Способ подготовки бумажной массы

 

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ БУМАЖНОЙ МАССЫ, включающий обработку исходной суспензии наполнителя с использованием катионоактивного вещества и смешивание обработанной суспензии с волокнистой массой, отличающийся тем, что, с целью улучшения физико-механических показателей бумаги и удержания наполнителя, одну часть исходной суспензии обрабатывают катионоактивным, а другую часть. -, анионоактивным веществом.

СОЮЗ GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П D 21 Н 3/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13 „

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Маб

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3476473/29-12 (22) 26.07.82 (46) 07 ° 11.83. Бюл. М 41 (72) Д.А. Данилова, A.Ò.Êàïàí÷àí, В.B.Ëàïèí и Л,П.Цуруфан (71) Центральный научно-исследовательский институт. бумаги .(53) 676.1.023.62(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 787535, кл. D 21 Н 3/58, 1978 °

2. Патент QUA Р 3252852 кл. 162-169, 1966 (прототип).

„„Su„„1052603 A (54 ) (57 ) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ БУМАЖНОЙ

MACCbl, включающий обработку исходной суспензии наполнителя с использованием катионоактивного вещества и смешивание обработанной суспензии с волокнистой массой, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улучшения физико-механических показателей бумаГи и удержания наполнителя, одну часть исходной суспензии обрабатывают катионоактивным, а другую часть — анионоактивным веществом.

1052603

Изобретение относится к способам подготовки бумажной массы и может быть использовано н произнодстве наполненных видов бумаги.

Известен способ изготовления бумажной массы, включающий обработку наполнителя анионоактинным полимером — палиакриламидам перед смешиванием его с волокнистой суспензией 1 ).

Такая обработка улучшает физи- 10 ко-механические, печатные свойства бумаги и повышает степень удержания напалнителя.

Однако обработка наполнителей, имеющих н большинстве своем отрицательный заряд поверхности частиц, не приводит к образованию достаточно прочных агрегатов ° Поэтому при дальнейшем введении н волокнистую массу они легко разрушаются, раэ- 2g мер их уменьшается, что с одной стороны приводит к снижению механической прочности бумаги за счет унеличения числа контактов волокнонапалнитель и уменьшения межналоконных связей, а с другой понижает степень удержания наполнителя при механической фильтрации ега частиц через волокнистую матрицу.

В связи с этим при таком способе подготовки бумажной массы затруднительно достичь высоких показателей механической прочности, особенно при изготовлении высакозольных видов бумаги. Повышению степени удержания наполнителя препятствует также недостаточное сродство образующих его агрегатов, имеющих отрицательный поверхностный заряд, к волокну. Этот .способ принят в качестве базового объекта. 40

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки бумаж" ной массы,включаюций обработку исходной суспензии наполнителя с использованием катионоактивного вещест 45 ва и смешивание обработанной суспенэии наполнителя с волокнистой массой, 3 качестве катионоактивного вещества используют полиэтиленимин в количестве 0,05-2,0В от массы наполнителя. Обработанный наполнитель вводят в волокнистую суспенэию при рН

6,5-10.

Обработка катианоактивным веществом суспенэии наполнителя приводит к.понижению отрицательного заряда на поверхности его частиц и тем саввам увеличивает сродство наполнителя к волокну. При этом улучшаются печатные свойстна, физико-механические показатели бумаги и степень удержания наполнителя (2 ).

Однако обработка одним катионоактивным веществам ведет к образованию рыхлых и недостаточно прочных агрегатон наполнителя. При смешива-нии с волокнистой суспензней и в дальнейшем технологичеакам процессе изготовления бумаги они легка разрушаются пад действием сдвиговых нагрузок с образованием более мелких агрегатов, обладающих при этом повышенной адсарбцианнай способностью к волокну. Вследствие этого частицы напойннтеля н значительной степени покрывают поверхность микрафибрилл волокон и затрудняют образование межналоканных контактов н бумажном полотне, Поэтому известный способ подготовки бумажной массы не позволяет существенно увеличить прочностные характеристики бумаги, особенно при высоком уровне наполнения, и незначительна увеличивает удержание напалнителя.

