RU2809598C1 - Волокнистая композиция для изготовления бумаги и бумага, изготовленная с применением этой композиции - Google Patents

Волокнистая композиция для изготовления бумаги и бумага, изготовленная с применением этой композиции Download PDF

Info

Publication number
RU2809598C1
RU2809598C1 RU2023109851A RU2023109851A RU2809598C1 RU 2809598 C1 RU2809598 C1 RU 2809598C1 RU 2023109851 A RU2023109851 A RU 2023109851A RU 2023109851 A RU2023109851 A RU 2023109851A RU 2809598 C1 RU2809598 C1 RU 2809598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
paper
cellulose
flax
fibrous composition
composition
Prior art date
Application number
RU2023109851A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Борисович Курятников
Елена Михайловна Фёдорова
Николай Васильевич Хомутинников
Игорь Олегович Говязин
Геннадий Егорович Иванов
Александр Иванович Пьяных
Дмитрий Александрович Демидов
Александр Валерьевич Тихонов
Валентина Владимировна Боброва
Александр Николаевич Хомутинников
Игорь Сергеевич Макаров
Original Assignee
Акционерное общество "Гознак" (АО "Гознак")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Гознак" (АО "Гознак") filed Critical Акционерное общество "Гознак" (АО "Гознак")
Application granted granted Critical
Publication of RU2809598C1 publication Critical patent/RU2809598C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве бумаги для печати ценных бумаг и документов длительного срока пользования, в частности, для банкнот. Волокнистая композиция для изготовления бумаги включает сульфатную беленую хвойную целлюлозу в количестве 50-70 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно от массы сухого волокна, льняную целлюлозу в количестве 30-50 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно от массы сухого волокна и добавки неволокнистой природы. При этом льняная целлюлоза содержит лигнина не более 0,4 мас.%, альфа-целлюлозы не менее 90 мас.%, смол и жиров не более 0,5 мас.%. Также предложена бумага, изготовленная из заявляемой волокнистой композиции. Обеспечивается получение бумаги с хорошей физико-механической прочностью для изготовления документов длительного срока пользования. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Description

Группа изобретений относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использована в производстве бумаги для печати ценных бумаг и документов длительного срока пользования, содержащей как минимум один защитный признак.
Известна бумажная масса для изготовления бумаги (SU 417566, опубликовано 28.02.1974), которая содержит хлопковую целлюлозу, льняную целлюлозу и дефлокулятор.
Известен способ изготовления длинноволокнистой бумаги-основы для оболочки колбасных изделий (RU 2021410, опубликовано 15.10.1994), в котором льняную или пеньковую целлюлозу размалывают совместно с хлопковой целлюлозой до степени помола 17-25 ШР, смешивают с вискозным волокном, отливают бумажное полотно, пропитывают его поливиниловым спиртом и сушат.
Известна бумага-основа для копирования (SU 1024541, опубликовано 23.06.1983), изготовленная с использованием сульфатной небеленой хвойной, сульфатной беленой лиственной и хлопковой целлюлозы. Применение указанной волокнистой композиции при изготовлении бумаги позволяет улучшить физико-механические характеристики бумаги. Однако, получаемая из этой волокнистой композиции бумага обладает низкой белизной и не может применяться для изготовления документов длительного срока пользования.
За основу при разработке заявляемого технического решения принята волокнистая композиция для изготовления бумаги для документов длительного срока пользования, которая используется на АО «Гознак» (ТУ 47-01-227-98). Композиция состоит из хлопковой целлюлозы, сульфатной беленой целлюлозы из хвойной древесины и содержит другие добавки неволокнистой природы. Данная волокнистая композиция обеспечивает необходимую прочность и долговечность бумаги, требуемые для обеспечения гарантийного срока службы документов, отпечатанных на этой бумаге.
Предлагаемое техническое решение направлено на увеличение физико-механической прочности бумаги и, как следствие, на повышение износостойкости и долговечности отпечатанных на ней документов. Это позволяет расширить область применения этой бумаги и использовать ее в качестве основы для печати банкнот.
