Способ улучшения оптических свойств бумаги

Авторы патента:


Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги
Способ улучшения оптических свойств бумаги

 


Владельцы патента RU 2490388:

АКЦО НОБЕЛЬ Н.В. (NL)

Настоящее изобретение направлено на способ эффективного поддержания или повышения яркости и белизны бумаги из измельченной целлюлозной массы. В одном из аспектов изобретение направлено на способ, который позволяет в основном сохранить (или даже увеличить) яркость и/или белизну бумаги при увеличении степени измельчения целлюлозной массы, где указанный способ включает измельчение целлюлозной массы вплоть до значения садкости примерно 100 CSF и добавление комбинации ОВА и полимерного носителя на поверхность бумаги в клеильном прессе в количествах, достаточных для увеличения яркости и/или белизны получаемой бумаги. В другом аспекте изобретение направлено на способ изготовления бумаги из измельченной целлюлозной массы, который включает измельчение суспензии целлюлозного волокна для снижения садкости вплоть до примерно 100 CSF и смешивание целлюлозного волокна с как минимум одним оптическим отбеливающим агентом (ОВА) во время или после стадии измельчения и до добавления каких-либо дополнительных химических ингредиентов мокрого этапа производства. 12 з.п. ф-лы, 14 табл., 34 ил.

 

Настоящая заявка претендует на приоритет предварительной заявки на патент США № 60/922057, поданной 5 апреля 2007 г, и предварительной заявки на патент США № 61/032588, поданной 20 февраля 2008 г, которые включены в настоящую заявку с помощью ссылки во всей их полноте.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам получения бумаги, предназначенным для улучшения яркости и белизны бумаги. Более конкретно, изобретение относится к способу сохранения или увеличения яркости и белизны бумаги, изготовленной из целлюлозной массы, подвергнутой более сильному измельчению.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Компании по производству бумаги непрерывно ищут способы улучшения яркости и белизны различных сортов своей бумаги, в особенности бумаги для печати и переписки. В настоящее время наиболее распространенным способом улучшения яркости является увеличение количества оптических отбеливающих агентов (OBA's) или флуоресцентных агентов для усиления яркости/белизны либо на мокром этапе производства, либо в клеильном прессе. Во многих случаях требуется добавление значительных количеств OBA's. Однако существуют недостатки, связанные с добавлением больших количеств OBA's, как например, окрашивание воды (рециркулирующей воды) в белый цвет и изменение загрузки системы производства бумаги. Кроме того, проблемой является стоимость и доступность OBA's, т.к. OBA's не только дороги, но на них существует значительный спрос при ограниченном предложении.

Бумажные фабрики в основном следуют общим, а не конкретно адаптированным методикам введения химических компонентов, что часто приводит к использованию фабриками слишком больших количеств OBA, т.к. последние являются для них основным средством улучшения яркости и белизны бумаги. Кроме того, для конкуренции с новыми сортами бумаги, имеющими улучшенную яркость и/или белизну, бумажные фабрики, как правило, рассматривают поддержание высокого содержания OBA в качестве единственного средства улучшения яркости и белизны. Следовательно, существует потребность в поиске альтернативных способов улучшения яркости и белизны бумаги без увеличения и, предпочтительно, даже с уменьшением количества применяемого OBA.

Способы производства бумаги включают в себя большое количество переменных параметров, которые могут влиять на оптическое качество итогового продукта. Выбор вида древесины будет иметь огромное влияние на сорт произведенной бумаги, включая окончательную яркость и белизну. Хорошо известно, что повышенное измельчение бумажной массы вызывает потерю ее яркости. Однако, в числе прочих операций, измельчение необходимо для увеличения прочности бумаги, связи между волокнами, гладкости и улучшения формования. На фабриках по производству высокосортной бумаги осуществляется тщательное измельчение целлюлозной массы для получения таких свойств, как непрозрачность, пористость и прочность. Некоторые фабрики вынуждены доводить массу до строго определенной степени измельчения, для соответствия ключевым параметрам переработки, и у них имеется лишь очень небольшое пространство для изменений. Яркость целлюлозной массы также влияет на яркость получаемой бумаги, т.е. чем ярче масса, тем ярче бумага. Следовательно, потеря яркости целлюлозной массой из-за измельчения оказывает значительное отрицательное влияние на яркость конечного продукта.

