Бумага,способ изготовления ее и способ изготовления изделий из бумаги
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промьшшенности и позволяет повысить, стойкость бумаги к гниению и ее влагостойкость. Бумагу, выполненную из целлюлозы хвойных пород древесины, пропитывают N-метилоловым соединением, являющимся продуктом реакции мочевины, глиоксаля и формальдегида, при его расходе 1-3% от массы бумаги в присутствии катализатора - хлористого магния, а затем высушивают при температуре 130-170 С. С целью получения бумаги с частично замещенными волокнами перед пропиткой на бумажное полотно с помощью сетчатого цилиндра наносят 7%-Hboi водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. Полученную бумагу используют для изготовления различных изделий, например горшочков для растений, 3 с.п. и 3 з.п. ф-лы, 8 табл. Q «Э СО
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А3
„.80„„14 (51)4 D 21 Н 3 12 5 4
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /" .
К IlATEHTY (21} 3843341/29-12 (86) РСТ/FI 84/00040 (21.05.84) (22) 18.01. 85 (31) 831767 (32) 19. 05. 83 (33) FI (46) 07. 10.88. Бюл. N 37 (71) Ляннен Техтаат Ой (ГХ) (72) Дан Экслунд, Юкка Эрккиля, Матти
Ингман, Андерс Лассус, Кауко Пелтонен и Кари Сааринен (FI) (53) 676.489.5 (088.8) (56) Патент США И- 3858273, кл. 428-178, 1975. (54) БУМАГА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЕЕ
И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ ИЗ БУМАГИ (57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и позволяет повысить стойкость бумаги к гниению и ее влагостойкость. Бумагу, выполненную из целлюлозы хвойных пород древесины, пропитывают N-метилоловым соединением, являющимся продуктом реакции мочевины, глиоксаля и формальдегида, при его расходе t-ЗЕ от массы бумаги в присутствии катализатора — хлористого магния, а затем высушивают при температуре 130-170 С.
С целью получения бумаги с частично замещенными волокнами перед пропиткой на бумажное полотно с помощью сетчатого цилиндра наносят 7Ж-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы. Полученную бумагу используют для изготовления различных изделий, например горшочков для растений. 3 с.п. и
3 з.п. ф-лы, 8 табл.
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промьлленности,, в частиости к изготовлению бумаги, которая содержит химически замещенную целлюлозу,и может быть использовано для
5 изготовления горшочков для растений.
Цель изобретения — повьппение стойкости бумаги к гниению и ее влагостойкости.
Сущность изобретения заключается ,в том, что бумагу изготавливают из
:.целлюлозы хвойных пород древесины, замещенной N-метилоловым соединением .в количестве 1-3% от массы бумаги.
В качестве N-метилолового соединения используют диметилол-диокси-этиленмочевину (ДМЦОЭМ), или моно.метилол-диокси-этиленмочевину (МИЦОЭМ), или диокси-этиленмочевину
° (ДОЭМ),; Йли метилоловыймеламин,или, N-метилол-ацетилендимочевину.
Приведенные вьппе соединения обра зуют стабильные связи с целлюлозой.
Когда используются цикличные N-мети5 лоловые соединения, то выгодно, чтобы атом углерода, помещенный в качестве соседнего атома от атома азота, имел соседними атом азота или кисло-. рода. Это имеет место, например, в диметилол-диокси-этиленмочевине и метилоловом меламине.
Бумагу согласно изобретению предпочтительно изготавливают посредством поверхностной обработки обычной бумаги. При высокой температуре или 35 особенно при использовании длительного периода времени реакции рекомендуется применять поверхностную обработку в отдельном от бумагоделательной машины блоке. В принципе также 40 возможно добавлять агенты в клеильном прессе бумагоделательной машины и осуществлять простое конденсирование в отдельной установке.
