Состав для покрытия бумаги-основы, предназначенный для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов

 

Сущность изобретения заключается в том, что состав, включающий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, пластификатор и воду, дополнительно содержит поверхностно-активное веществодикалиевую соль диэфира смеси октаглицеридовалкенил-янтарных кислот, а в качестве пластификатора - глицерин. Состав содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%: латекс 3,5-55; поверхностно-активное вещество 0,14- 1,10; глицерин 0,03-0,16 и вода обессоленная остальное. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

T )

Т-is..е :"t " Й Й4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821862/12 (22) 07.05,90 (46) 15.07.92, Бюл. N 26 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (72) В. Н. Александрова, Т, А. Мишина, Л. С. Зуева, П. И. Петренко, B. В, Юрченко, В. А. Жебель и В. M. Молочко (53) 676.45(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 252859, кл, D 21 Н 1/28, 1966, Авторское свидетельство СССР № 336396, кл, D 21 Н 3/64, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹ 443399449966,, кKJлt, С 08 L27/04,,1974.

Изобретение относится к технологии., приготовления составов для покрытия бумаги-основы и бумаги-основы, имеющей полимерное покрытие,, в частности полиэтиленовое, применяемых для изготов- . ления материалов с полимерными покрытиями для упаковки пищевых, продуктов, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Одной из важнейших задач является разработка материалов с полимерными покрытиями на основе бумаги для упаковки жиросодержащих продуктов (например, пищеконцентратов), подлежащих длительному хранению в жестких условиях эксплуатации при возможном сминании упаковки.

Известен состав для изготовления упаковочных видов бумаги с полимерными по,, SU „, 1747585А1 (я)5 D 21 Н,27/.12, 19/20 // 0 21 Н

1706: 17:34; 2 4 " A q (54) СОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ БУМАГИ-ОСНОВЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ ДЛЯ УПАКОВКИ

ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ (57) Сущность изобретения заключается в том, что состав, включающий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, пластификатор и воду, дополнительно содержит поверхностно-активное веществодикалиевую соль диэфира смеси октаглицеридов алкенил-янтарных кислот, а в качестве пластификатора — глицерин, Состав содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.0 : латекс 5 — 55; поверхностно-активное вещество 0,14—

1,10; глицерин 0,03 — 0,16 и вода обессоленная остальное. 1 табл. крытиями для упаковки жиросодержащих пищевых продуктов на основе латекса сополимера винйлиденхлорида и сложного винилалкилового эфира дикарбоновой кислоты.

Недостатком такого состава является повышенная жиропроницаемость покрытия (показатель жаропроницаемости находится на уровне 840 с для образцов с гладкой поверхностью), что не.позволяет использовать материал с покрытием известного состава для упаковки и хранения жаросодержащих продуктов.

Известен также состав для покрытия бумаги-основы, предназначенной для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом с содержанием винилхлорида 20 — 50 вес. /..

1747585

Однако в процессе сминания упаковки, имеющем место при затаривании, транспортировке и хранении жиросодержащих продуктов, наблюдается повышенная жиропроницаемость покрытия упаковочных бумаг в местах сгибов, В процессе сминания упаковочной бумаги при образовании фальцованной поверхности покрытия происходит нарушение (деформация) структуры полимерного покрытия. При длительном контакте (взаимодействии) с жиром может происходить более ускоренное разрушение структуры полимерного покрытия в местах сгибов по сравнению с гладкой поверхностью, приводящее к проникновению жира на внешнюю поверхность упаковки, нарушению герметичности упаковки и порче упакованного продукта.

Наиболее близким к предложенному составу является состав для покрытия бумагиосновы, предназначенной для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом с содержанием звеньев винилхлорида 33 — 37%, включающий в качестве пластификатора метилцеллюлозу.

Гладкая поверхность (в дтсутствие сминания) покрытия на основе указанного состава может обеспечивать жиростойкость бумаги с покрытием в течение довольно длительного времени. Однако недостаткам указанного состава является невысокая эластичность покрытия в процессе сминания, упаковки при автоматическом затаривании жиросодержащей продукции, жестких условиях ее транспортировки и хранения. При сгибании малоэластичного упаковочного материала (образовании фальцованной поверхности покрытия) происходит деформация структуры полимерного покрытия, что при длительном контакте с жиром приводит к жиропроницаемости в местах сгибов.

