ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ С ПРОЗРАЧНЫМИ УЧАСТКАМИ И БУМАГА, ИЗГОТОВЛЕННАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
DEVICE FOR PRODUCTION OF PAPER WITH TRANSPARENT AREAS AND PAPER PRODUCED USING DEVICE

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству защищенной бумаги с прозрачными участками. Бумага может быть использована для изготовления банкнот, чеков, сертификатов, векселей, паспортов, удостоверений личности, талонов на бензин, билетов на развлекательные мероприятия и других документов, требующих защиты от подделки.
Известен лист с видимым в проходящем свете защитным признаком (ЕР 0388090, 09.03.1990), в котором защитный признак располагается на участке листа с равномерной прозрачностью, прозрачность которого выше, чем у остальной части листа. Лист изготавливается таким образом, чтобы масса на единицу площади листа на участке с равномерной прозрачностью была меньше массы на единицу площади остальной части листа, что достигается за счет применения технологии нанесения водяных знаков.
Известен способ изготовления бумаги, которая содержит минимум один участок, толщина которого меньше толщины бумаги. Бумага состоит из первого слоя, который формируется на сетке первой мокрой части бумагоделательной машины, и второго слоя, который формируется на сетке второй мокрой части бумагоделательной машины. Один из этих слоев имеет несколько локальных участков меньшей толщины, полученных за счет тиснения сетки (US 6402888, 11.06.2002).
Известна формующая сетка для изготовления волокнистого слоя, которая содержит, по крайней мере, один подсеточный элемент, формирующий на сетке область пониженного обезвоживания, в которую в процессе формования волокнистого слоя внедряют элемент заданной толщины, например защитную нить (RU 2439234, 10.01.2012).
Известна сетка круглосеточной бумагоделательной машины, имеющая закрепленные на сетке филигранные элементы, выполненные в виде различных фигур, причем в теле филигранного элемента выполнены сквозные отверстия или прорези с поперечным размером менее 500 мкм, обеспечивающие создание зон с повышенной водоотдачей. Бумагу формуют на сетке с получением филигранного водяного знака, имеющего дополнительное изображение (RU 2306374, 20.09.2007).
Известен способ, в котором для изготовления листа бумаги, содержащего минимум один участок с меньшей толщиной относительно толщины остальной части листа, используют закрепляемые на сетке гибкие элементы, водоотдача которых регулируется за счет комбинации открытых и закрытых участков. Эти гибкие элементы, по сути, аналогичны водонепроницаемым элементам (филиграням) и закрепляются на сетке формного цилиндра или эгутера совместно с филигранями и с той же стороны, что и филиграни (ЕР 0549384, 30.06.1993).
Действительно, толщину бумаги в области прозрачных участков можно изменять за счет изменения толщины филиграней или формирования в их теле отверстий круглой, линейной или иной структуры, расположенных с определенным интервалом относительно друг друга. Однако для достаточного снижения толщины бумаги требуется формировать упомянутые отверстия шириной около 0,1 мм, что приводит к ряду проблем. В частности, существенно возрастает время резки на лазерной машине единичной филиграни. Например, при формировании в теле филиграни, состоящей из металлической пластины толщиной 0,35 мм и диаметром 20 мм, отверстий диаметром 0,1 мм с шагом между отверстиями 0,2 мм, время резки составляет более 30 минут. При прикреплении филиграней с такими характеристиками к сетке контактной сваркой или пайкой значительная часть отверстий блокируется, что приводит в процессе отлива бумаги на бумагоделательной машине к образованию дырок или ухудшению однородности прозрачных участков. Кроме того, при увеличении площади прозрачных участков неоднородность толщины бумаги в пределах прозрачного участка увеличивается, что приводит к затруднениям при дальнейшем запечатывании этих участков.
Задачей и техническим результатом предложенного изобретения является создание приспособления, позволяющего снизить толщину бумаги на участках филиграней при повышении прозрачности этих участков и сохранении высокой однородности бумаги в области прозрачного участка.
Технический результат достигается описываемым приспособлением для изготовления бумаги с прозрачными участками, которое содержит сетку для формного цилиндра или эгутера бумагоделательных машин, снабженную филигранями, имеющими отверстия, при этом упомянутые отверстия с размером 0,2-0,3 мм равномерно размещены по всей площади филиграни с шагом 0,2-2,5 мм, с обратной стороны сетки симметрично расположению филиграней закреплены подсеточные элементы, выполненные в виде металлических или пластиковых сеток с размером ячеек от 0,4 до 0,98 мм.
В частном случае заявленное приспособление может иметь форму и размер подсеточных элементов, соответствующие форме и размеру филиграней.
В частном случае заявленное приспособление имеет иные форму и размер подсеточных элементов, чем формы и размеры филиграней.
Линейные размеры подсеточных элементов, в частности, могут на 10-50% превышать линейные размеры филиграней.
2
Технический результат достигается также заявленной бумагой, имеющей прозрачные участки, образованные за счет локального изменения толщины бумаги при ее отливе на бумагоделательной машине, причем упомянутые прозрачные участки бумаги имеют площадь поверхности не менее 1,0 см, а неоднородность толщины бумаги в области прозрачного участка не превышает 5%, при этом бумага изготовлена на машине, которая снабжена приспособлением, охарактеризованным выше.
Под термином «неоднородность толщины бумаги в области прозрачных участков» в изобретении подразумевается разность между минимальным и максимальным значениями толщины бумаги в области прозрачных участков, выраженная в процентном отношении от максимального значения толщины бумаги.