Цель изобретения - улучшение физика-механических показателей бумаги и удержание наполнителя.

Поставленная цель достигается тем, l чта согласно способу подготовки бумажной массы, включающему обработку суспензии наполнителя с использованием катионаактивнога вещества и смешивание обработанной суспензни напалннтеля с валонистой массой, часть исходной суспензии обрабатывают к тианоактинным, а другую часть - анионоактиным вецестном, Обработка частей (потоков J суспензии напалнителя анионоактинным н катионоактинным нецеством приводит при дальнейшем смешивании их как предварительно, так и путем последовательного введения в волокнистую массу, к образованию укрупненных агрегатов, обладающих понижен ° ной адсорбционной способностью и зарядом, близким к нулю. При наложении сдвиговых усилий, всегда имеющих местс н процессе изготовления бумаги, агрегаты сохраняют сваю прочность и не разрушаются н отличие o= .более рыхлых и менее прочных агрега- тов наполнителя каждого отдельного потока. Наличие укрупненных н прочных, частиц наполнителя снижает их подвижность и уменьшает их блокирующее влияние на формирование межналаканных контактов при абеэвожинании полотна на сетке и сушке, что и обуславливает повышение прочности бумаги. Кроме того, более крупные агрегаты напалнителя лучше удерживаются в бумажном полотне за счет механической фильтрации.

Согласна предлагаемому способу обработанные ианоактинными вецествами потоки суспензии напалнителей смешивают с волокнистой массой либо при последовательном введении н волокнистую массу их аднаг6 эа другим, либо предварительным их смешиванием друг с другам и последующим введением в волокнистую массу. При атеем

1052603 введение обработанных суспензий наполнителей может осуществляться в композиционный машинный бассейн, перед напорным ящиком или в напорный ящик.

При последовательном введении обработанные потоки наполнителей могут дозироваться как в одну, так и в разные точки технологического потока. В качестве наполнителей могут применяться традиционно исполь.- IO зуемые каолин, двуокись титана, мел, тальк и т,д. Потоки исходной суспензии, подвергаемые .обработке ионоактивными веществами, могут состоять из одного и того же вида наполнителя или из разных.

В состав бумажной массы, кроме обработанных суспенэий наполнителей, могут быть введены. различные проклеивающие, упрочняющие (в сухом и влажном состоянии ), коагулирующие и флокулирукщие агенты.

В качестве ионоактивных веществ могут быть использованы любые катионные и анионные продукты, способные флокулировать суспенэии наполнителей или перезаряжать их поверхность, В качестве катионоактивных веществ могут применяться катионный полиакриламид, полиэтиленимин, катионный крахмал,. поливинилпирролидон, модифицированные катионные карбамидные смолы, продукт взаимодействия дициандиамида.с формамидом и уротропином в среде уксусной кислоты и т.д. 35

В качестве анионоактивных веществ при осуществлении предлагаемого способа подготовки бумажной массы могут использоваться анионный полиакриламид, натриевая соль карбокси- 40 метилцеллюлоэы, карбоксилсодержащие латексы и др. Кроме того, в качестве веществ, способных сфлокулировать и перезарядить поверхность частиц наполнителя, могут служить сернокислый алюминий, квасцы алюмоаммонийные, алюмокалиевые и т.д, Эти вещества при обработке суспензии наполнителей выполняют роль катионоактивных продуктов.

Расходы ионоактивных веществ устанавливают в зависимости от их химической природы, молекулярного веса, вида обрабатываемого наполнителя и других факторов.