Цель изобретения — снижение жиропроницаемости покрытия упаковочных видов бумаги.

Поставленная цель достигается тем, что состав для покрытия бумаги-основы, предназначенной для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, содержащий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом и пластификатор, дополнительно содержит поверхностно-активное вещество — дикалиевую соль диэфира смеси октйглицеридов алкенилянтарных кислот общей формулы

10 (HzC00K

СНОНСН;ООС-(, mÄm,„., п СНСОО (СН1СНОНСКу СОО)т СН

Й СОО(СН,СНОНСН,СОО),СН, СНОНСН ООС-СНС„Н,„, 1

ЩСООК где п=8;10, а в качестве пластификатора-глицерин, при

15 следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом 35-55

20 Поверхностноактивное вещество формулы (1) 0,14-1,10

Глицерин 0,03-0,16

Обессоленная вода Остальное

25 Известно, что большая часть полимерных материалов содержит вспомогательные вещества, Регуляторами структурообразования в кристаллизирующихся полимерах являются поверхностно-активные вещест30 ва. Рост или уменьшение величины надмолекулярных образований зависит от типа поверхностно-активных веществ (ПАВ) и их концентрации. Введение пластификаторов вызывает увеличение подвижности струк35 турных элементов полимеров, связанное с уменьшением их внутри- и межмолекулярного взаимодействия. Изменение структуры кристаллизующихся полимеров за счет введения поверхностно-активного вещества

40 той или иной природы может приводить и к изменению ряда свойств .полимерных покрытий.

Известно действие глицерина в качестве пластификатора полимерных материа45 лов. Однако добавка только глицерина в композицию латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом не приводит к снижению жиропроницаемости покрытия, в том числе фальцованной поверхности покрытия, 50 Введение поверхностно-активного вещества формулы (I) в композицию латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом в заявляемом количестве приводит к структурным изменениям в полимерном по55 крытии и к снижению его жиропроницаемости.

Добавка глицерина после введения поверхностно-активного вещества формулы (I) в композицию латекса сополимера винили1747585 денхлорида с винилхлоридом приводит к дополнительному эффекту снижения жиропроницаемости фальцованной поверхно.сти полимерного покрытия.

Состав для покрытия приготовляют следующим образом. 5

В состав, содержащий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом марки ВДВХ-65ЕЖ (ТУ вЂ” 6 — 02 — 16 — 90), представляющий собой продукт совместной полимеризации смеси мономеров с массовой 10 долей винилиденхлорида 65-67% и винилхлорида 33-35%, вводят поверхностно-активное вещество-дикалиевую соль диэфира смеси октаглицеридов ал кенилянтарных кислот общей формулы (I) в виде 20%-ного 15 водного раствора в количестве 0,25 — 3,1% к массе сухого сополимера. Затем вводят.при перемешивании глицерин (ГОСТ 6824 — 76) в виде 50 -ного водного раствора в количестве 0,06 — 0,45% к массе сухого сополимера, 20

Перемешивание проводят с помощью мешалки со скоростью 40-60 об/мин в течение

10 мин. В качестве поверхностно-активного вещества используют ПАВ марки С — 133, изготавливаемое Долгопрудненским заво- 25 дом тонкого органического синтеза (ТУ 6—

14 — 994 — 80). Приготовленный состав наносят на бумагу-основу(масса заявляемого латексного покрытия составляет 30 — 40 г/м ) или на бумагу-основу с полиэтилено- 30 г вым покрытием (масса заявляемого латексного покрытия составляет 12 — 20 г/м ). г

Покрытие наносят на лабораторном вертикальном клеильном прессе, который 35 снабжен металлическим купающимся валиком, обрезиненным прижимным валиком, и ванночкой вместимостью 200 мл. Лабораторный клеильный пресс позволяет наносить покрытие 5 — 20 г/м в зависимости от 40 г вязкости покровного состава, давления, оказываемого прижимным валиком, и скорости вращения купающегося валика. Ширина валиков составляет 200 мм. На бумагу-основу наносят двух-трехслойное 45 покрытие общей массой 30-40 г/м на основе заявляемого состава,.На бумагу с полиэтиленовым . покрытием наносят одно-двухслойное покрытие общей массой

12 — 20 г/м на основе заявляемого состава. 50 г

Бумагу с каждым из равномерно нанесенных слоев подвергают процессу сушки." влажное покрытие облучают ИК-лампой в течение 1 с, а затем помещают в сушильный шкаф с температурой (120 +2) С, Время сушки составляет 1-2 мин. После высушивания образцов определяют массу покрытия (ГО СТ 13199 — 67).