Для осуществления реакции необхо- 45 дима повышенная температура и выпаривание воды, вырабатываемой при реакции. N-метилоловые соединения дополнительно требуют катализатора для осуществления реакции с целлюло- 50 зой. Обычным катализатором является
МдС1, подходящей концентрацией катализатора являются, например, 20 мас.% при расчете от реагирукицего соединения. Температура может быть, например, в пределах 130-200 С, предпочтительно 140-180 С . Необходимое время конденсации зависит от температуры. Если используетя слльно клслОтнь и кзталнзатО! и вон. и. ая тем пература, то необходимо очень небольшое время конденсации, Изменением концентраций реагируюшего агента в растворе или дисперсии можно регулировать количество. реагирующего агента, поглощаемого бумагой
1 и тем самым оказывать влияние на степень стойкости бумаги к разложению. Подхоцящая дозировка составляет в зависимости от желаемой стойкости к разложению 1-3% N-метилолового соединения при расчете из содержания сухих твердых веществ в бумаге.
Использованием дифункциональных или полифункциональных реагентов можно создавать перекрестные связи, которые помимо стойкости к разложению также придают бумаге отличную влагопрочность, Предлагаемые исходные материалы бумаги имеют относительно небольшую стойкость, бумага может быть изготовлена при вполне мягких условиях, и поскольку при изготовлении используются только реагенты, растворимые или диспергируемые в воде, производство также удобно с точки зрения гигиены труда. . Предлагаемая бумага имеет хорошую стойкость к разложению и хорошую влагопрочность и степень этих свойств может легко регулироваться посредством изменения степени замещения поперечных связей целлюлозы. N-Метилоловые соединения также повьппают размерную стабильность и жесткость бумажных изделий, что является важным преимуществом, например, в изrотовлении и использовании гофрированного фибрового картона.
Бумага может быть использована всюду, где необходимы хорошие стойкость к разложению и влагопрочность а именно при производстве упаковочных материалов — пакетов, гофрированного фибрового картона, коробок и бочек, бумажной веревки и, в частности, горшочков для растений и осно" ваний для выращивания растений.
При изготовлении бумажных пакетов, веревки, бочек и других изделий возможно либо обрабатывать бумагу, из которой будет изготавливаться изделие, либо придать изделию необходимую готовую форму н обработать законченное изделие. Обработка всегда одна
3 142994 и та же: бумага пропитывается раствором или дисперсией, содержащей соединение N-метилола, после че"i имеет место высушивание и конденсация, требующая подвода тепла. В качестве промежуточного режима производства может быть рассмотрено производство, в котором бумага пропитывается, высушивается, чэделию придается форма и затем готовое иэделие обрабатывается теплом.
В производстве всех этих изделий существенно, что степень проклеивания бумаги мала, чем можно избежать использования канифольных клеев, и что бумага изготавливается из хвойной целлюлозы. Таким образом, не требуется никаких высоких концентраций N-метилоловых соединений для 20 обеспечения существенной стойкости к разложению. С другой стороны, иэбегается ломкость бумаги и ухудшение других технических свойств бумаги.
Бумага, которая разлагается путем 25 образования отверстий, также может быть изгоТовлена посредством нанесения вещества, содержащего карбоксильные группы на определенные участки бумаги. В этих участках N-метилоловое соединение реагирует только с этим нзащитным веществом" и целлюлоза останется незамещенной. Подходящим веществом является, например, карбок.симетилцеллюлоза (КМЦ). Удобно использовать водный раствор низкой вязкости для получения достаточного поглощения вещества. Подходящая концентрация вещества составляет, например, 7Х.
Вещество, содержащее карбоксиль40 ные группы, может добавляться в бумагу, например, при помощи сеточного цилиндра. После добавления водного раствора вода выпаривается высушиванием. Таким образом вещество прикле- 45 ивается к волокнам и избегается проникновение вещества за определенные места.
С помощью сетчатого цилиндра размер и количество пятен можно легче регулировать.