Технический результат заключается в получении бумаги с хорошей физико-механической прочностью для изготовления документов длительного срока пользования, в частности, для банкнот.
Технический результат достигается за счет волокнистой композиции для изготовления бумаги, включающей сульфатную беленую хвойную целлюлозу в количестве 50-70 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно от массы сухого волокна, льняную целлюлозу в количестве 30-50 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно от массы сухого волокна и добавки неволокнистой природы, при этом льняная целлюлоза содержит лигнина не более 0,4 мас.%, альфа-целлюлозы не менее 90 мас.%, смол и жиров не более 0,5 мас.%.
Также технический результат достигается за счет бумаги, изготовленной из заявляемой волокнистой композиции.
Преимущественно, бумага содержит, по крайней мере, один защитный признак.
В частности, бумага применяется для изготовления банкнот.
Заявляемую волокнистую композицию изготавливают следующим образом.
Льняное волокно при степени полимеризации более 800 характеризуется средней длиной единичных волокон до 100 см. Для сравнения, средняя длина единичных волокон хлопкового волокна при степени полимеризации до 1100-1200 обычно не превышает 6 см. По этой причине применение льняной целлюлозы в производстве бумаги вызывает технологические затруднения, связанные со сложностью размола льняной целлюлозы на размольном оборудовании (конические и дисковые мельницы, роллы и др.), а также с низкой скоростью обезвоживания волокнистой массы, содержащей льняную целлюлозу, на сетке бумагоделательной машины (БДМ) при отливе бумаги. Причем эти затруднения становятся особенно критичными при содержании льняной целлюлозы в композиции бумаги более 30 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно. Наличие этих технологических затруднений не позволяет изготовить бумагу, которую можно использовать для изготовления документов длительного срока пользования.
Для устранения указанной проблемы в изобретении предлагается использовать для изготовления бумаги льняную целлюлозу с низким содержанием примесей, которая характеризуется следующими параметрами: массовая доля альфа-целлюлозы по ГОСТ 6840 - не менее 90 мас.%; массовая доля лигнина по ГОСТ 11960 - не более 0,4 мас.%, содержание смол и жиров по ГОСТ 6841 - не более 0,5 мас.%. Если параметры применяемой льняной целлюлозы не соответствуют вышеуказанным характеристикам, то при изготовлении бумаги не удается устранить вышеуказанные технологические затруднения, особенно при содержании льняной целлюлозы в композиции бумаги более 30 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно. Мы установили, что при использовании в композиции бумаги льняной целлюлозы в заявленном соотношении и с заявляемыми в изобретении характеристиками, вышеуказанные технологические затруднения в процессе размола волокнистой массы и отлива бумажного полотна на сетке БДМ могут быть устранены.
В последнее время появились новые технологии переработки однолетних растений с целью получения целлюлозных волокон. Например, в заявляемой волокнистой композиции применяют льняную целлюлозу, изготовленную по технологии, описанной в документе (RU 2779000, опубликован 09.09.2022). В известном техническом решении льняную сырьевую массу сначала пропускают через агрегат механического трепания, рыхлитель-очиститель и чесальную машину, промывают в растворе щелочи со смачивателем, подкисляют в растворе серной кислоты со смачивателем, затем промывают и обрабатывают щелочно-пероксидным раствором и снова промывают. Процесс изготовления льняной целлюлозы завершается центрифугированием и сушкой полученного продукта. Изготовленная по этой технологии льняная целлюлоза соответствует по содержанию примесей характеристикам, заявленным в предлагаемом изобретении. При совпадении свойств можно применить льняную целлюлозу, изготовленную в соответствии с другими техническими решениями.
Предпочтительно, чтобы применяемая в изобретении льняная целлюлоза характеризовалась динамической вязкостью медно-аммиачного раствора, измеренной по ГОСТ 14363.2, не менее 100 мПа⋅с.
