Способ изготовления водораспускающейся бумаги

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3414416/29-12 (22) 31.03. 82 (46) 15.08.83. Бюл. Е 30 (72) М.В. Фролов, В.6. Менько и В.М. Гадуашвили (71) Центральный научно-исследовательский институт бумаги (53) 676.489.5(088.8) (56) 1, Патент Японии И 55-82.418, кл. D 21 Н 3/20, опублик. 1979. (54) (57) 1., СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРЛСПУСКАВЗЗЦЕЙСЯ БУМАГИ, включающий диспергирование воздушно-сухой целлюлозы в воде, введение в полученную дисперсию водного раствора натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и обработку массы водорастворимым органическим растворителем с образованием водноорганической смесИ, формование

„„Я0„„1035113 A зсю П 21 H 3/26; О 21 Н 5/00 бумажного полотна и его сушку, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це" лью снижения времени распускания бумаги в воде при одновременном .повышении механической прочности бумаги в воздушно-сухом состоянии, перед формованием бумажного полотна водноорганическую смесь фильтруют, отфильтрованный продукт сушат до воздушносухого состояния и затем диспергиру" ют в воде.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 200-500.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве водорастворимого органического растворителя используют ацетон, этиловый спирт.или диоксан.

10351

Изобретение относится к способам изготовления водораспускающейся бумаги и может быть использовано при производстве различных видов бумаги, способных быстро распускаться в воде 5 на отдельные волокна даже при отсутствии постороннего механического воздействия на них и в то же время обладающих необходимым запасом механической прочности в воздушно-сухом состоянии. По предлагаемому способу могут быть, в частности, изготовлены распускающиеся в воде бумаги санитарно-бытового и медицинского назначения, некоторые специальные упаковоч" 15 ные и технические виды бумаги.

Известен способ изготовления водораспускающейся бумаги, включающей диспергирование воздушно-сухой целлюлозы в воде, введение.в полученную 20 дисперсию водного раствора натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и обработку массы водорастворимым органическим растворителем с образованием водноорганической смеси, формование бумажного полотна и его сушку. Согласно этому способу бумагу изготавливают путем формования .непосредственно из водноорганической среды, содержащей 50-90 мас.3 органическо- 30 го растворителя l 13.

Изготовленная по известному спо° собу бумага не обладает необходимой скоростью распускания в воде на отдельные волокна и характеризуется не- З5 достаточно высокой механической прочностью в воздушно-сухом состоянии;

Кроме того, необходимость формования бумаги из среди водорастворимого легколетучего органического раство- 40 рителя создает определенные трудности в проведении технологического процесса изготовления бумаги и ухудшает условия труда.

Цель изобретения - снижение вре45 . мени распускания бумаги в воде при одновременном повышении механической прочности бумаги в воздушно-сухом состоянии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления водораспускающейся бумаги, включающему диспергирование воздушно-сухой цел,люлозы в воде, введение в полученную дисперсию водного раствора натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и обработ -55 ку массы водорастворимым органическим растворителем с образованием водоорганической смеси, формование бумажно13 з

ro полотна и его сушку, перед формованием бумажного полотна водноорганическую смесь фильтруют, отфильтрованный продукт сушат до воздушно-сухого состояния и затем диспергируют в воде.

При этом используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимериэации 200-500, В качестве водорастворимого органического растворителя используют ацетон, этиловый спирт или диоксан.

В процессе сушки водноорганической смеси до воздушно-сухого состояния имеет место физико-химическая модификация целлюлоэных волокон в результате введения в их поверхностный слой способных к диссоциации в воде ионогенных карбоксильных групп в виде их натриевой соли. Это приводит к снижению времени распускания бумаги в воде при одновременном повышении ее механической прочности в воздушно-сухом состоянии .

Использование натриевой соли карбоксиметилцеллюлоэы со степенью полимериэации выше 500 приводит к повышению времени распускания бумаги в воде, вследствие увеличения вязкости среды в межволоконном пространстве при насыщении бумаги водой.