Несмотря на значительные усилия, которые были приложены для решения этой проблемы при разработке существующих продуктов, по-прежнему существует необходимость в сохранении яркости и белизны при измельчении целлюлозной массы и увеличении яркости и белизны бумаги наиболее эффективным способом без увеличения количества применяемых OBA.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на способ получения повышения яркости и белизны бумаги. Изобретение относится к увеличению яркости и белизны с помощью оптимизированных химических добавок, и сохранению яркости и белизны при измельчении целлюлозной массы.

В первом аспекте изобретение относится к способу, позволяющему в основном сохранить (или даже увеличить) яркость и/или белизну бумаги при усилении измельчения целлюлозной массы, где указанный способ включает измельчение бумажной массы для уменьшения ее садкости вплоть до приблизительно 100 CSF и введение комбинации OBA и полимерного носителя на поверхность бумаги в клеильном прессе в количестве, достаточном для увеличения яркости и/или белизны готовой бумаги.

Полимерный носитель предпочтительно является поливиниловым спиртом (PVOH). Соотношение масс PVOH:OBA предпочтительно находится в диапазоне от примерно 1:1 до примерно 16:1, более предпочтительно от примерно 1,5:1 до примерно 12:1 и наиболее предпочтительно от примерно 2:1 до примерно 8:1.

Бумажную массу предпочтительно измельчают до заранее установленной величины садкости. В одном из вариантов осуществления уровень садкости находится в соответствии с увеличением яркости и/или белизны по сравнению с более высоким уровнем садкости. Предпочтительно массу очищают до садкости, которая в основном соответствует точке расслоения волокон.

Предпочтительно OBA и PVOH заранее смешивают перед добавлением в клеильный пресс. OBA предпочтительно добавляют в количестве от примерно 0,5 до примерно 15 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 5 до примерно 14 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 8 до примерно 12 фунтов/тонну целлюлозной массы. PVOH предпочтительно добавляют в количестве от примерно 50 до примерно 150 фунтов сырого продукта/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 70 до примерно 130 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 80 до примерно 120 фунтов/тонну целлюлозной массы.

Во втором аспекте, изобретение относится к способу, позволяющему в основном сохранить (или даже увеличить) яркость и/или белизну бумаги при усилении измельчения целлюлозной массы. Так, например, настоящее изобретение направлено на способ получения бумаги из измельченной целлюлозной массы, который включает измельчение суспензии целлюлозного волокна для уменьшения садкости вплоть до уровня 100 CSF и смешивания этих волокон целлюлозы по крайней мере с одним оптическим отбеливающим агентом (OBA) во время или после стадии измельчения и до добавления каких-либо дополнительных химических ингредиентов на мокром этапе производства. Предпочтительно измельчение снижает садкость до значения от примерно 100 до примерно 400 CSF, более предпочтительно от примерно 150 до примерно 350 CSF и наиболее предпочтительно от примерно 200 до примерно 325 CSF.

В одном из вариантов осуществления способ по настоящему изобретению включает измельчение целлюлозной массы до заранее установленного значения садкости, добавление OBA к целлюлозной массе на мокром этапе производства, и добавление к целлюлозной массе на мокром этапе производства одной или нескольких добавок мокрого этапа, выбранных из группы, состоящей из красителей, осажденного карбоната кальция (PCC) и ангидрида алкенилянтарной кислоты (ASA); где OBA добавляют до добавок мокрого этапа, и где OBA и добавки мокрого этапа вводят в количествах, достаточных для увеличения яркости и/или белизны при заранее установленном уровне садкости. Предпочтительно, целлюлозная масса представляет собой отбеленную целлюлозную массу. Предпочтительно PCC и/или краситель добавляют на мокром этапе производства после OBA и до любых дополнительных химикатов мокрого этапа производства.