Филиграни заявленного приспособления изготавливают из металла или пластика, их водопроницаемость регулируется с помощью отверстий круглой, линейной или иной формы. Отверстия имеют размер 0,2-0,3 мм и равномерно располагаются по всей площади филиграни с шагом 0,2-2,5 мм или, что более предпочтительно, с шагом 0,2-0,6 мм. Их получают в теле филиграни сверлением или с помощью лазера. Толщина филиграней предпочтительно составляет от 0,1 мм до 0,6 мм. Готовые филиграни с регулирующими водопроницаемость отверстиями закрепляют в определенных позициях на сетке формного цилиндра или эгутера путем пайки или контактной сварки.
В качестве подсеточных элементов применяют металлические или пластиковые сетки с размером ячеек от 0,14 мм до 0,98 мм, при этом они могут быть одинарные или двойные. Подсеточные элементы могут быть полотняного и саржевого переплетения, кручеными, тройными и т.д. Упомянутые элементы можно использовать как по отдельности, так и в виде папки из нескольких сложенных вместе. В изобретении можно использовать данные элементы, выполненные из оловянно-фосфористой бронзы.
Подсеточные элементы закрепляют с обратной стороны сетки формного цилиндра симметрично расположению филиграней с помощью контактной сварки, пайки или клеевого соединения. В каждом конкретном случае линейные размеры подсеточных элементов следует подбирать индивидуально исходя из характеристик подсеточных элементов и заданной прозрачности бумаги в области прозрачного окна.
Приспособление по изобретению используют для изготовления бумаги с расположенными в определенных позициях по листу прозрачными участками. Бумагу можно изготавливать на плоскосеточной бумагоделательной машине, используя эгутер с филигранями и подсеточными элементами. Однако наиболее предпочтительно использовать заявленное приспособление на круглосеточной бумагоделательной машине, по крайней мере, с двумя формными цилиндрами. В этом случае филиграни и подсеточные элементы закрепляют на сетке одного из формных цилиндров. На полученную бумагу с прозрачными участками можно печатным способом нанести состав, способствующий повышению прозрачности. Например, с этой целью можно использовать состав на основе эпоксидных, меламинных, меламиноформальдегидных смол. Изготавливаемая бумага может содержать наполнитель (бланфикс, двуокись титана и т.д.). Содержание наполнителя в бумаге не должно превышать 3% или, что более предпочтительно, не должно превышать 1,5%.
Изобретение поясняется на следующем примере.
На заданных участках сетки формного цилиндра (сетка №32) закрепляли методом контактной сварки в качестве филиграней металлические пластины диаметром 2 см и толщиной 0,5 мм. На этих пластинах предварительно сформировали с помощью лазера сквозные отверстия диаметром 0,25 мм и шагом между отверстиями 0,6 мм. С обратной стороны сетки формного цилиндра, симметрично расположению филиграней, закрепили контактной сваркой подсеточные элементы, в качестве которых использовали нарезанные под заданный размер фрагменты сеток №16, 20 и 28. Форма и размер этих фрагментов полностью соответствовали филиграням.
Для сравнения на сетке оставили, по крайней мере, одну филигрань без подсеточного элемента. Кроме того, на сетке формного цилиндра закрепили методом контактной сварки в качестве филиграней металлические пластины диаметром 2 см и толщиной 0,5 мм, предварительно сформировав на этих пластинах с помощью лазера сквозные отверстия диаметром 0,1 мм и шагом между отверстиями 0,2 мм.
2
Используя полученное приспособление на круглосеточной бумагоделательной машине известным способом отливали бумагу с прозрачными окнами массой 90 г/м. Процесс подготовки бумажной массы, отлива и обработки бумажного полотна осуществлялся в соответствии с традиционной технологией производства банкнотной бумаги.
Полученную бумагу тестировали, определяя толщину и прозрачность в области поля и прозрачных участков. Прозрачность оценивали на основании измерения оптической плотности бумаги с использованием просветного денситометра «X-Rite». При этом уменьшение оптической плотности соответствовало повышению прозрачности бумаги. Толщину бумаги в области поля и прозрачных участков измеряли с помощью универсального толщиномера FRANK Prufgerate GmbH с измерительной площадкой 5 мм.
Проведенные испытания показали, что приспособление, закрепленное с обратной стороны сетки формного цилиндра симметрично филиграням подсеточных элементов, позволило изготовить бумагу, имеющую прозрачность на заданных участках на 10-15% выше, чем без использования заявленного приспособления. Следует также отметить, что использование в качестве подсеточных элементов сеток с разными характеристиками позволяет варьировать технологию изготовления при сохранении качества прозрачных участков бумаги. Применение заявленного приспособления позволяет получить бумагу с высокой однородностью по толщине. Максимальная неоднородность толщины бумаги в области прозрачных участков, приготовленная по изобретению, не превысила 3-5%. Неоднородность толщины бумаги в области прозрачных участков при ее изготовлении на формном цилиндре, снабженном приспособлением по прототипу (сетка с филигранями), составила 6-10%.
Технический результат заявленного приспособления обусловлен тем, что на сетке наряду с филигранями с регулируемой водопроницаемостью имеются подсеточные элементы, которые расположены симметрично филиграням с обратной стороны сетки. Подсеточные элементы, выполненные и размещенные заявленным образом, позволяют дополнительно регулировать водоотдачу на участках филиграней.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет получить бумагу с прозрачными участками, которая по сравнению с прототипом характеризуется высокой прозрачностью и повышенной однородностью по толщине.