Использование натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации ниже 200 нецелесообразно иэ"эа сильной деструкции полимера, приводящей к значительной потере его физико-химических и физико-механических свойств.

Помимо указанных водорастворимых органических растворителей может быть использован любой другой органический растворитель, неограниченно смешивающийся с водой, но не растворяющий натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы и не вызывающий ее набухания.

В качестве исходной воздушно-сухой целлюлозы может быть использована небеленая, беленая или облагороженная целлюлоза иэ хвойных или лиственных пород древесины. фильтрование водно-органической смеси осуществляют предпочтительно до относительной влажности 80-903.

Сушка отфильтрованной водно-органической смеси до воздушно-сухого состояния может быть осуществлена при любой температуре, не приводящей к снижению растворимости"натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в воде

Пример, Ю

Время распускания в воде, с

Относительное

Сопротивление изСопротивление продавлива нию, кПа лому,число двойных перегибов удлинение, /

4 5

175,6 9

179,5, 8

40,0 5350

4,4 408

42,2 5665

4,4

444

484

42,4 5789

43,9 6213

4,2

165,8

483

189,3

3 l 0351 в результате образования поперечных связей мен<ду ее макромолекулами. Сушка может быть осуществлена как при атмосферном давлении, так и под вакуумом. Последующее диспергирование высушенной до воздушно"сухого состо" яния адсорбционно модифицированной целлюлозы осуществляется любым известным способом до получения суспензии, пригодной для Формования бу- 10 мажного полотна на сетке бумагоделательной машины.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Воздушно-сухую целлюлозу диспергируют в воде и в полученную дисперсию вводят порциями при непрерывном перемешивании водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в количестве 10-50 мас.4 (предпочтительно 15-25 мас.3 ) по абсолютно сухому основному веществу от абсолютно сухого целлюлозного волокна. Бумажную массу тщательно перемешивают.

Затем полученную бума><ную массу . такн<е порциями при непрерывном перемешивании обрабатывают. водорастворимым органическим растворителем, в количестве, обеспечивающем такое конечное соотношение вода : органический растворитель, при котором происходит высаждение натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы из ее водного раствора. Общий расход воды и органического растворителя устанавливается в зависимости от условий дисперги-З> рования целлюлозы.

Полученную водноорганическую смесь тщательно перемешивают, затем подверс" гают фильтрованию, например на воронке Бюхнера, и отфильтрованный про-4О дукт сушат до воздушно-сухого состоРазрушаю- Разрывная щее усилие, длина, м

13 4 яния. По завершении процесса сушки воздушно-сухую модифицированную целлюлозу диспергируют в воде и осуществляют формование бумажного полотна и его сушку по общепринятой технологии.

Пример 1. Воздушно-сухую сульфатную беленую. целлюлозу- из хвойных пород древесины диспергируют в so" де до получения дисперсии кьнцентра" цией 2,5 мас.Ф по абсолютно сухому волокну со степенью помола целлюлозы

16< ШР. В полученную дисперсию вводят при непрерывном перемешивании водный раствор натриевой .соли карбоксиметилцеллюлозы со степенью замещения А,75 и со степенью полимеризации 200 концентрацией 1,0 мас.3 в количестве

15 масА по абсолютно сухому основному веществу от абсолютно сухого целлю" лозного волокна. Бумажную массу тща" тельно перемешивают в течение 90 мин.

Затем полученную бумажную массу такн<е порциями при непрерывном перемешивании обрабатывают ацетоном в..количестве, обеспечивающем конечное массное соотношение вода : ацетон, равное 1:l. Полученную водноацетоновую смесь тщательно перемешивают в течение 30 мин, затем подвергают .фильт" рованию на воронке Бюхнера с тканевым фильтром до относительной влажности 90, удаляют фильтрат, а от-, фильтрованный продукт сушат до воздушно-сухого состояния при .20-25оС.