В одном из вариантов осуществления все перечисленные выше добавки мокрого этапа производства добавляют на мокром этапе способа производства бумаги. Предпочтительно, краситель и PCC добавляют до ASA. Предпочтительно ASA смешивают с крахмалом до добавления к целлюлозной массе на мокром этапе производства. Предпочтительно, крахмал является картофельным крахмалом. ASA и крахмал предпочтительно смешивают в массовом соотношении от примерно 1:1 до примерно 1:5, более предпочтительно от примерно 1:2 до примерно 1:4 и наиболее предпочтительно от примерно 1:3 до примерно 1:4.

В другом варианте осуществления способ по настоящему изобретению дополнительно включает введение на мокром этапе производства бумаги дополнительной добавки, выбранной из группы, состоящей из анионного полимера (PL), наночастиц оксида кремния (NP) и комбинации этих веществ. Предпочтительно, дополнительные добавки/добавку мокрого этапа производства вводят после добавления других добавок мокрого этапа, перечисленных выше, в форме удерживающей системы. Наночастицы (NP) предпочтительно применяют в форме микрогеля или как минимум частично агрегированного золя анионных наночастиц оксида кремния.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, добавки мокрого этапа вводят после OBA в следующей последовательности: PCC, краситель, ASA и PL. В другом предпочтительном варианте осуществления добавки мокрого этапа вводят после OBA в следующей последовательности: краситель, PCC, ASA, PL и NP. В еще одном предпочтительном варианте осуществления добавки мокрого этапа вводят после OBA в следующей последовательности: PCC, краситель, ASA, PL и NP. Предпочтительно в каждой из предпочтительных последовательностей ASA перед введением смешивают с крахмалом. Крахмал предпочтительно является картофельным крахмалом.

OBA предпочтительно добавляют на мокром этапе в количестве от примерно 5 до примерно 35 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 10 до примерно 30 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 15 до примерно 25 фунтов/тонну целлюлозной массы. Краситель предпочтительно добавляют в количестве от примерно 0,01 до примерно 0,25 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 0,02 до примерно 0,2 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 0,05 до примерно 0,15 фунтов/тонну целлюлозной массы. PCC предпочтительно добавляют в количестве от примерно 100 до примерно 600 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 300 до примерно 500 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 350 до примерно 450 фунтов/тонну целлюлозной массы.

ASA предпочтительно добавляют в количестве от примерно 0,5 до примерно 4 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 1 до примерно 3 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 1,5 до примерно 2,5 фунтов/тонну целлюлозной массы. В варианте осуществления, где ASA предварительно смешивают с крахмалом, смесь ASA/крахмал предпочтительно добавляют в количестве от примерно 2 до примерно 14 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 4 до примерно 12 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 6 до примерно 10 фунтов/тонну целлюлозной массы.

В варианте осуществления, где PL и/или NP добавляют на мокром этапе, PL предпочтительно добавляют в количестве от примерно 0,1 до примерно 2,5 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 0,3 до примерно 2 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 1,5 фунтов/тонну целлюлозной массы. NP предпочтительно добавляют в количестве от примерно 0,1 до примерно 2,5 фунтов/тонну целлюлозной массы, более предпочтительно от примерно 0,3 до примерно 2 фунтов/тонну целлюлозной массы и наиболее предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 1,5 фунтов/тонну целлюлозной массы.

В предпочтительном варианте осуществления помимо добавления OBA и добавок мокрого этапа, которые обсуждались выше, способ по настоящему изобретению включает стадию введения комбинации OBA и PVOH на поверхность бумаги в клеильном прессе в количествах, достаточных для увеличения яркости и/или белизны получаемой бумаги, как указывалось выше.

Дополнительные цели, преимущества и новые признаки настоящего изобретения станут ясны специалисту в данной области техники при изучении приведенного ниже описания изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение наночастиц первого поколения BMA-0.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение наночастиц третьего поколения NP.