Пример 1.

Дикалиевую соль диэфира смеси октаглицер,дов алкенилянтарных кислот — поверхностно-активное вещество (ПАВ) формулы (I) в которой п=8, и глицерин вводят в композицию для покрытия бумаги-основы, включающую латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом с содержанием винилхлорида 35 мас.%. В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 350 г сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят ПАВ формулы (!) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 55 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 3.1% к массе cyxom сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 3,2 г(в пересчете на сухое вещество это составлят 0,45% к массе сухого сополимера), Композицию перемешивают в течение

10 мин с помощью мешалки со скоростью

40 — 60 об/мин. Соотношение компонентов в композиции следующее, мас.%:

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом 35,0

Поверхностноактивное вещество формулы (I) 1,10

Глицерин . 0 16

Обессоленная вода Остальное

Приготовленный состав наносят на бумагу-основу массой 90 г/м с помощью куг пающегося валика при 20 С. Масса двухслойного покрытия составляет 31 г/мг.

Приготовленный состав наносят на бумагуоснову на лабораторном вертикальном клеильном прессе.

Масса первого слоя после высушивания составляет 16 г/м по сухому сополимеру.

Сырой слой подвергают ИК-сушке при 80 С в течение 1 с, а затем высушивают при 120 С в течение 2 мин в сушильном шкафу. Затем наносят второй слой приготовленного состава, Процесс сушки осуществляют вышеуказанным способом. Масса второго слоя после высушивания составляет по сухому сополимеру 15 г/м . После выдерживания образцов бумаги с нанесенным двухслойным покрытием в течение 10 сут при 20 С и относительной влажности воздуха р =65% проводят испытание их на,жиропроницаем ость.

Испытания жиропроницаемости образцов бумаги с нанесенным покрытием проведено по методике. согласно которой испытания проводят в более жестких условиях по сравнению с обычно применяемой методикой, что отвечает реальным условиям эксплуатации упаковочной бумаги с пол1747585

7 имерным покрытием. Согласно принятой методике (ТУ ОП 13-0279032-08-88 "Бумага упаковочная с полимерным покрытием") показатель жиропроницаемости определяется на гладких образцах бумаги. Согласно предложенной методике йспытания проводят на фальцованной поверхности образцов, что воспроизводит реальные условия эксплуатации бумаги — деформацию, сминание бумаги с покрытием в процессе автоматической упаковки, транспортировки и хранения бумаги с упакованным пищевым продуктом в течение гарантийного срока.

Для определения жиропроницаемости образец испытуемой бумаги размером

200х240 мм сгибают с образованием фальцованной поверхности. Фальцованные образцы подготавливают следующим образом. Сгибают образец покрытием внутрь и наматывают плотно на плоскую металлическую линейку шириной 40 мм. Затем линейку вытягивают и согнутый образец помещают под груз массой 1 кг. По истечении 30 с груз снимают, образец разворачивают и снова сгибают тем же способом в направлении, перпендикулярном первому сгибу, покрытием внутрь, затем образец вновь помещают под груз на 30 с.

В результате на поверхности образца образуется сетка сгибов (20 точек пересечения сгибов — точек перегибов), На каждую иэ точек перегибов наносят 1 каплю 1%-ного раствора красителя судана а подсолнечном масле и определяют число точечных прохождений жира эа 30 ч на обратную сторону бумаги, Определяют жиропроницаемость (g %).

% число точечных прохождений жира число точек — перегибов 20 х 100

За результат принимают среднее арифметическое из трех образцов бумаги.

Определение паропроницаемости бумаги с полимерным покрытием проводят по

ГОСТ 13525.15 — 78 "Бумага, Метод определения паропроницаемости".

Пример2,,Готовят состав для покрытия бумаги-основы аналогично примеру 1, только вводят поверхностно-активное вещество формулы (!), в которой п=10, в композицию, включающую латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом с содержанием аинилхлорида 33 мас.%.