По завершении процесса сушки воздушно-сухую модифицированную целлюлозу диспергируют s воде и осуществляют формование и сушку образцов бумаги массой 50+2 гlм .

8 таблице приведены физико-механические показатели бумаги.

10351l3

Продолжение таблицы

566

206,0

204,0

205,0

207,0

155 0

4,6

44,2

5820

334

41,8

3,2

41,8

3,4

5828

616

4,6

44,4

6209

2,6

254

33,3

Пример 2 ° Согласно примеру 1 с той разницей, что вводят водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлоэы в количестве 20 мас./ по абсолютно сухому основному веществу от абсолютно сухого целлюлозного волокна, Пример 3. Согласно примеру 1 с той разницей, что вводят водный раствор натриевой соли карбоксиметил- 25 целлюлозы в количестве 25 мас.3 по абсолютно сухому основному веществу от абсолютно сухого целлюлозного волокна.

Пример 4. Согласно примеру 2 10 с той разницей, что используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 345.

Пример: 5. Согласно примеру 2 с той разницей, что используют натри- 15 евую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 500.

ll р и м е р 6. Согласно примеру 2 c той разницей, что s качестве водораствОримОго органическОгО раствОри 4р теля. используют этиловый спирт, который вводят в бумажную массу в количестве, обеспечивающем конечное массное соотношение вода : этиловый спирт, равное 3:7.

Il р и м е р 7. Согласно примеру 2 с той разницей, что в качестве водо- растворимого органического растворителя используют диоксан, который вво" дят в бумажную массу в количестве, обеспечивающем конечное массное соот50 ношение вода : диоксан, равное 1:1.

Пример 8. Согласно примеру 2 с той разницей, что используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимериэации 572.

Пример 9 (прототип7. Воздушно-сухую сульфатную беленую целлюлозу . из хвойных пород древесины диспергируют в воде до получения дисперсии концентрацией 2,5 мас.3 по абсолютно сухому волокну со степенью помола целлюлозы 16 йР. В полученную дисперсию вводят при непрерывном перемешивании водный раствор натриевой соли карбок- . симетилцеллюлозы со степенью замещения 0,75 и со степенью полимериэации

200 концентрацией 1,0 мас.3 по абсолютно сухому Основному веществу, в количестве 20 мас.4 по абсолютно сухому основному веществу от абсолютно сухого целлюлозного волокна. Бумажную массу тщательно перемешивают в течение 90 мин. Затем полученную бумах<ную массу такх<е порциями при непрерывном перемешивании обрабатывают ацетоном в количестве, обеспечивающем конечное массное соотношение soда : ацетон, равное 1:1. Полученную водно-ацетоновую смесь тщательно перемешивают в течение 30 мин и изготавливают.из нее путем формования и последующей сушки образцы бумаги массой 50+2 г/м .

Из приведенных в таблице данных видно, что по сравнению с бумагой,изготовленной по прототипу, предлагаемый способ позволяет получить бумагу, время распускания которой в воде в 6-8 раз ниже, а механическая,прочность в воздушно-су хом состоянии выше: по показателю разрушающего усилия на 20-33/; по показателю разрывной длины на 21-403, по показателю относительного удлинения - на 23-773, по показателю сопротивления продавливанию на 7-33/. Наиболее предпочтительным является использование натриевой соли карбоксиметилцеллюлоэы.со степенью полимеризации 200-500, так как увеличение степени полимеризации более 500(при7 l мер 8) приводит к некоторому повышению времени распускания бумаги в воде. Кроме того, предлагаемый способ изготовления водораспускающейся бу" ма1и позволяет избежать необходимость формования бумаги из среды во035113 8 дорастворимого легколетучего органи ческого растворителя, Это значятельно упрощает проведение технологического процесса изготовления бумаги и создает нормальные условия труда обслуживающего персонала.

Составитель О. Маслаченко

Редактор Т. ПарФенова Техред К.Мыцьо Корректор М. Демчик

Заказ 5770/25 Тираж 38 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-3 Раушская наб. g. 4/$ филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,