При изготовлении стойкого к гниению гофрированного фибрового картона предпочтительно, чтобы как гофрирующая среда (бумага для гофрирования), так и наружный слой обрабатывались
И-метилоловым соединением перед гофрированием и соединением слоев вмес5
4 те. Таким образом также достигаегс;". д.-,".тaтoчное пропиты.":ан-. е для среднега слоя гофрированного фибрового картона. Клей для гофрированного картона должен бьгть водостойким. Таким клеем, например, является крахмальный клейстер, к которому добавляется синтетическая смола — мочевино-формальдегидная или резорцин-формальдегидная. Конденсация N-метилолового соединения осуществляется после гофрирования.
В качестве исходных материалов гофрированного картона возможно использовать имекюциеся облицовочньпЪ картон и картон для гофрирования.
Важно, однако, чтобы степень проклейки картона была насколько возможно более низкой, что облегчает пропитывание. Современный средний слой гофрированного картона часто изготавливается из полухимической массы лиственной древесины. Она, однако, содержит избыток карбоксильных групп, иэ-за чего предпочтительно, чтобы, например, средний слой изготавливался из хвойной древесины (или возможно макулатуры) .
Прочность предлагаемой бумаги испытывают посредством ферментирования ее в течение трех дней в растворе, содержащем 2,5 л буферного раствора, 25 r порошка Meicelase" (энзим целлюлозы), 0,7 r "Triton" (пеногаситель), 31 r лимонной кислоты, 40 г Na НРО4 + 2НzO
С бумагой, пропитанной Д1ЯОЭМ, также проводились испытания на длительное разложение. Образцы помещались в ящики, которые были заполнены эемлей с рН 4,8, проводимость 4,7, концентрацией питательных веществ, мг/л: Са 830; К 117; F 20; Mg 283 и N 10. Ящики содержались в инкубаторе "Potma" при ЗООС при относительной влажности 757.. Прочность на раз- рыв определялась в соответствии со стандартами общества по стандартам при помощи аппарата "Alwetron".
Пример 1. Бумага, пропитанная ММДОЭМ.
Бумагу пропитывают в течение 10 с растворами различных концентраций, содержащими монометилол-диокси-этиленмочевину (мочевина:глиоксаль:формальдегид = 1:1:1), в качестве катализатора используют МяС1 « 6Н О (203 от массы смолы). Затем бумагу сушат
5 14 при 150 С 10 мин. У бумаги замеряют о увеличение массы при пропитывании, а также прочность на разрыв как сырой бумаги, так и сухой до и после ферментации. Данные приведены в табл. 1.
Пример 2. Бумага, пропитан,ная ДМДОЗМ.
Бумагу пропитывают растворами, :содержащими 2-8Х диметилол-диоксиэти:ленмочевины (катализатор — MgC1 «6Hä0 в количестве 20% от массы смолы) в. о
- течение 10 с при 25 С и высушивают
10 мин при 160 С.
Затем ее испытывают. Для этого бумагу помещают в ящики, заполненные землей с рН 4,8, проводимостью 4,7, :концентрацией питательных веществ, 2> мг/л: Са 830, К 117; F 20, Mg 283 и
N 10. Затем ящики помещают в инкубатор "Potma" и выдерживают при 30 С ,и относительной влажности 75Х. Прочность на разрыв определяют в соответ- 25 ствии со стандартом при помощи аппарата "Alwetron". Результаты приведены в табл. 2 и 3.
Ф ци- э три или татр емеч иг(ол-Г:. --" . ""илес :—
-димочевиной.
Смолу пр>лотазливают следующим образом: смесь мочевины, глиоксаля и формальдегида (2: 1: 1"4) растворяют в воде до получения раствора 0,5 М, рН которого регулируют от 8 до 9, и смесь выдерживают в течение 5 ч.
Бумагу пропитывают в течение 10 с раствором и высушивают при 150 С
10 мин. В качестве катализатора используют М С1 »6Н О в количестве 20Х от массы смолы. Результаты представлены в табл. 7.
Пример 7. Бумага SR-25, пропитанная диметилол-диокси-этиленмочевиной.
