ВИКОРИСТАННЯ СПУЧЕНОГО ПЕРЛІТУ ЯК НАПОВНЮВАЧА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ПАПЕРУ ДЛЯ ДРУКУ ТА ПИСАННЯ

Л.А. Коптюх, д.т.н., професор,
Л.В. Андрієвська, к.т.н., доцент,
Т.Г. Глушкова, к.т.н., доцент,
Н.Б. Марчук, к.т.н., доцент
Київський національний торговельно-економічний університет, Україна
knteu.mila@ukr.net


ВИКОРИСТАННЯ СПУЧЕНОГО ПЕРЛІТУ ЯК НАПОВНЮВАЧА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ПАПЕРУ ДЛЯ ДРУКУ ТА ПИСАННЯ

Під наповненням паперу розуміють введення в композицію паперу мінеральних речовин для поліпшення його споживних властивостей, а, відповідно, і якості [1]. Введенням наповнювачів в композицію паперу досягаються наступні цілі: підвищується білість паперу, оскільки майже всі наповнювачі мають вищий ступінь білості, ніж волокна целюлози; істотно збільшується гладкість поверхні виготовленого паперу за рахунок заповнення частинками наповнювача пор і нерівностей між волокнами на шорсткій поверхні листа; зменшується його непрозорість, що дає можливість писати і друкувати з обох боків листа; поліпшується рівномірність просвіту; збільшується м'якість і пластичність тощо.
Загальним недоліком введення наповнювачів є помітне зниження механічної міцності і ступеня проклеювання паперу. Крім того, із збільшенням вмісту наповнювачів проявляється явище відділення від поверхні паперу дрібних волокон, частинок наповнювача. Цей ефект різко погіршує якість друку.
Тому важливим завданням на сьогодні є пошук такого наповнювача, який забезпечив би оптимальні умови виробництва паперу з метою отримання продукції із заданим комплексом споживних властивостей.
Відомо, що у виробництві паперу для друку та писання використовують такі наповнювачі як каолін, діоксид титану, карбонат кальцію, тальк тощо. За результатами досліджень встановлено, що показник непрозорості паперу зростає за рахунок використання підвищеного вмісту введених наповнювачів на основі діоксиду титану. Проте висока вартість діоксиду титану обмежує його використання для виробництва різних видів паперу. Відмічено позитивні зміни непрозорості паперу з використанням у композиції наповнювачів тальку [2]. Також була досліджена можливість використання карбонату кальцію в якості ефективного та економічного наповнювача паперу для друку. Проте було відмічено, що введення до композиції даного наповнювача зумовлює зростанню яскравості (білості) паперу і вимагає використання пігментів з високими коефіцієнтами розсіювання. Даний факт обмежує використання наповнювача у виробництві паперу для дитячої паперової продукції (зошити, підручники тощо), адже підвищений показник білості призводить до негативного впливу на дитячий зір [3].
Досить поширеним наповнювачем паперу для друку та писання є каолін, який підвищує непрозорість паперу. Однак, у присутності зв’язувальної речовини і друкарської фарби каолін порівняно мало впливає на непрозорість і, фактично підвищуючи всмоктуваність папером зв’язуючого фарби (масла) може підсилювати просвічуваність друку на зворотній бік аркуша[4].
А тому, нами було запропоновано використовувати у якості наповнювача паперу для писання та друку мінеральну речовину – спучений перліт. Дана речовина пропонується для використання у виробництві паперу вперше, адже зазвичай спучений перліт використовувався лише у будівельній галузі.
Запропоновано використовувати спучений перліт з масовою часткою фракцій 2-3 мкм 90-92 % і білістю (коефіцієнтом відбиття) 78 %. При цьому масова частка наповнювача в папері повинна складати 4-5% від абсолютно сухого волокна.
Такий мінеральний наповнювач характеризується високою розвернутою активною поверхнею, а тому володіє високим ступенем осадження та зв’язку з целюлозним волокном за інших постійних умов технологічного процесу підготовки паперової маси та виготовлення паперу.
Показник білості перліту є не високим. Однак, оскільки відповідно з вимогами [5] до друкованої продукції для дітей папір для виготовлення шкільних зошитів та підручників характеризується показником білості на рівні 70-88 %. А тому рівень показника білості спученого перліту задовольняє вимогам для виготовлення та використання паперу за призначенням, забезпечуючи при цьому на високому рівні такі важливі показники якості паперу як непрозорість і механічну міцність, що є результатом зниженого в ньому вмісту комбінованого наповнювача.
Також зазначимо, що перліт відрізняється відсутністю в ньому фракцій піску (SiO2), що відповідно знижує абразивність самого наповнювача. А це, в свою чергу, свідчить, що в процесі виготовлення паперу перліт не буде викликати негативної абразивної дії на сітку, пресові вали, сушильні циліндри, що мають дзеркально відшліфовану поверхню, папероробної машини, знижуючи їхній термін експлуатації і якість виготовленого паперу.
В результаті проведених досліджень було встановлено, що використання спученого перліту у якості наповнювача паперу дає змогу досягти високої непрозорості паперу показника, що є одним з найважливіших для паперу для писання та друку, що використовується для виготовлення зошитів та шкільних підручників. Рівень досягнутого показника непрозорості відповідає вимогам [5] (не нижче 90%) і забезпечується за невисокого вмісту наповнювача до паперу (5-7 % замість 12-14 % для паперу офсетного), що сприяє збереженню високого рівня його механічної міцності в порівняні з виготовленим аналогом, та білості паперу. Значення цих показників якості відповідають вимогам до паперу для виготовлення продукції для дітей згідно з [5] та вимогами стандарту на папір офсетний (78-82 %) без використання оптичних відбілювачів.
Ефективність та доцільність даного дослідження підтверджена патентом України 105489 [6].

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Тлумачний словник термінів целюлозно-паперового виробництва [укл. В.А. Сологуб, ред. О.Л. Рудь].– К.: Вид. дім "Києво-Могилянська академія", 2005. – 299 с.
2. Chowdhury, Pankaj; Gupta, P; Kumar, M; - Bajpai, Pratima; Varadhan, R; Study on improving the opacity of paper using adjunct filler pigments //Indian Pulp and Paper Technical Association Journal. – 2005.
3. Burri, P; Naydowski, C; Spielmann, D.C.; Swanson, E.T. Using classical theory to design a pigment with improved optical properties. 1997. – 198 р.
4. Д. Кейси. Свойства бумаги и ее переработка. том 2. - М.: Гослесбумиздание, 1960. – С.381.
5. Про затвердження Державних санітарних норм і правил "Гігієнічні вимоги до друкованої продукції для дітей" – наказ міністерства охорони здоров’я України від 18.01.2007.
6. Пат. 105489 UA, МПК (2016.01) D21Н 21/00. Паперова маса для виробництва писального паперу підвищеної непрозорості та механічної міцності // Л.А. Коптюх, С.С. Стретович; заявник і патентовласник Київський національний торговельно-економічний університет. – № 2015 08303; заявл. 25.08.2015. опубл. 25.03.2016, (патент України)