Перед использованием в волокнистой композиции для изготовления бумаги льняную целлюлозу размалывают до степени помола 42-60 ШР или, что более предпочтительно - до степени помола 44-56 ШР. Если степень помола льняной целлюлозы выходит за нижнюю границу вышеуказанного диапазона, возникают проблемы при отливе бумаги из-за большой длины волокон льняной целлюлозы. При превышении верхней границы диапазона не удается получить бумагу с хорошей физико-механической прочностью.
Размолотую льняную целлюлозу разбавляют водой и смешивают с сульфатной беленой хвойной целлюлозой, предварительно размолотой до степени помола 52-64 ШР или, что более предпочтительно - до степени помола 57-64 ШР. Если степень помола сульфатной беленой хвойной целлюлозы выходит за нижнюю границу вышеуказанного диапазона не удается получить бумагу с хорошими печатно-технологическими свойствами. При превышении верхней границы диапазона не удается получить бумагу с хорошей физико-механической прочностью. В частном случае осуществляют совместный размол смеси сульфатной беленой хвойной целлюлозы и льняной целлюлозы.
Содержание льняной целлюлозы в волокнистой композиции в пересчете на абсолютно сухое волокно должно соответствовать 30-50 мас.%. При содержании льняной целлюлозы в волокнистой композиции менее 30 мас.% не удается получить бумагу с хорошей физико-механической прочностью. В обратном случае, при содержании более 50 мас.% льняной целлюлозы, возникают проблемы с формованием и обезвоживанием бумажного полотна на бумагоделательной машине.
Содержание сульфатной беленой хвойной целлюлозы в волокнистой композиции в пересчете на абсолютно сухое волокно соответствует 50-70 мас.%. При содержании беленой сульфатной хвойной целлюлозы менее 50 мас.% ухудшаются печатно-технологических свойства бумаги. В обратном случае, при содержании более 70 мас.% беленой сульфатной хвойной целлюлозы, не удается получить бумагу с хорошей физико-механической прочностью. В частном случае в волокнистой композиции может содержаться до 5 мас.% беленой сульфатной лиственной целлюлозы, размолотой до степени помола 35-50 ШР.
В волокнистую композицию вводят добавки неволокнистой природы: карбонат кальция, диоксид титана, бланфикс, проклеивающее вещество на основе алкилкетендимеров, полиамидо(амин)эпихлоргидриновую смолу и другие. Введение этих добавок позволяет добиться требуемых прочностных, оптических, печатно-технологических и потребительских свойств бумаги и отпечатанных на ней документов.
Из приготовленной волокнистой композиции (бумажной массы) формуют известным способом бумажное полотно на круглосеточной или плоскосеточной БДМ. Это полотно обрабатывают с поверхности проклеивающими составами, содержащими крахмал, модифицированный крахмал, поливиниловый спирт, глицерин, гликоли, пеногасители, биоцидные добавки и другое. В частном случае бумажное полотно обрабатывают с поверхности составами на основе акриловых или полиуретановых дисперсий. Сформованное бумажное полотно высушивают и сматывают на накат.
Под защитными признаками в предлагаемом изобретении подразумеваются: вводимые в бумажную массу окрашенные или неокрашенные волокна; формируемые в бумаге в процессе изготовления с помощью круглой сетки или эгутера водяные знаки; вводимые в бумагу в процессе изготовления нити (в том числе с оконным выходом); вводимые в бумагу на различных стадиях изготовления (в бумажную массу, при формовании бумажного полотна на сетке, при поверхностной проклейке и т.д.) скрытые и машиночитаемые защитные признаки и другое.
Бумага для изготовления банкнот должна характеризоваться высокими физико-механическими характеристиками и не должна изменять своих свойств в течение всего периода обращения изделий. Бумага, изготавливаемая в соответствии с предлагаемой волокнистой композицией, удовлетворяет этим требованиям, что позволяет применить её для печати банкнот. Преимуществом в этом случае является снижение себестоимости изготавливаемой продукции за счет использования в бумаге менее дефицитной, по сравнению с хлопком, льняной целлюлозой, которая культивируется и произрастает на территории нашей страны.