В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 400

r сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят ПАВ формулы (!) в виде 20%-ного водного раствора В количестве 25 г (e пересчете на сухое вещество зто составляет

1.25% к массе. сухого сополимера), затем вводят глицерин в виде 50% íîãî водного раствора в количестве 2 r (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,25% к массе сухого сополимера), Конечный состав

5 имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом 40

10 Поверхностноактивное вещество формулы (!) 0.5

Глицерин 0,1

Обессоленная вода Остальное

15 Приготовленный состав наносят на бумагу-основу аналогично примеру 1, только наносят трехслойное покрытие (масса каждого иэ слоев составляет (13 и 1) г/м по сухому сополимеру). Дальнейшие операции

20 и испытания бумаги проводят как в примере 1.

Пример 3. Готовят состав для покрытия бумаги-основы аналогично примеру 1, В 1 кг латекса сополимера винилиденх25 лорида с винилхлоридом, содержащего 550 г сополимера (e пересчете на сухое вещество), вводят поверхностно-активное вещество формулы (!) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 7 г (в пересчете на

30 сухое вещество это составляет 0,25% к массе сухого сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 0,5 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,06% к массе сухого.

35 сополимера), Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Латекс сополимера винил иденхлорида с аинилхлоридом 55

40 Поверхностноактианое вещество формулы (!) 0,14

Глицерин 0,03

Обессоленная вода Остальное

45 Приготовленный состав наносят на бумагу-основу аналогично примеру 2. Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят как в примере 1.

Пример 4. Готовят состав для покры50 тия бумаги-основы аналогично примеру 1, В 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 550 г сополимера (e пересчете на сухое вещество), вводят поверхностно-активное вещест55 во формулы (l} в виде 20%-ното водного раствора в количестве 7 r (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,25% к массе сухого сополимера). затем вводят глицеpNH в аиде 50%-нбгО ВОДНОГО раствора В количестве 0,6 r (в пересчете на сухое веще1747585

34 ство это составляет 0,06% к массе сухого сополимера). Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Латекс сополимера винилиденхлорида 5 с винилхлоридом 55

По верхностноактивное вещество формулы (!) 0,14

Глицерин 0,03 10

Обессоленная вода Остальное

Приготовленный состав наносят на бумагу-основу с полиэтиленовым покрытием массой 110 г/м в вире однослойного покрытия массой 15 г/м . Дальнейшие опера- 15 ции проводят как в примере 1, Пример 5 (запредельные значения состава покрытия). Готовят состав для покрытия бумаги-основы аналогично примеру

1. В 1 кг латекса сополимера винилиденхло- 20 рида с винилхлоридом, содержащего 350 г сополимера (в пересчете на сухое вещество), вводят поверхностно-активное вещество формулы (!) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 65 г (в пересчете на 25 сухое вещество это составляет 3,7% к массе сухого сополимера), затем вводят глицерин в виде 50%-ного водного раствора в количестве 4 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,57% к массе сухого сополиме- 30 ра). Конечный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Латекс сополимера вин илиденхлорида с винилхлоридом 35

Поверхностноактивное вещество формулы (!) 1,3

Глицерин 0,2

Обессоленная вода Остальное 40

Приготовленный состав наносят на бумагу-основу аналогично примеру 3, Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят как в примере 1, Пример 6 (запредельные значения 45 состава покрытия). Готовят состав для покрытия бумаги-основы аналогично примеру

1. B 1 кг латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, содержащего 550 r сополимера (в пересчете на сухое вещест- 50 во), вводят поверхностно-активное вещество формулы (!) в виде 20%-ного водного раствора в количестве 5 r (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,18% к массе сухого сополимера), затем вводят глице- 55 рйн в виде 50%-ного раствора в количестве

0,2 г (в пересчете на сухое вещество это составляет 0,02% к массе сухого сополимера). Конечный состав имеет следующее соотношение-компонентов, мас.%:

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом 56

Поверхностноактивное вещество формулы (!) 0,1

Глицерин 0,01

Обессоленная вода Остальное

Приготовленный состав наносят на бумагу-основу аналогично примеру 3. Дальнейшие операции и испытания бумаги проводят как в примере 1.

Пример 7 (сравнительный). Готовят состав для покрытия бумаги-основы на основе латекса сополимера винилиденхлорида и сложного винилалкилового эфира дикарбоновой кислоты. Состав наносят на бумагу-основу массой 90 гlм . Дальнейшие операции проводят как в примере 1.

Пример 8 (сравнительный), Готовят состав для покрытия бумаги-основы на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки ВДВХ-65ЕЖ) с содержанием винилхлорида 35 мас.% без дополнительного введения поверхностноактивного вещества и глицерина. Состав наносят на бумагу-основу массой 90 г/м .