Бумагу из отбеленной сульфатной сосновой целлюлозы SR-25 пропитывают (импрегнируют) водными растворами, содержащими диметилол-диокси-этиленмочевину и MgC1<»6H О в качестве катализатора. Массовое соотношение между реагентом и катализатором составляет 4..1. После пропитывания бумагу высушивают при 160 С 10 мин.
Результаты приведены в табл. 8.
Пример 3 ° Бумага, пропитанная мочевино-глиоксальной смолой (ДОЭМ) .
Бумагу пропитывают в течение 10 с .мочевино-глиоксальной смолой (1:1)„ и высушивают 10 мин при 150 С. В качестве катализатора используют
: МяС1 »6Н О в количестве 20% от массы смолы. Результаты приведены в табл,4.
Пример 4. Бумага, пропитанная N-метилол-акриламидом.
Бумагу пропитывают в течение 10 с раствором, содержащим воду и латекс в соотношении 1:1, причем латекс содержит 5Х метилол-акриламнда и 95% винилацетата, и затем высушивают при
130 С 9 мин.
Результаты представлены в табл.5.
Пример 5. Бумага, пропитанная метилоловым меламином.
Бумагу пропитывают в течение 20 с раствором, который содержит 80 г/л метилолового меламина ("Капгjt М-70", ВавУ) и 8 г/л MgC1<»6H<0, и затем проводят конденсацию около 10 мин при 160-170 .С.
Результаты представлены в табл. 6.
Пример 6. Беленая сосновая сульфатная бумага, пропитанная моно-, ЗО
Формула изобр ет ения
1. Бумага, выполненная из целлюлозного волокна, замещенного N-метилоловым соединением, являющимся про5 дуктом реакции мочевины, глиоксаля и формальдегида, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости бумаги к гниению и ее влагостойкости, она содержит в каче40 стве целлюлозного волокна целлюлозу иэ хвойных пород древесины, замещенную N-метилоловым соединением, в количестве 1-3Х от массы бумаги.
2. Бумага по п.1, о т л и ч а ю45 щ а я с я тем, что в качестве N-метилолового соединения она содержит диметилол-диокси-этиленмочевину или монометилол"диокси-этиленмочевину, или диокси-этиленмочевину, или мети50 лоловый меламин, или N-метилол-ацетиленн-димоч евину.
3. Бумагапоп.1, отличающ а я с я тем, что она содержит участки с незамещенной целлюлозой.
4. Способ изготовления бумаги, включающий пропитку бумажного полотна, выполненного из целлюлозного волокна, раствором, содержащим И-метиТа блица 1
Бумага
Увеличение массы при пропитывании, Ж
Предел прочности на разрыв; сухое состояние ажное состояние
I после фер до фермен- после ферментации тации ментации до ферментации
Иэ беленой сосновой сульфатной целлюлозы
28,65
11,80
111,4
SR 25
84,0
52,7
60,3
44,8
80,4
77,3
106, 5
То же
4,92
97,6
92,8
39,8
30,1
Из небеленой березовой сульфат» ной целлюлозы
43,5
34,48
14,85
6,15
74,4
58,2
79,7
SR 25
То же
65,8
63,2
21,9
86,9
9,0
53 3
55,2
77,9
7 1429945 8 лоловое соединение, являющееся про- наносят 77"ный водный раствор карбокдуктом реакции мочевнны, глиоксаля с иметилцеллюл о э ы. и формальдегида, и катапизатор — хлористый магний, и последующую сушку 6. Способ изготовления иэделий иэ при 130-1?О С, о т л и ч а ю щ и и — бумаги, эаключакицийся в использовании
0 5 с я тем, что в качестве целлюлозного бумаги, содержащей целлюлоэнов волокволокна используют целлюлозу из хвой- но, эамещенное Х-метилоловым соединеных пород древесины. нием, являющимся продуктом реакции
5. Способ по п.4, о т л и ч а ю. — >0 мочевины, глиоксаля и формальдегида, щи йс я тем, что, с цельюполучения о тл ич а ющи и с я тем, что,в. бумаги с частично замещенными волок- качестве целлюлозного волокна для бунами, перец пропиткой на бумажное по- маги используют целлюлозу иэ хвойных лотно с помощью сетчатого цилиндра пород древесины.