Фиг.3 представляет собой график, демонстрирующий влияние измельчения на яркость целлюлозной массы из древесины мягких пород и бумаги.

Фиг.4 представляет собой график, демонстрирующий влияние измельчения на яркость целлюлозной массы из древесины твердых пород и бумаги.

Фиг.5 представляет собой график, демонстрирующий влияние измельчения на яркость целлюлозной массы из древесины мягких пород и бумаги.

Фиг.6 представляет собой график, демонстрирующий влияние измельчения, добавления OBA и содержания древесины твердых пород на яркость бумаги.

Фиг.7 представляет собой график, демонстрирующий влияние измельчения, добавления OBA и содержания древесины твердых пород на белизну бумаги.

Фиг.8 представляет собой график, демонстрирующий влияние pH целлюлозной массы на яркость и белизну.

Фиг.9 представляет собой график демонстрирующий влияние измельчения на яркость бумаги при обработке поверхности OBA.

Фиг.10 представляет собой график демонстрирующий влияние измельчения на белизну бумаги при обработке поверхности OBA.

Фиг.11 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных химических добавок на яркость бумаги.

Фиг.12 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных комбинаций химических добавок (2 химические системы) на яркость бумаги.

Фиг.13 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных комбинаций химических добавок (3 химические системы) на яркость бумаги.

Фиг.14 представляет собой график, демонстрирующий влияние добавок на мокром этапе и поверхностных добавок OBA на яркость бумаги.

Фиг.15 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных комбинаций химических добавок (4 химические системы) на яркость бумаги.

Фиг.16 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных комбинаций химических добавок (4 химические системы) на белизну бумаги.

Фиг.17 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных комбинаций химических добавок (5 химических систем) на яркость бумаги.

Фиг.18 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных комбинаций химических добавок (5 химических систем) на белизну бумаги.

Фиг.19 представляет собой график, демонстрирующий влияние различных комбинаций химических добавок (6 химических систем) на яркость бумаги.

Фиг.20 представляет собой график, демонстрирующий влияние на яркость бумаги химических добавок мокрого этапа в комбинации с добавками OBA на мокром этапе и поверхностными добавками OBA.

Фиг.21 представляет собой график, демонстрирующий влияние на яркость бумаги различных химических добавок мокрого этапа в комбинации с добавками OBA на мокром этапе и поверхностными добавками OBA.

Фиг.22 представляет собой график, демонстрирующий влияние на белизну бумаги различных химических добавок мокрого этапа в комбинации с добавками OBA на мокром этапе и поверхностными добавками OBA.

Фиг.23 представляет собой график, демонстрирующий влияние количества OBA на яркость.

Фиг.24 представляет собой график, демонстрирующий влияние типа OBA на яркость и белизну.

Фиг.25 представляет собой график, демонстрирующий влияние содержания твердого вещества в PVOH на яркость.

Фиг.26 представляет собой график, демонстрирующий влияние типов/количества PVOH на яркость бумаги.

Фиг.27 представляет собой график, демонстрирующий влияние процентного содержания твердого вещества в PVOH 24-203 на яркость бумаги.

Фиг.28 представляет собой график, демонстрирующий влияние процентного содержания твердого вещества в PVOH 24-203 на белизну бумаги.

Фиг.29 представляет собой график, демонстрирующий сравнение эффективности влияния двух OBA's на яркость бумаги.

Фиг.30 представляет собой график, демонстрирующий влияние поверхностных добавок OBA и соотношения с PVOH на яркость бумаги.

Фиг.31 представляет собой график, демонстрирующий влияние поверхностных добавок OBA и соотношения с PVOH на яркость бумаги.

Фиг.32 представляет собой график, демонстрирующий влияние pH целлюлозной массы на различные OBA's, добавляемые для яркости целлюлозной массы.

Фиг.33 представляет собой график, демонстрирующий влияние pH целлюлозной массы на различные OBA's, добавляемые для белизны целлюлозной массы.

