Способ антистатической обработки бумаги и картона
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (» И 0005 1! 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.12.81 (21) 3376237/29-12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл з. р 21 Н 3/48
О 21 H 1/38
С 09 K 3/16
Гоеударетееииый комитет
СССР (53) УДК 676.49 (088.8) Опубликовано 28.02.83. Бюллетень № 8
Дата опубликования описания 05.03.83 ло делам иэобретеиий и открытий л";;.
М. В. Фролов, В. Н. Чернышев, В. И. В лович и Ю: П:.: Топоро (72) Авторы изобретения
Центральный научно-исследовательский йтк ч итум, бромати (71) Заявитель (54) СПОСОБ АНТИСТАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БУМАГИ
И КАРТОНА
Изобретение относится к способам антистатической обработки бумаги и картона, изготовленных из целлюлозных волокон, и может быть использовано для предотвращения образования электрических зарядов, возникающих в процессах изготовления и переработки бумаги и картона.
При изготовлении бумаги и картона вследствие неравновесного разделения зарядов при испарении молекул воды из двойного электрического слоя на границе раздела поверхность целлюлозных волокон — связанная вода возникают избыточные электрические заряды. Это приводит к значительным технологическим затруднениям (прилипанию пыли к бумаге, слипанию листов между собой, увеличению об- 15 рывности) . Если не устранить указанное явление, то оно скажется и при дальнейшей переработке бумаги, например, в процессах печати на бумаге, изготовлении бумажноделовых товаров и т.д.
Известен способ антистатической обработки бумаги и картона, заключающийся в обработке бумажной массы минеральным наполнителем, модифицированным стеариламидопропилдиметилгидроксиэтилом перхлората аммония (1) .
Однако используемый в этом способе антистатирующий препарат токсичен, сложен в изготовлении и использовании. Кроме того, такой способ не позволяет полностью устранить возникновение электростатического заряда из-за наличия в используемом антистатике активных свободных гидроксильных и карбонильных групп.
Известен также способ антистатической обработки бумаги и картона путем нанесения на поверхность бумажного полотна натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в количестве 2 — 4% от массы абсолютно сухого волокна (2) .
Однако и такой способ не позволяет обеспечить высокую степень антистатирования, так как основан только на увеличении поверхностной проводимости бумаги и способствует лишь частичному уменьшению величины электростатического заряда до 10 9 Кл/м .
Наиболее близким к предлагаемому является способ антистатической обработки бумаги и картона путем введения в бу1000511
55 мажную массу или сформованное полотно а миносодержа щего соединения. Согласно этому способу в качестве аминосодержащего соединения используют четвертизованный полиэтилени мин, в бумажную массу совместно с крахмалом (3) .
Однако известный способ не позволяет полностью устранить появление электростатических зарядов, лишь снимая их величину до 10 Кл/м . Кроме того, известный способ антистатической обработки бумаги и картона связан с трудностью получения указанного антистатирующего препарата, повышенный расход (до 3,5 / Цель изобретения — повышение эффективности способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу антистатической обработки бумаги и картона путем введения в бумажную массу или нанесения на сформованное полотно аминосодержащего соединения, в качестве аминосодержа щего соединения используют поликонденсат дициадиамида, уротропина и формальдегида при их мольном соотношении от 1:1:1,2 до 1:l 4 2 в количестве 0,45 — 0,055 /o от массы абсолютно сухого волокна. Установлено, что используемый поликонденсат дициандиамида, уротропина и формальдегида с указанным соотношением входящих в него компонентов способствует связыванию естественного отрицательного электростатического заряда природной целлюлозы функциональными донорными алифатическими аминогруппами. При этом величина электростатических зарядов на поверхности бумаги, обработанной указанным аминосоединением в количестве 0,045 — 0,055 /II от массы абсолютно сухого волокна, соответствует нулевому значению. Целлюлозные волокна, применяемые для изготовления бумаги и картона, содержат функциональные группы, характеризующиеся различными донорно-акцепторными свойствами. В процессе диспергирования целлюлозных волокон вследствие донорно-акцепторного взаимодействия молекул воды с функциональными гидроксильными группами природной целлюлозы образуется двойной электрический слой (ДЭС) микромозаичной структуры. Формирование межволоконных донорно-акцепторных связей при высушивании бумаги и картона обусловливает увеличение плотности зарядов ДЭС, наличие которого показано экспериментально путем регистрации потока эмиссии электронов высоких энергий. Удаление воды при высушивании из бумажного и картонного полотна способству5 40 ет деформации ДЭС, приводящей к перераспределению электрических зарядов и их последующей миграции на наружную поверхность бумаги и картона. Целлюлозные же волокна, обладающие сравнительно низкой электропроводностью, способствуют длительному сохранению зарядов статического электричества. Кроме того, использование указанного соединения в количествах менее 0,045 iÄи более 0,055О/0 приводит к появлению на поверхности бумаги электрического заряда. Предлагаемый способ осуществляют путем введения в бумажную массу или нанесения на сформированное влажное полотно 0,5 — 2О/р-го водного раствора поликонденсата дициадиамида, уротропипа и формальдегида. Используемое в предлагасмом способе вещество может вводиться в бумажную массу или составы покрытий различных композиций, выбираемых в зависимости от вида изготовляемой бумаги и картона и тр»бований к ее основным эксплуатационным показателям. Измерение электростатического заряда осуществляют на установке для определения величины и знака электростатического заряда, например, состоящей из электрического вольтметра марки ВК 2 — 16 с выносным измерительны vl блоком и измерительной ячейкой. Величину заряда образца бумаги II III картона при внесении сго в изме!