Дальнейшие операции проводят как в примере 1.

Пример 9 (сравнительный). Готовят состав на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки

ВДВХ-65ЕЖ) с содержанием винилхлорида

35 мас.% без дополнительного введения поверхностно-активного вещества и глицерина. Состав наносят на бумагу-основу с полиэтиленовым покрытием массой 110 г/м . Дальнейшие операции проводят как в примере 4.

Пример 10 (по прототипу). Готовят состав для покрытия бумаги-основы на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки ВДВХ-65ЕЖ) с содержанием винилхлорида 35 мас.% беэ дополнительного введения поверхностноактивного вещества и глицерина, используя в качестве пластификатора метилцеллюлозу. Состав наносят на бумагу-основу массой

90 г/м . Дальнейшие операции проводят как в примере 1.

Пример 11 (по прототипу), Готовят состав для покрытия бумаги-основы на основе латекса сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом (марки ВДВХ-65ЕЖ) с содержанием винилхлорида 35 мас.% беэ дополнительного введения поверхностноактивного вещества и глицерина, используя в качестве пластификатора метилцеллюлозу. Состав наносят на бумагу-основу с полиэтиленовым покрытием массой 110 г/м .

1747585

Дальнейшие операЦии проводят как в примере 4.

Результаты испытаний бумаги с полимерными покрытиями приведены в таблице.

Как следует иэ данных примеров и результатов, приведенных в таблице, жиропроницаемость бумаги, с покрытием предлагаемого состава (имеющей фальцованную поверхность), существенно ниже, чем по прототипу. Эффект снижения жиропроницаемости (примеры 1 — 4) наблюдается при введении. в композицию поверхностноактивного вещества в количестве 0,25-3,1% к массе сухого сополимера (глицерин при этом добавляют в количестве 0,06 — 0,45% к массе сухого сополимера), Жиропроницаемость при использовании предлагаемого состава, как показано в примерах 1-4, составляет 0 — 5%. В то время как бумага с покрытием на основе известного состава (пример 7) не дает положительного эффекта (жиропроницаемость составляет

100%). Бумага с покрытием на основе известного состава (примеры 8, 9) имеет невысокий эффект по сравнению с заявленным составом в указанном интервале концентраций (жиропроницаемость составляет 2045%). Использование известного состава по прототипу (примеры 10, 11) не приводит к существенному эффекту снижения жиропроницаемости (жиропроницаемость составляет 20 — 42%). Как следует из данных примеров 5, 6 изменение указанного предельного количества компонентов состава— поверхностно-активного вещества и глицерина — в сторону увеличения или уменьшения приводит к значительному падению эффекта (жиропроницаемость возрастает до 35 — 40%).

Разработана технология изготовления бумаги с поливинилиденхлоридным покрытием для упаковки жиросодержащих продуктов (бумага марки ЛЖ-130 ТУ ОП

13-0279032-08-88). Однако, как показали предварительные испытания опытной партии указанной бумаги, в процессе транспортировки и хранения упакованного продукта значительная часть. упаковок приходит в негодность в результате прожиривания в местах сгибов (образованных при формировании пакетов на автоматах и при

5 сминании упаковки с продуктом).

Использование технического решения по прототипу также не приводит к существенному улучшению.

Изобретение позволит ориентировочно

10 в 2-2,5 раза снять потери упакованной жиросодержащей продукции при транспортировке и хранении в течение гарантийного срока.

Ф о рмул а изобретения

15 Состав для покрытия бумаги-основы, предназначенный для изготовления бумаги для упаковки пищевых продуктов, включающий латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом, пластификатор и обессо20 ленную воду, отл ич а ющийся тем, что, с целью снижения жиропроницаемости покрытия, состав дополнительно содержит поверхностно-активное вещество дикалиевую соль диэфира смеси октаглице25 ридов алкенилянтарных кислот формулы н,„,с„,сн®(сн, нонск ас), и, Ьн,ааа(ан,ананан,ааа),ан, 35 где n=8; 10, а в качестве пластификатора — глицерин при

40 следующем соотношении компонентов состава, мас,%;

Латекс сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом 35-55

45 Указанное поверхностноактивное вещество 0,14-1,10

Глицерин 0,03-0,16

Обессоленная вода, Остальное,