Фиг.34 представляет собой график, демонстрирующий влияние OBA и PVOH на яркость бумаги для различных уровней садкости целлюлозной массы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на способ эффективного сохранения и предпочтительно увеличение яркости и белизны бумаги при повышенном измельчении целлюлозной массы.

В одном из аспектов настоящее изобретение включает смешивание волокон целлюлозы в целлюлозной массе с по меньшей мере одним оптическим отбеливающим агентом (OBA) во время или после стадии измельчения перед введением каких-либо дополнительных химических добавок мокрого этапа. В одном из вариантов осуществления, OBA вводят в контакт с волокнами после стадии измельчения на мокром этапе производства.

В способе по настоящему изобретению может применяться широкий спектр OBA's и при реализации способа по настоящему изобретению могут применяться любые традиционные OBA, используемые, или которые можно использовать, для повышения яркости древесной или крафт-массы. Оптические отбеливатели представляют собой флуоресцентные соединения, сходные с красителями, которые поглощают коротковолновый ультрафиолетовый свет, невидимый человеческому глазу, и излучают его в виде более длинноволнового синего цвета, в результате чего человеческий глаз ощущает более высокую степень белизны, и за счет этого возрастает степень белизны готовой продукции. Это обеспечивает дополнительную яркость и может компенсировать естественный желтоватый оттенок субстрата, например бумаги. В настоящем изобретении может применяться широкий спектр оптических отбеливателей, причем можно применять любой подходящий оптический отбеливатель. Обзор таких отбеливателей следует искать, например, в книге Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, OPTICAL BRIGHTENERS--Chemistry of Technical Products, которая включена в настоящую заявку во всей полноте с помощью ссылки. Другие применимые оптические отбеливатели описаны в патентах США №№ 5902454; 6723846; 6890454; 5482514; 6893473; 6723846; 6890454; 6426382; 4169819 и 5902454, причем все указанные источники включены в настоящую заявку с помощью ссылки. Другие применимые оптические отбеливатели описаны в опубликованных заявках на патент США №№ US 2004/014910 и US 2003/0013628; и WO 96/00221, причем все эти источники включены в настоящую заявку с помощью ссылки. Типовыми примерами применимых оптических отбеливателей являются 4,4'-бис(триазиниламино)стильбен-2,2'-дисульфоновые кислоты, 4,4'-бис(триазол-2-ил)стильбен-2,2'-дисульфоновые кислоты, 4,4'-дибензофуранилбифенилы, 4,4'-(дифенил)стильбены, 4,4'-дистирилбифенилы, 4-фенил-4'-бензоксазолилстильбены, стибенилнафтотриазолы, 4-стирилстильбены, бис(бензоксазол-2-ил) производные, бис(бензимидазол-2-ил) производные, кумарины, пиразолины, нафталимиды, триазинилпирены, 2-стирилбензоксазолы или -нафтоксазолы, бензимидазол-бензофураны или оксанилиды.

Большинство имеющихся в продаже оптических отбеливающих агентов являются производными стильбена, кумарина и пиразолина, и эти производные предпочтительны для применения при практической реализации настоящего изобретения. Более предпочтительными оптическими отбеливателями для применения в настоящем изобретении являются применяемые в бумажной промышленности оптические отбеливатели на основе стильбена, например, 1,3,5-триазинильные производные 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфоновой кислоты и ее солей, которые могут содержать дополнительные сульфогруппы, например, в 2,4 и/или 6 положениях. Наиболее предпочтительными являются коммерчески доступные производные стильбена, как, например, производные, которые можно приобрести у Ciba Geigy под торговым наименованием «Tinopal», у Clariant под торговым наименованием «Leucophor», у Lanxess под торговым наименованием «Blankophor» и у 3V под торговым наименованием «Optiblanc», например, оптические отбеливающие агенты на основе дисульфоната, тетрасульфоната и гексасульфоната стильбена. Из перечисленных наиболее предпочтительных коммерчески доступных оптических отбеливающих агентов более предпочтительными являются оптические отбеливающие агенты на основе дисульфоната и тетрасульфоната стильбена, причем коммерчески доступные оптические отбеливающие агенты на основе дисульфоната стильбена являются наиболее предпочтительными. Хотя авторы настоящего изобретения предпочитают способы и комплексы волокно-OBA, в которых применяются указанные выше OBA, настоящее изобретение никоим образом не ограничено этими, приведенными в качестве примера, вариантами осуществления, и в изобретении могут применяться любые OBA.