П р и и е р 1. В 20%-ную суспензию каолина, выпускаемого по ГОСТ

19285-73, при перемешивании добавляют анионный полиакриламид в виде водного раствора s количестве 0,005% от массы наполнителя. Во второй.по- - 60 ток наполнителя, состоящего из фракционированного химически отбеленного каолина, соответствующего

TY 21-25.146-75, вводят водный раствор полиэтиленимина в количестве 65

0,05% от массы наполнителя. Расход обычного и фракционированного каолина составляет по 20% от массы абсолютно сухого волокна-. Обработанные потоки смешивают друг с другом и вводят при перемешивании волокнистую массу, состоящую иэ беленой хвойной и лиственной целлюлозы, размолотых совместно до 34 ШР.

"В подготовленную бумажную массу дополнительно вводят канифольный клей в количестве 1.% от массы абсолютно сухого волокна и с помощью алюмината натрия доводят рН бумажной массы до 6,5. Типографскую бумагу массой 60 г/м изготавливают на полупромышленной бумагоделательной машине обычными технологическими приемами.

Результаты испытаний полученной бумаги приведены в таблице.

Для сравнения вышеописанного варианта предлагаемого способа подготовки бумажной массы с базовым объектом 20%-ную суспензию наполнителя, представляющего собой смесь обычного и фракционированного каолина, взятых в тех же количествах, обрабатывают раствором анионного полиакри« ламида при расходе его 0,005% к об- . щей массе наполнителя и смешивают с волокнистой массой. Все дальнейшие технологические операции с подготовленной таким образом бумажной мас. сой и отлив бумаги проводят, как

onисано выше.

Результаты испытаний изготовленной бумаги и достигаемая при этом степень удержания иаполнителя приведены в таблице °

Пример -2 (по прототипу). В суспензию наполнителя, представляющего собой смесь обычного и фракционированного каолина,добавляют раствор полиэтиленимина в коли естве 0,05% от общей массы наполнителя. Расход обеих марок каолина составляет по 20% от массы абсолютно сухого волокна.

Обработанную суспенэию наполнителя смешивают с волокнистой массой, состоящей из белой хвойной и лиственной целлюлозы, размолотой совмест. но до 34 ШР. Подготовленную таким образом бумажную массу подвергают тем же технологическим операциям, что и в примере 1.

Результаты оценки показателей механической прочности изготовленной из нее бумаги и степени удержания наполнителя приведе к в таблице.

Пример 3. В 20%-ную суспенэию каолина при перемешивании добавляют водный раствор анионного полиакриламида в количе<.тве 0,01% от массы каолина и смешивают ее с волокнистной массой, иэг<.ловленной из беленой лиственной и хвой1052603 ной целлюлозы и размолотой до

35 ШР.

Второй поток налолнителя, представляющий собой 15Ъ-ную суслензию мела, химически осажденного, обработанного катионным лолиакриламидом в количестве 0,008Ъ от массы наполнителя и смешивают ее с этой же бумажной массой непосредственно перед выходом ее на сетку бумагоделательной машины. Бумагу изготавливают, как н примере 1.

Показатели механической прочности бумаги и достигнутая степень удержания наполнителя приведены в таблице.

Для сравнения предлагаемого способа подготонки бумажной массы с известными способами, лредусматринающи ми Обработку всей суспенэии наполнителя либо катионоактивным, либо анио ноактинным нещестном,исходную суcпензию наполнителя, состоящую из потока каолина и мела, химически осажденного, обрабатынают.н одном случае анионным полиакриламидом при расходе его 0,01Ъ от общей смеси наполнителя, а в другом — катионным полиакриламидом в количестве 0,008Ъ от массы наполнителя. Обработанную сус. пензию наполнителя смешивают с волокнистой массой и получают бумагу аналогично примеру 1.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4. Исходную 25Ъ-ную суспензию наполнителя — каолина делят на два потока, один из которых содержит 20Ъ наполнителя от массы абсолютно сухого волокна, а другой

10Ъ от массы абсолютно сухого волокна. Первый поток обрабатывают анион. ным полиакриламидом в количестве

0„01Ъ от массы каолина, второй сернокислым алюминием до рН 4,5.

Первый обработанный поток суспензии каолина смешивают с волокнистой массой в композиционном бассейне.