1429945
R, б J1;- ; а
Увеличение
Предел прочности на разрыв, Бумага сухое состояние влажное состояние
70
95
4,98
SR 25
2,03
62
То же
0,65
1,0
13
75
87
2,97
SR 25
62
105
0,72
То же
49
5,29
SR 25
30
2,31
То же
63
SR 25
6,19
0,5
16
2,44
То же
56
SR 30
50
89
0,66
То же
61
94
0,39
:Из беленой сос,новой сульфат ной целлюпозы
Из небеленой сосновой сульфатной целлюлозы
Из беленой березовой сульфатной целлюлозы
Из небеленой березовой сульфатной целлюлозы
Из небеленой еловой сульфитной целлюлозы массы при пропитывании, Х перед фер- после ферментацией ментации перед ферментацией после ферментации
1429945
Сухая прочность на разрыв, М после разложения, дни
Бумага
14 21 35
Иэ беленой сосновой сульфатной целлншозы SR 25
59
10,60
Из небеленой сосновой сульфатной целлюлозы SR 25
13
6,49
Иэ беленой березовой сульфатной целлюлозы SR 25
10, 57
Из небеленой березовой сульфатной целлюлозы SR 25
5,74
Из небеленой еловой сульфитной целлюлозы SR 30
27
7,02
Из беленой сосновой сульфитной целлюлозы SR 30
32
9,87
Бумага
Предел на разрыв, NZ сухое состояние еред фер- после фер ентацией ментации
56
3,6
SR 25
96
2, 5
То же
0,7
103
SR 25
103
37
25, 32
Из беленой сосновой сульфатной цеплюлоэы
Из небеленой березовой сульфатной целлюлозы
Увеличение массы при пропитывании1 Ж
16, 17
8,40 величение ассы при ропитывании, Х
l2
Таблица 3
Таблица 4 влажное состояние еред фер- после ферентацией ментацни
1429945
Бумага
Прочность на разрыв, N влажное состояние еред фер- после фер ентацией ментации перед ферментацией после ферментации
41,7
27
28. 28
74
50,5
Таблица 6
Прочность на разрыв, N
Бумага влажное состояние и ред фер- после ферментацией ментации
56
6,95
76
6,75
4,0
17
6,87
71
95
8,26,. Из беленой сос,:;новой сульфат:ной целлюлозы
SR 25, Из небеленой бе;:резовой сульфат ной целлюлозы
:- SR 25
Из беленой сосновой сульфатной целлюлозы
SR 25
Из небеленой
I сосновой сульфатной целлюлозы SR 25
Из небеленой березовой сульфатной целлюлозы SR 25
Из небеленой еловой сульфитной целлюлозы
SR 30
Увеличение массы при пропитывании, Ж величение ассы при ропитывании, Ж сухое состояние сухое состояние перед фер- после ферментацией ментации
Т а б л и ц а 5
)6
Таблица 7
1429945
Пропитывающий агент
Прочность на разрыв, N
Увеличение влажное состояние перед фер- после ферментацией ментацнн
Монометилол-ацетилен-димочевина
11 78
52
Диметилол-ацетилен-димочевина
11, 40
102
2,1
Триметилол-ацетилен-димочевина
12,45
97
Тетраметилол-ацетилен-димочевина
13,08
67
113
Необработанная
УвеличеПредел прочности на растяжение, N влажное состояние сухое состояние до фермен- после фер- до фермен- после фертации ментации тации мент ацни
1216
0,0
0,7
1054
36 85
124
78
1,4
125
50
60
1,8
535
70
2,0
61
72
3,5
56
95
5,0
ВНИИПИ Заказ 5151/59 Тираж 348 Подписное
Произв-полигр пр-тие r Ужгород ул Проектная 4 ние мас сы, X массы при пропитывании, Е перед ферментацией после ферментации
Таблица 8 т
Число перегибов
pо фер- после фермента" ментацпи ции