Далее заявленная волокнистая композиция подробно объясняется на примерах.
Пример 1 (заявленная волокнистая композиция)
Готовят волокнистую композицию путем смешивания сульфатной беленой хвойной целлюлозы, размолотой на дисковых мельницах до степени помола 57 ШР, с льняным волокном, размолотым в ролле до 56 ШР (массовая доля альфа-целлюлозы - 94%; массовая доля лигнина - 0,35%; содержание смол и жиров - 0,42%), в соотношении 1:1 по массе абсолютно сухого волокна.
В приготовленную волокнистую композицию добавляют суспензию карбоната кальция в количестве 12 %, водную эмульсию димера алкилкетена (АКД) в количестве 0,7%, водный раствор катионного крахмала в количестве 0,7% и влагопрочную смолу в количестве 0,5% (все расходы приведены в пересчете на 100% вещество в процентах от массы волокон). Из полученной волокнистой композиции вырабатывают бумагу-основу с водяным знаком, которую далее пропитывают на клеильном прессе смесью 2% водного раствора поливинилового спирта, смешанного с глицерином в соотношении 50:1 (по объёму). Качественные показатели готовой бумаги даны в таблице.
Пример 2 (заявленная волокнистая композиция)
Готовят волокнистую композицию путем смешивания сульфатной беленой хвойной целлюлозой, размолотой до 57 ШР, с льняным волокном, размолотым до 44 ШР (массовая доля альфа-целлюлозы - 94%; массовая доля лигнина - 0,35%; содержание смол и жиров - 0,42%), в соотношении 7:3 по массе абсолютно сухого волокна.
В приготовленную таким образом волокнистую композицию добавляют суспензию карбоната кальция в количестве 12%, водную эмульсию АКД в количестве 0,7%, водный раствор катионного крахмала в количестве 0,7% и влагопрочную смолу в количестве 0,5% (все расходы приведены в пересчете на 100% вещество в процентах от массы волокон). Из полученной волокнистой композиции вырабатывают бумагу-основу с водяным знаком, которую далее пропитывают на клеильном прессе смесью 2% водного раствора поливинилового спирта, смешанного с глицерином в соотношении 50:1 (по объёму). Качественные показатели готовой бумаги даны в таблице.
Пример 3 (заявленная волокнистая композиция)
Готовят волокнистую композицию путем смешивания сульфатной беленой хвойной целлюлозы, размолотой до 62 ШР, с льняным волокном, размолотым до 44 ШР (массовая доля альфа-целлюлозы - 94%; массовая доля лигнина - 0,35%; содержание смол и жиров - 0,42%), в соотношении 7:3 по массе абсолютно сухого волокна.
В приготовленную таким образом волокнистую композицию добавляют суспензию карбоната кальция в количестве 12%, водную эмульсию АКД в количестве 0,7%, водный раствор катионного крахмала в количестве 0,7 % и влагопрочную смолу в количестве 0,5% (все расходы приведены в пересчете на 100% вещество в процентах от массы волокон). Из полученной волокнистой композиции вырабатывают бумагу-основу с водяным знаком, которую далее пропитывают на клеильном прессе смесью 2% водного раствора поливинилового спирта, смешанного с глицерином в соотношении 50:1 (по объёму). Качественные показатели готовой бумаги даны в таблице.
Пример 4 (заявленная волокнистая композиция)
Готовят волокнистую композицию путем смешивания сульфатной беленой хвойной, размолотой до 64 ШР, с льняным волокном, размолотым до 44 ШР (массовая доля альфа-целлюлозы - 94%; массовая доля лигнина - 0,35%; содержание смол и жиров - 0,42%), в соотношении 7:3 по массе абсолютно сухого волокна.
