Способ изготовления влагопрочного волокнистого материала

Авторы патента:

D21D3 - Обработка материалов перед поступлением на бумагоделательную машину

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЛАГОПРОЧНОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА, включагаций приготовление бумажной массы , обработку целлюлозсоде жащих компонентов углеводным связующим , отлив полотна, прессование и сушку, отличающийся тем,что, с целью повышения прочности готового материала, в качестве углеводного связующего используют нейтрализованный перколяционный гидролизат древесины в количестве 0,2-12,0% в пересчете на сухое вещество от массы абсолютно сухого волокна. 2.Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что обработку целлкнлозосодержащих компонентов связующим осуществляют путем введения его в бумажную массу.§ 3.Способ по п. 1, отличаю (Л щийся тем, что обработку целлюлозосодержащих компонентов связу1Ощим осуществляк)т путем пропитки полотна перед прессованием.

СОЮЗ COBETGHi4X

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) 3(5))

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

),»» е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3568873/29-12 (22) 28.03. 83 (46 ) 15. 07. 84. Бюл. 9 26 (72) И.Д.Кугушев, В.И.Жуков и Г.T.Íåñòåð÷óê (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт целлюлозно-бумажной про)»ыаленности (53) 676,1.023.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 442260, кл. D 21 D 3/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 432257. кл. D 21 D 3/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР .

У 633964, кл. D 21 П 3/00, 1977. (прототип). (54) (57) 1 ° СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЛАГОПРОЧНОГО ВОЛОКНИСТОГО NATEPHAJIA p включающий приготовление бумажной . масси, обработку целлюпозсодеф-, жаших компонентов углеводным связукщим, отлив полотна, прессование и сушку, отличающийся тем,что, с целью повышения прочности готового материала, в качестве углеводного связующего используют нейтрализованный перколяционный гидролизат древесины в количестве

0,2-12,0% в пересчете на сухое вещество от массы абсолютно сухого волокна.

2. Способ поп. 1, отлич аюшийся тем, что обрабЬтку целлю: лозосодержащих компонентов связующим осуществляют путем введения его в бумажную массу.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку целлю" лозосодержащих компонентов связующим осуществляют путем пропитки полотна перед прессованием.

1102829

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве продукции, обработанной связующим в массе или с поверхности.

Известен способ обработки бумажного (картонногo) полотна декатионированным сульфитным щелоком с концентрацией 5-15Ъ при температуре раствора 20-80 С с целью придания готовому материалу высокой жесткости во влажном состоянии P1Q .

Однако сложность данного способа заключается в необходимости пропускания сульфитного щелока через колонки с катионообменной смолой

КУ-2 в водородной форме.

Поскольку эффект упрочнения от обработки сульфитным щелоком мал, в него добавляют, например, дибутилфталат в количестве 5-15Ъ от беса абсолютно сухого вещества щелока.

Известен также способ изготовления влагопрочного волокнистого материала, заключающийся в пропитке . бумаги или картона натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы в смеси с диметилолмочевиной ; и уксусной кислотой (2) .

Недостатками указ анного способа являются длительность выдерживания бумаги в ванне (5-10 мин), а в случае картона время еще более увеличеьо, а также необходимость прогрева

С7 пропитанного материала при 135 С в течение 1 ч. Для сокращения длительности процесса используют катализатор - смесь углекислого магния и ортофосфорной кислоты в количестве 0,1-0,5Ъ.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способ изготовления влагопрочного волокнистого материала. включающий приготовление бумажной массы, обработку целлюлозосодержащих компонентов углеводным связующим, отлив полотна, прессование и сушку. В качестве углеводного связующего используют арабиногалактон (31 .

Однако полисахаридарабиногалактан вЂ” труднодоступный продукт в количествах, необходимых для проьишленности, поскольку содержится только в древесине лиственницы. Недостатком является также необходимость модификации (обработки) указанного поли сахарида азот содержащими соединениями, например полиэтиленимином или диэтиламиноэпоксипропаном, которые характеризуются высокой токсич. ностью, B результате чего внесение их в состав бумажной массы нежелательна. Кроме того, известный способ имеет недостаточную способность придавать целлюлозосодержащим материалам прочностные свойства, Для достижения необходимого рН среды (Щф ), (- <) Н20 С Н120

Перколяционный гидролиз ат, выходящий из гидролиэаппаратов, как правило, используют для биохимической переработки (дрожжевое производство). Перед этим его нейтрализуют известью. В результате получают водный раствор, содержащий растворенные углеводороды.

При гидролизе растительного сырья получают гидролиэат с 3-6Ъ растворенных веществ следующего состава, Ъ

Редуцирующие вещества

Моносахариды

3,2-3,5

2,8-3,2 требуется добавление балластных веществ например сернокислого алюминия.