хит»льн го ячейку устанавливают косвенным ме" о,, определением разности потенциа loB, возникающей в измерительной ячейке. Величину электростатического заряда рассчитывают по формуле Q = Ñ.hY, где Q. — электростатический заряд, Кл; С вЂ” емкость измерительной ячейки, Ф; 4V — разность потенциалов в измерительной ячейке, В. В качестве образцов используют полоски бумаги и картона размером 15х70 мм . Пример 1. В бумажную массу, изготовленную из предварительно размолотой до 40 ШР сульфатной целлюлозы марки АС-1, вводят lо/р-й водный раствор поликонденсата, содержащего дициандиамин, уротропин и формальдегид в мольном соотifoLIE нии исходных компонентов 1:1:1,2 в количестве 0,045О/р от массы абсолютно сухого волокна. После тщательного перемешивания бумажная масса поступает на бумагоделательную машину по общепринятой технологии. Пример 2. Лнтистатическую обработку бумаги проводят аналогично примеру 1, используя поликонденсат дициандиамида, уротропина и формальдегида со следующим сооТношением исходных компонентов !:1,4:2 ll взятый в количестве 0,055 /о от массы абсолютного сухого волокна. 1000511 0,045 0,055 0,05 0,055 0,04 0,06 4 3.5 О О О 2,9410- 7,28 10 14109 0,96 1О 1,4.10 3 0 ВНИИПИ Заказ 1291/26 Тираж 382 Подписное Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Пример 3. Антистатическую обработку бумаги проводят согласно примеру 1, но используемое аминосоединение наносят на поверхность бумаги методом распыления в виде водного 1 /o-ro раствора в количестве 0,05о/о от массы абсолютно сухого волокна. Пример 4. Антистатическую обработку картона проводят согласно примеру 1, используя поликонденсат дициандиамида, уротропина и формальдегида со следующим соотношением исходных компонентов 1: I 4:2 и взятый в количестве 0,055 /р от массы абсолютно сухого волокна. Пример 5. Антистатическую обработку бумаги проводят согласно примеру 1 с использованием поликонденсата в количестве 0,04о/о от массы абсолютно сухого волокна. Пример б. Антистатическую обработку бумаги проводят согласно примеру 1 с использованием поликонденсата в количестве 0,06о/о от массы абсолютно сухого волокна. Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ позволяет полностью устранить возникновение зарядов статического электричества по сравнению с примерами 6 — 8. Из анализов примеров 1 — 3 и 4 — 5 (контрольных) видно, что выход за пределы заявленного значения приводит к появлению зарядов статического электричества. Отсутствие электростатических зарядов на поверхности бумаги и картона способствует нормальному проведению технологических процессов, связанных с изготовлением и переработкой различных видов бумаги. Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого способа по сравнению с бумагой и картоном, не подвергнутым антистатической обработке, составит около 75 тыс. руб. в год для одной бумагоделательной машины за счет уменьшения потерь от брака в производстве и увеличения производительности оборудования за счет уменьшения простоев (например, от обрывов). Кроме того, предлагаемый способ экономически целесообразен, так как позволяет предотвратить возникновение заряда при значительном сокращении расхода испольПример 7. Антистатическую обработку бумаги проводят согласно известному способу !2) с использованием натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в количестве 2 /р от массы абсолютно сухого волокна. Пример 8. Антистатическую обработку бумаги проводят согласно примеру 7 с использованием натриевой соли карбоксиметил целлюлозы в количестве 4о/0 от массы аб40 солютно сухого волокна. Пример 9. Антистатическую обработку бумаги осуществляют по прототипу согласно технологии, описанной в примере I. В 5 качестве антистатического агента используют 1 /о-й водный раствор четвертизированного полиэтиленамина в количестве 3,5 /о от массы абсолютно сухого волокна. Результаты измерений электрических зарядов приведены в таблице. зуемого химиката (по прототипу процесс осуществляют при расходе аминосоединения в количестве 3,5% от массы абсолютно сухого волокна, тогда как в предлагаемом 35 способе в количестве 0,045 — 0,055 /о от массы абсолютно сухого волокна). Формула изобретения Способ антистатической обработки бума4О ги и картона путем введения в бумажную массу или нанесения на сформованное полотно аминосодержащего соединения, отлачаюи4ийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, в качестве аминосодержащего соединения используют поли45 конденсат дициа ндпа мида, уротропина и формальдегида при их мольном соотношении от 1:1:1,2 до 1:1,4:2 в количестве 0,045— 0,55 /о от массы абсолютно сухого волокна. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 2160414, кл. С 08 G 33/00, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР № 834291, кл. D 21 Н 1/42, 1979. 3. Патент Великобритании № 1286662, ss кл. С 3 R, 1972 (прототип).