В приготовленную таким образом волокнистую композицию добавляют суспензию карбоната кальция в количестве 12%, водную эмульсию АКД в количестве 0,7%, водный раствор катионного крахмала в количестве 0,7 % и влагопрочную смолу в количестве 0,5% (все расходы приведены в пересчете на 100% вещество в процентах от массы волокон). Из полученной волокнистой композиции вырабатывают бумагу-основу с водяным знаком, которую далее пропитывают в клеильном прессе смесью 2% водного раствора поливинилового спирта, смешанного с глицерином в соотношении 50:1 (по объёму). Качественные показатели готовой бумаги даны в таблице.
Пример 5 (сравнение)
Готовят волокнистую композицию путем смешивания сульфатной беленой хвойной целлюлозы, размолотой до 57 ШР, с хлопковой беленой полумассой из очесов, размолотой до 64 ШР, в соотношении 1:1 по массе абсолютно сухого волокна.
В приготовленную таким образом волокнистую композицию добавляют суспензию карбоната кальция в количестве 12%, водную эмульсию АКД в количестве 0,7%, водный раствор катионного крахмала в количестве 0,7 % и влагопрочную смолу в количестве 0,5% (все расходы приведены в пересчете на 100% вещество в процентах от массы волокон). Из полученной волокнистой композиции вырабатывают бумагу-основу с водяным знаком, которую далее пропитывают на клеильном прессе смесью 2% водного раствора поливинилового спирта, смешанного с глицерином в соотношении 50:1 (по объёму). Качественные показатели готовой бумаги даны в таблице.
Как видно из полученных результатов, образцы бумаги, изготовленные в соответствии с волокнистой композицией изобретения (Примеры 1-4), показывают более высокое сопротивление раздиранию и более низкую воздухопроницаемость по Бендтсену, по сравнению с образцом бумаги, изготовленным в соответствии с прототипом (Пример 5). Наилучший результат получается при использовании волокнистой композиции, содержащей сульфатную беленую хвойную целлюлозу и льняную целлюлозу в соотношении 1:1 (Пример 1). Все образцы бумаги запечатали офсетным, металлографским, высоким и трафаретным способами печати, и они показали хорошие печатно-технологические свойства и хорошую устойчивость печатных изображений к стирке и обработке горячими щелочными растворами.
Таким образом, применение заявляемой волокнистой композиции позволяет получить бумагу с хорошей физико-механической прочностью, которая запечатывается всеми известными способами печати, применяемыми для изготовления защищенных документов и ценных бумаг. Эту бумагу можно использовать для изготовления документов длительного срока пользования, в частности, для изготовления банкнот. Технический результат достигается за счет применения волокнистой композиции, содержащей вместо хлопковой целлюлозы льняную целлюлозу в количестве 30-50 мас.%, причем льняная целлюлоза должна иметь заявленные в изобретении характеристики по содержанию лигнина, альфа-целлюлозы, смол и жиров.
Таблица
Наименование показателей, единица измерения Пример 1 (заявленная волокнистая композиция) Пример 2 (заявленная волокнистая композиция) Пример 3 (заявленная волокнистая композиция) Пример 4 (заявленная волокнистая композиция) Пример 5 (сравнение)
Масса 1 м², г ГОСТ 13199 80,5 80,1 81,9 82,6 81,3
Толщина, мкм ГОСТ 27015 141 132 153 144 133
Плотность, г/см³ ГОСТ 27015 0,57 0,61 0,54 0,60 0,61
Сопротивление раздиранию (в среднем по двум направлениям), мН ГОСТ 13525.3 1050 896 1006 928 893
Сопротивление излому (в среднем по двум направлениям), ч.д.п. ГОСТ 13525.2 942 488 752 389 467
Разрушающее усилие, Н ГОСТ 1924-1-96 44,6 46,2 48,3 48,5 49,5
Удлинение при разрыве, % 2,78 2,77 2,83 3,30 3,19
Впитываемость воды при одностороннем смачивании по методу Кобба (60 с), г/м² ГОСТ 12605 16 15 16 15 15
Непрозрачность, % ГОСТ 8874 90,9 91,3 91,9 92,7 88,2
Массовая доля золы, % ГОСТ 7629 (900°С) 9,1 8,2 8,6 9,2 7,4
Воздухопроницаемость по Бендтсену, мл/мин ISO 5636/3 202 191 227 202 407

Claims (4)

1. Волокнистая композиция для изготовления бумаги, включающая сульфатную беленую хвойную целлюлозу в количестве 50-70 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно от массы сухого волокна, льняную целлюлозу в количестве 30-50 мас.% в пересчете на абсолютно сухое волокно от массы сухого волокна и добавки неволокнистой природы, при этом льняная целлюлоза содержит лигнина не более 0,4 мас.%, альфа-целлюлозы не менее 90 мас.%, смол и жиров не более 0,5 мас.%.