В другом варианте осуществления способ по настоящему изобретению включает введение наполнителя и/или красителя на мокром этапе после OBA и до добавления каких-либо дополнительных химических компонентов мокрого этапа. Подходящие минеральные наполнители обычных типов можно добавлять в водную суспензию целлюлозы по настоящему изобретению. Примеры подходящих наполнителей включают каолин, каолин, диоксид титана, гипс, тальк и природные или синтетические карбонаты кальция, например, мел, измельченный мрамор и осажденный карбонат кальция (PCC). Предпочтительным наполнителем является PCC. Могут применяться любые красители, обычно применяемые на мокром этапе производства бумаги. В одном предпочтительном варианте осуществления может применяться такой краситель, как Premier Blue 2GS-MT, который можно приобрести у Royal Pigments.

В еще одном варианте осуществления после добавления PCC и/или красителя на мокром этапе производства добавляют удерживающую систему, где удерживающая система включает анионный полимер и микрогель или как минимум частично агрегированный золь анионных наночастиц оксида кремния. В зависимости от заряда и необходимости сбалансировать заряды на целлюлозной массе, может быть целесообразно добавление катионного полимера и/или клеящего агента перед добавлением удерживающей системы. В одном из вариантов осуществления перед добавлением удерживающей системы вводят комбинацию ASA и катионного картофельного крахмала.

Удерживающая система может включать любой из нескольких видов анионных полимеров, применяемых в качестве обезвоживающих и удерживающих средств, например, анионных органических полимеров. Анионные органические полимеры, которые могут применяться по настоящему изобретению, могут включать одну или несколько отрицательно заряженных (анионных) групп. Примеры групп, которые могут присутствовать в полимере, а также в мономерах, используемых для получения этого полимера, включают группы, несущие анионный заряд и кислотные группы, на которых возникает анионный заряд при растворении или диспергировании в воде, где эти группы в совокупности именуются анионными группами, например, фосфаты, фосфонаты, сульфаты, группа сульфоновой кислоты, сульфонаты, группа карбоновой кислоты, карбоксилаты, алкоксидные и фенольные группы, т.е. гидроксизамещенные фенилы и нафтилы. Группы, несущие на себе анионный заряд, как правило, являются солями щелочных металлов, щелочноземельных металлов или аммония.

Анионные органические частицы, которые могут применяться по настоящему изобретению, включают поперечно-сшитые анионные виниловые аддитивные полимеры, соответственно, сополимеры, включающие анионный мономер, такой как акриловая кислота, метакриловая кислота и сульфонированные или фосфонированные виниловые аддитивные мономеры, обычно сополимеризованные с неионными мономерами, такими, как (мет)акриламид, алкил(мет)акрилаты и т.д. Применимые анионные органические частицы включают также анионные полимеры, полученные конденсацией, например, золи меламин-сульфоновой кислоты.

Другие анионные полимеры, которые могут являться частью обезвоживающей и удерживающей системы, включают виниловые аддитивные полимеры, содержащие анионный мономер, имеющий карбоксилатные группы, например, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, этилакриловую кислоту, кротоновую кислоту, итаконовую кислоту, малеиновую кислоту и соли всех перечисленных кислот, ангидриды дикислот, и сульфонированные аддитивные виниловые мономеры, например, сульфонированный стирол, обычно сополимеризованные с неионными мономерами, такими как акриламид, алкилакрилаты и т.д., например, раскрытыми в патентах США №№ 5098520 и 5185062, содержание которых включено в настоящую заявку с помощью ссылки. Анионные виниловые аддитивные полимеры соответственно имеют среднемассовые молекулярные массы от примерно 50000 до примерно 5000000, как правило, от примерно 75000 до примерно 1250000.