Второй обработанный поток наполнителя подают в приготовленную такими образом бумажную массу непосредственно перед выпуском бумажной массы на сетку бумагод лательной машины. Исходная волокнистная масса состоит иэ 50Ъ сульфатной хвойной целлюлозы и 50Ъ белой древесной массы. С помощью сернокислого алюминия, вводимого дополнительно н общую подготовленную описанным способом бумажную массу, устанавливают рН = 6,5, Для сравнения исходную суспензию каолина, не разделяя ее на потоки, J в одном случае обрабатывают анионным полиакриламидом, н другом — сер= нокислым алюминием лри тех же расходах модифицирующих агентов. Обработанную суслензию налолнителя смешивают с волокнистой массой того же композиционного состава, который приведен выше.

Результаты испытаний бумаги, полученной согласно описанным способам

5 .подготовки бумажной массы, приведены н таблице.

Пример 5. В 25Ъ-нуюсуслензию каолМна лри леремешинании добавляют анионный лолиакриламид н количестве

10 0,005Ъ от массы налолнителя, Второй поток, представляющий собой 10Ъ-Hую суспенэию двуокиси титана, обрабатывают продуктом взаимодействия дициандиамида с формалином и уротропином 5 и среде уксусной кислоты ("Устойчиный-2", ГОСТ 23174-78 7 н количестве .1Ъ от массы двуокиси титана. Расход каолина составляет 20Ъ, а двуокиси титана — 3,5Ъ от массы абсолютно сухого волокна, Обработанные потоки наполнителя последовательно смешивают с волокнистой массой, состоящей иэ беленой хвойной и лиственной целлюлозы, размолотых др 34ОШР.

В подготовленную таким образом бумажную массу дополнительно вводят

2Ъ канифольного клея и 1,5Ъ крахмала от массы абсолютно сухого волокна, С помощью сернокислого алюминия доводят рН бумажной массы до 5. Далее обычными технологическими приемами изготавливают бумагу массой

60 г/м 2.

Результаты оценки механической прочности бумаги и степени удержания наполнителей приведены в таблице.

Для сравнения в исходную суспенэию наполнителя,представляющего собой смесь каолина и двуокиси титана, 4О взятых в тех же количествах, как описано выше, вводят в одном случае анионный лолиакриламид, а в другом—

"Устойчивый-2" при расходах соответственно 0,005 и 1Ъ от общей массы

45 наполнителя.

Обработанную суспензию наполнителя смешивают с волокнистой массой того же композиционного состава.

Дальнейшие технологические операции

5О проводят-аналогично описанному выше примеру °

Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты, приведенные в табли" це, показывают, что предлагаемый способ подготовки бумажной массы по сравнению с базовым объектом (пример 1) и прототипом (пример 2) позволяет унеличить показатели механической прочности бумаги: разрыв60 ную длину на 190-470 м, сопротивление излому на 3-5 двойных лерегибов. При этом возрастает степень удержаний наполнителя на 4-8Ъ, что унеличивает коэффициент ислользова 5 ния наполнителя, снижает потери еге.

1052603

Примеры Разрывная длина, Излом, число двойных Степень удержания, Зольность м перегибов наполнителя, Ъ бумаги, Ъ

2860

22,5

2540

20,2

2 (прототип) 2650

20,9

18,0

2750

57,7

2280

17,0

2350

17,3

2800

20,6

19,1

2610

52 1

17,6

2490

14,4

60,2

3600

12,9

55,7

3400

52,3

11,5

3200

Составитель В.Шиманская

Редактор П.Макаревич Техред Т.Фанта Корректор С.Билак

Заказ 8807/22 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная,4 со сточными водами, уменьшает их загрязненность.

Возрастание механической прочности бумаги при осуществлении предлагаемого способа бумажной массы позволяет повысить зольность бумаги и сэкономить дорогостоящие волокнистые полуфабрикаты.

65,5

57,4

59,1

62,9

58,8

61,9

56,9