емкость вводят определенное количество чистого кверцетина или кверцетинсодержащего продукта. После растворения кверцетина нагрев прекращают. В емкость вводят глицерин и доводят объем до заданного добавлением воды. Раствор готов к употреблению.
2
2
Пример 1. Бумагу упаковочную (оберточную) обрабатывают методом спрыска свежеприготовленным раствором с температурой 40°С. Раствор содержит, в мас.%, кверцетина 0,2, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на NaO, 0,15 при соотношении их долей, в мас.ч., 1,0:0,2, трилона Б 0,01 и глицерина 2,0 мас.% (остальное вода). Получают бумагу, содержащую кверцетин в количестве 0,16 г/м.
2
Пример 2. Бумагу обложечную тетрадную обрабатывают путем нанесения на обе ее стороны покрытия на клеильном прессе. Покровный состав содержит, в мас.%, кверцетина 0,55, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на NaO, 0,25 при соотношении их долей, в мас.ч., 1:1, трилона Б 0,008, глицерина 3,5 и Na-КМЦ 3,0 мас.%. Получают бумагу желтого цвета с суммарным содержанием кверцетина 0,14 г/м. Температура состава при нанесении его на бумагу 18°С.
2
2
Пример 3. Бумагу-пергамент обрабатывают раствором методом пропитки с содержанием в нем, в мас.%, кверцетина 0,9, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на NaO 0,22 при их соотношении, в мас.ч. 0,2:1,0, трилона Б 0,012, глицерина 5,0 мас.%. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,29 г/м.
Пример 4. В условиях по примеру 1 обрабатывают бумагу для нижнего слоя упаковочного картона. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,16 г/м.
2
Пример 5. В условиях по примеру 2 на клеильном прессе обрабатывают бумагу для плоских слоев гофрокартона с нанесением покрытия на одну сторону. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,20 г/м.
Данные по примерам сведены в таблицы.
Антиоксидантные свойства бумаги характеризуются по устойчивости масложировой продукции к окислению жира. Определяющим показателем устойчивости к окислению является индукционный период.
Устойчивость раствора кверцетина определяют по уменьшению оптической плотности (D) раствора и его рН при хранении, а также по изменению параметров цвета окрашенной этими растворами бумаги в координатах L,a,b по системе CIELAB.
Данные таблицы показывают преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с известными.
Таблица 1
№ примеров
Содержание компонентов в составах для обработки бумаги, мас.%
Содержание кверцетина в бумаге, г/м<sup>2</sup>
Кверцетин
Na<sub>2</sub>CO<sub>3 </sub>Na<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7 </sub>(по Na<sub>2</sub>O)
Трилон Б
Глицерин
Na-КМЦ
1
0,20
0,15
0,01
2,0
-
0,16
2
0,55
0,25
0,008
3,5
3,0
0,14
3
0,90
0,40
0,012
5,0
-
0,30
4
0,20
0,15
0,01
2,0
-
0,16
5
0,55
0,25
0,008
3,5
3,0
0,20
По ближайшему аналогу
4,0
0,40
0,20
Таблица 2
№ примеров
Показатели качества раствора
Показатели качества бумаги
Оптическая плотность, D, при λ=490 нм
рН
Координаты цвета
Индукционный период при
Свежеприготовленного
После 6 час хранения
Свежеприготовленного
После 6 час хранения
Обработка свежеприготовленным раствором
Обработка р-ром после 6 час хранения
испытании брикетов масла, завернутых в пергамент (при ускоренной порче)
1
L 83,9
L 83,6
0,64
0,61
9,2
9,2
а -11,8b +61,6
а -10,9b +60,8
-
2
L 84,5
L 84,3
1,4
1,39
8,9
8,9
а -12,9b +77,3
а -12,7b +77,3
-
3
L 87,4
L 87,6
1,6
1,6
8,7
8,7
а -12,8b +78,6
а -12,7b +78,5
22 ч 30 мин
4
L 55,2
L 55,1
0,63
0,62
9,1
9,1
а -4,3b +12,3
a -4,2b +12,3
-
5
L 51,8
L 51,7
1,4
1,39
8,9
8,9
а-6,2b+15,5
a -6,2b +15,4
-
По ближайшему аналогу
1,6
0,8
8.7
8,3
L 87,1а -12,5b +79,6
L 85,7a -8,5b +58,8
20 ч 25 мин
Пергамент без обработки
-
-
-
-
-
-
20 ч 20 мин