Примеры подходящих анионных органических полимеров далее включают продукты ступенчатой полимеризации, продукты наращивания цепи, полисахариды, природные ароматические полимеры и их модификации. Термин «продукт ступенчатой полимеризации» в настоящей заявке относится к полимеру, полученному путем ступенчатой полимеризации, именуемому также продуктом ступенчатой реакции или ступенчатой реакции полимеризации, соответственно. Анионные органические полимеры могут быть линейными, разветвленными или поперечно-сшитыми. Предпочтительно анионный полимер является водорастворимым или диспергируемым в воде. В одном из вариантов осуществления анионный органический полимер может содержать одну или несколько ароматических групп.

Анионные органические полимеры, включающие органические группы, могут содержать одну или несколько ароматических групп, одинаковых или различных типов. Ароматические группы анионного полимера могут входить в каркас полимера или в замещающие группы, которые присоединены к каркасу полимера (основной цепи). Примеры подходящих ароматических групп включают арильные, аралкильные и алкарильные группы и их производные, например, фенил, толил, нафтил, фенилен, ксилилен, бензил, фенилэтил, а также производные этих групп.

Примеры подходящих анионных ароматических продуктов ступенчатой полимеризации включают продукты поликонденсации, т.е. полимеры, полученные в результате ступенчатой поликонденсации, например, конденсаты альдегида, например, формальдегида, с одним или несколькими ароматическими соединениями, содержащими одну или несколько анионных групп, и необязательно другими сомономерами, применяемыми при поликонденсации, например, мочевиной и меламином. Примеры подходящих ароматических соединений, содержащих анионные группы, включают бензольные и нафталиновые соединения, содержащие анионные группы, например, фенольные и нафтольные соединения, например, фенол, нафтол, резорцин и их производные, ароматические кислоты и их соли, например, фенильные, фенольные, нафтильные и нафтольные кислоты и соли, как правило, сульфоновые кислоты и сульфонаты, например, бензолсульфоновая кислота и сульфонаты, ксилолсульфоновая кислота и сульфонаты, нафталинсульфоновая кислота и сульфонаты, фенолсульфоновая кислота и сульфонаты. Примеры подходящих анионных продуктов ступенчатой полимеризации по настоящему изобретению включают анионные продукты поликонденсации, включающие бензольные и нафталиновые фрагменты, предпочтительно полимеры, содержащие фрагменты нафталинсульфоновой кислоты и нафталинсульфонаты.

Примеры других подходящих анионных продуктов поликонденсации, содержащих ароматические группы, включают аддитивные полимеры, т.е. полимеры, полученные путем ступенчатой аддитивной полимеризацией, например, анионные полиуретаны, которые могут быть получены из смеси мономеров, включающей ароматические изоцианаты и/или ароматические спирты. Примеры подходящих ароматических изоцианатов включают диизоцианаты, например, толуол-2,4- и 2,6-диизоцианаты и дифенилметан-4,4'-диизоцианаты. Примеры подходящих ароматических спиртов включают двухатомные спирты, т.е. диолы, например, бисфенол A, фенилдиэтаноламин, глицерина монотерефталат и триметилолпропана монотерефталат. Также могут применяться одноатомные ароматические спирты, такие как фенол и его производные. Смесь мономеров также может включать неароматические изоцианаты и/или спирты, обычно диизоцианаты и диолы, например, любые из этих соединений, о которых известно, что они применяются при получении полиуретанов. Примеры подходящих мономеров, содержащих анионные группы, включают продукты моноэтерификации триолов, например, триметилолэтана, триметилолпропана и глицерина под действием дикарбоновых кислот или их ангидридов, например янтарной кислоты и ее ангидрида, терефталевой кислоты и ее ангидрида, например, моносукцинат глицерина, монотерефталат глицерина, моносукцинат триметилолпропана, монотерефталат триметилолпропана, N,N-бис-(гидроксиэтил)глицин, ди(гидроксиметил)пропионовая кислота, N,N-бис-(гидроксиэтил)-2-аминоэтансульфоновая кислота и т.п., необязательно и как правило в сочетании с реакцией с основанием, например, гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов, например, гидроксидом натрия, аммония или амином, например, триэтиламином, с образованием противоиона щелочного металла, щелочноземельного металла или аммония.