Цель изобретения вЂ” повышение прочности готового материала.

Указ анн ая цель достигается тем, что согласно спо:обу изготовления влагопрочного волокнистого материал а, включ аюшего при гот овле ни е бумажной массы, обработку целлюлозосодер10 жащих компонентов углеводным связующим, отлив полотна, прессование и сушку, в качестве углеводного свя зующего используют нейтрализованный перколяционный гидролиз ат древесиныв количестве 0,2-12,0Ъ (в перечете на сухое вещество) от массы абсолютно сухого волокна.

Обработку целлюлозосодержащих компонентов связующим осуществляют путем введения его в бумажную массу или путем пропитки полотна перед прессованием.

Использование нейтрализованного перколяционного гидролизата древесины при обработке целлюлоЗного волокна обеспечивает образование связей, возникающих между функциональными группами волокна и функциональными группами соединений, содержащихся

В Ги др ол и 3 а т е .

Нейтрализованный гидролиз ат получают известным методом (Технология гидролизных производств. N., "Лес ная промышленность", 1973, с.12-97) .

Исходным сырьем для получения гидЗэ ролизата являются измельченные древесные отходы, опилки, мелкая стружка, щепа, хлопковая шелуха, кукурузная кочерыжка, подсолнечная лузга. Сырье подают в гидролиэ40 аппарат, куда поступают разбавлено ная серная кислота при 180-190 С, Гидролизат удаляют в систему, а остаток в гидролизном аппарате вЂ” лигнин выбрасывается через быстрооткрывающийся клапан.

Гидролиз протекает в прсутствии разбавленных кислот по схеме

110?829

В том числе:

Глюкоз а

Галактоз а

Манноза всего гексоз

Ксилоз а

Ар аби ноз а всего пентоэ

Метилозый спирт

Ацетон, терпены, скипидар

Декстрины

Ли гн огу ми н о вые вещества

Коллоидные веществаа

1,3-1 5

О, 1-0,12

0,63-0, 75

2, 03-2, 35

0,65-0,80

О, 10-0,12

0,75-0,92

Оу02-0,03

0,05-0,15 1О

0,18-0, 30

0,.16-0,24

О к 04-О 08 15

Кроме того, гидролизат содержит серную кислоту, используемую в качестве катализатора при гидролизе древесного сырья в количестве 0,50,7Ъ и кислоты, полученные в ходе 20 процесса,Ъ: муравьиная 0,03-0,04; уксусная 0,25-0,3; пропионозая 0,010,03, а также урановые кислоты з количестве 0,05-0,15Ъ, смоляные (высшие) кислоты (0,1-0,20Ъ) и форм- 25 альдегид (0,005-0,015Ъ)..

Гидролизат получают после нейтрализации известковым молоком по известной методике..Поэтому гидролиэат содержит также соли серной и дру- щ гих органических кислот (муравьиной, уксусной и т.д.). Соль серной кислоты-ГИПС после кристаллизации отделяют фильтрацией.

Концентрация водорастворимых веществ составляет 6 мас.Ъ (по сухому остатку). Использование менее концентрированных растворов неце-. лосообразно, вследствие излишних энергетических затрат, связанных с разбавлением исходного раствора и 40 удалением влаги из изделия на стадии сушки и прессования.

Пример 1. Неклееную бумагу основу при сухости 40Ъ и массой

60 г/м обрабатывают 6Ъ-ным раст- 45 вором нейтрализованного перколяционного т идролизата древесины, гидролизат берут (в пересчете на сухое вещество) в количестве 0,2 * и 0,5Ъ к весу абсолютно сухого волокнаа.

Обработку проводят на офсетном прессе. В аналогичных условиях проводят обработку бумаги модифицированным арабиногалактаном. После горя чего прессования и сушки при 80 С, образцы испытывают на физико-механические показатели.

Результаты испытаний сведены в т абл. 1 °

Иэ анализ а физико- механических показ ателей бумаги, предст авленйых в табл. 1, следует, что введение в массу нейтрализованного проклеивающего ги,зролизата древесины обеспечивает повышение прочности материала по сравнению с прототипом., Пример 2. В бумажную массу, содержащую 80Ъ беленой сульфитной хвойной целлюлозы, размолотой до 38 ШР, и 20;, сульфатной лист венной целлюлозы, размолотой до 24 Е:., вводят каолин з количестве

ЗОЪ к массе абсолютно сухого волокна.

В полученную бумажную массу вводят 6Ъ-ный раствор нейтрализс ванного перколяционного гидролиэата древесины. Гидролиз ат беру" в количестве 0,2, 0,3 и 0,5Ъ з йересчете на сухое вещество от веса абсолютно сухого волокна. С помощью сер н оки сл ого алюми ни я доводят среду до рН 4,5-5,0. На листоотливном аппарате изготавливают образцы бумаги массой 65-67 г/м, которые после прессовачия и сушки исследуют на прочность. В аналогичных условиях массу обрабатывают моди фицирозанным арабиногалактаном.