2. Бумага, изготовленная из волокнистой композиции, охарактеризованной в п.1.
3. Бумага по п.2, отличающаяся тем, что содержит по крайней мере один защитный признак.
4. Бумага по п.2, отличающаяся тем, что применяется для изготовления банкнот.
RU2023109851A 2023-04-18 Волокнистая композиция для изготовления бумаги и бумага, изготовленная с применением этой композиции RU2809598C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2809598C1 true RU2809598C1 (ru) 2023-12-13

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2066674A5 (en) * 1969-10-28 1971-08-06 Louden William Paper contg some unbeaten fibres
SU417566A1 (ru) * 1972-04-30 1974-02-28
SU1024541A1 (ru) * 1982-02-02 1983-06-23 Украинское научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности Бумага-основа дл копировальной бумаги
WO2022003139A1 (fr) * 2020-07-02 2022-01-06 Oberthur Fiduciaire Sas Composition fibreuse pour feuille de papier, en particulier de securite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2066674A5 (en) * 1969-10-28 1971-08-06 Louden William Paper contg some unbeaten fibres
SU417566A1 (ru) * 1972-04-30 1974-02-28
SU1024541A1 (ru) * 1982-02-02 1983-06-23 Украинское научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности Бумага-основа дл копировальной бумаги
WO2022003139A1 (fr) * 2020-07-02 2022-01-06 Oberthur Fiduciaire Sas Composition fibreuse pour feuille de papier, en particulier de securite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7404876B2 (en) High-bulk, wood containing printing paper
US20090065164A1 (en) Cellulose-based fibrous materials
US20160273165A1 (en) Method for improving strength and retention, and paper product
JP3810986B2 (ja) 抄紙用紙質向上剤
CN103502529A (zh) 高长径比纤维素纳米长丝及其生产方法
AT517303A1 (de) Verwendung cellulosischer Fasern zur Herstellung eines Vliesstoffes
US20160326698A1 (en) Methods, Processes, and Compositions for Treating Pulp
JP2012057285A (ja) 微細植物繊維含有紙シート
AU2018247907A1 (en) Production of paper that is highly stretchable in the cross direction
EP2668333B1 (de) Verfahren zur herstellung eines papiererzeugnisses
CN116940733A (zh) 高度精制的纤维素的分级的方法
RU2809598C1 (ru) Волокнистая композиция для изготовления бумаги и бумага, изготовленная с применением этой композиции
CN109024054A (zh) 高透气度滤棒成形纸及其生产方法
CN110924228B (zh) 一种轻量化绿色非热封型茶叶滤纸及其制备方法
JP5925995B2 (ja) フラッフ化パルプを含有する紙
US8449720B2 (en) Method of making paper
US20200340182A1 (en) A cellulose paper composite and process for preparation thereof
SK69798A3 (en) A soft, bulky absorbent paper containing chemithermomechanical pulp
KR100407252B1 (ko) 치수안정성이 향상된 종이의 제조방법
JP7537698B2 (ja) セキュリティ用紙の製造方法及びセキュリティ用紙
JP6927403B1 (ja) 紙の製造方法
JP3579002B2 (ja) パルプシートの製造方法
Indriati et al. Mixed-Refining of BCTMP and LBKP for Lightweight Papers
CN101691708B (zh) 一种色相、不透明度和游离度改善且性能稳定的本色草浆
JP3579003B2 (ja) パルプシートの製造方法