B табл.2 представлены результаты прочностных показ ателей полученных образцов.

Из данных табл. 2 видно, что использование в качестве связующего нейтрализованного перколяционного гидролиза древесины улучшает прочностные свойства бумаги по сравнению с прототипом.

Пример 3. Для поверхностной обработки гидролизатом исполь- эуют образцы картона массой .210 г/м из 100Ъ сульфатной целлюлозы марки .

НС-2,размолотой на лабораторном ролле до степени помола 20-23 ШР.

Для проклейки массы применяют белый канифольный клей с концентрацией

16-20 г/л. Осаждение частиц клея на волокнах осуществляют введением в массу глинозема до рН 4,2-4,5.

Отливки картона массой 200 г/м изготавливают по общепринятой методике на лабораторном листоотливном апп ар ат е ЛОА.

Поверхностную обработку картона .по предлагаемому способу пРоизводят

8Ъ-ным гидролизатом, который получают путем упарки исходного 6Ъ-ного гидролизата на 25Ъ-ный. Для обработки используют 1 0; 1,3; 2,0 и 45,0Ъ в пересчете на сухое вещество к весу абсолютно сухих волокон. Пропитку осуществляют в лабораторном горизонтальном клеильном, прессе пу-. тем двухкратного пропуска отливок между валами при постоянном давлении между ними и последующего прессо. вания и сушки.

Характеристика физико-механических свойств картона приведена в табл4 34

Таким образом, о бр аз цЫ картона, изготовленные с обработкой нейтра1102829

Т а блиц а 1

Показ атели

Бумага

С обработкой гидролизатом В к або. сух. вещ.

Без обработки

С обработкой модифицированным араби но галакт аном!

0,2 0,5

Влагопроч2S ность %

Деформация,%

Впитываемость по

Коббу, г/м 83 86

Прочность на высушивание

40 (угол з акручивания 200 ) м/с

45 г

Таблица2

Бумага

Показ ат ели

С обработкой гидроли з атом, % к абсолютно сухому волокну еэ обраотки

С обработкой моди фициров анным арафи ногалактаном

02 0,3 05

Разрывная длина, м

Излом, число двойных переги бов в среднем до двум направлениямиям

3800 4300 5600

3200

2200

14 13 12

Стойкость поверхности к выщипынанию, м/с

0,84 лизованным перколяционным Гидроли затом по основным прочностным пока эателям превосходят образцы картона, получаемого по известному способу.

Пример 4. Целлюлозосодержащее волокно подают в контур камеры, н которой оно подхватывается струей воздуха и со скоростью 8001000 м/мин диспергируется. В криволинейной части трубопровода нолокно освобождается от избытка воздуха и в виде высококонцентриронанной аэровэвеси поступает на бесконечную движущуюся гаэопроницаемую сетку, 1на которой образуется волокнистый слой. После удаления оставшегося воздуха и уплотнения полотна, со стоящего из сульфатной целлюлозы, размолотой до 18-20 ШР, его обра-, батывают 6Ъ-ным нейтрализованным перколяционным гидролиэатом древеси-i ны., Гидролиэат вводят в количестве

6,0; 8,0 и 12% (в пересчете на сухое вещество) к весу абсолютно сухого волокна. После обработки полотно подвергают прессонанию и сушке.

B аналогичных условиях проводят обработку полотна модифицированным арабиногалактаном.

Образцы испытывают на механическую прочность.

Результаты испытаний приведены в табл. 4.

Как видно иэ данных табл. 4 картон, изготовленный методом аэродинамического формования, имеет более высокое разрушающее усилие при сжатии кольца. Получаемый картон обладает нысокими показателями жесткости и обеспечивает картонной таре, изготовленной из него, высокое сопротивление сжатию.

Предлагаемый способ прост, не тре. бует переоборудования действующих производств и базируется на доступном и дешевом сырье: продуктах переработки отходон древесины. Учитывая, что гидролизные производства на ЦБК > работают с использованием лишь части имеющихся мощностей, переход на ис1 пользование гидролизата для увеличения прочностных свойств целлюлозосодержащих материалов повысит рентабельность и эффективность гидролизного цеха.

6,9 20,0 28,0 29,0

2,2 0,9 0,9 0,8

80 68,5 70 72

Жесткость

3® упругая % 57 66 0

1,72 1,04 2,12 2, 3

1,04 1,04 1,09 1,1 1102829

Таблица 3

Показ атели

Картон

С обработкой гидролиэ атом

% к абсолютйо сухому волокну