Примеры подходящих анионных продуктов наращивания цепи, содержащих ароматические группы, включают анионные виниловые аддитивные полимеры, полученные из смеси виниловых или этиленовых ненасыщенных мономеров, включающей как минимум один мономер, содержащий ароматическую группу, и как минимум один мономер, содержащий анионную группу, обычно сополимеризованный с неионными мономерами, например, акрилатами и акриламидными мономерами. Примеры подходящих анионных мономеров включают (мет)акриловую кислоту и пара-винилфенол (гидроксистирол).

Примеры подходящих анионных полисахаридов, содержащих ароматические группы, включают крахмалы, гуаровые камеди, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые камеди, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно крахмалы, гуаровые камеди и производные целлюлозы, подходящие крахмалы, включая картофельный, кукурузный, пшеничный, маниока, рисовый, восковидной кукурузы и ячменный, предпочтительно картофельный. Анионные группы полисахарида могут быть природными и/или введенными путем химической обработки. Ароматические группы полисахарида могут быть введены химическими способами, известными в технике.

Природные ароматические анионные полимеры и продукты их модификации, т.е. модифицированные природные ароматические анионные полимеры, по настоящему изобретению включают природные полифенольные соединения, которые присутствуют в древесине и органических экстрактах коры некоторых видов деревьев, и их химические модификации, как правило, сульфонированные модификации. Модифицированные полимеры можно получать химическими способами, как, например, сульфитной варкой целлюлозы и сульфатной варкой целлюлозы. Примеры подходящих анионных полимеров этого типа включают полимеры на основе лигнина, предпочтительно, сульфонированные лигнины, например, лигно-сульфонаты, крафт-лигнин, сульфонированный крафт-лигнин и экстракты танина.

Средневесовая молекулярная масса анионного полимера, включающего ароматические группы, может варьироваться в широких пределах в зависимости от, в числе прочего, типа примененного полимера, и обычно указанная масса составляет, как минимум, примерно 500, чаще более примерно 2000 и предпочтительно более примерно 5000. Верхний предел не играет решающего значения; он может составлять примерно 200000000, обычно примерно 150000000, чаще примерно 100000000 и предпочтительно примерно 10000000.

Анионный полимер, включающий ароматические группы, может иметь степень анионного замещения (DSA), меняющуюся в широких пределах в зависимости от, в числе прочего, типа примененного полимера; DSA обычно составляет от 0,01 до 2,0, чаще от 0,02 до 1,8 и предпочтительно от 0,025 до 1,5; и степень ароматического замещения (DSQ) может быть от 0,001 до 1,0, обычно от 0,01 до 0,8, чаще от 0,02 до 0,7 и предпочтительно от 0,025 до 0,5. В случае, если анионный полимер содержит катионные группы, степень катионного замещения (DSC) может составлять, например, от 0 до 0,2, чаще от 0 до 0,1 и предпочтительно от 0 до 0,05, причем анионный полимер имеет суммарный отрицательный заряд. Обычно плотность отрицательного заряда анионного полимера находится в пределах от 0,1 до 6,0 мэкв/г сухого полимера, чаще от 0,5 до 5,0 и предпочтительно от 1,0 до 4,0.

Примеры подходящих ароматических анионных органических полимеров, которые могут применяться по настоящему изобретению, включают полимеры, описанные в патентах США №№ 4070236 и 5755930; и опубликованных международных заявках на патент №№ WO 95/21295, WO 95/21296, WO 99/67310, WO 00/49227 и WO 02/12626, которые включены в настоящую заявку с помощью ссылки.

Помимо упомянутых выше катионных и анионных осушающих и удерживающих средств, в качестве осушающих и удерживающих средств могут применяться катионные органические полимеры низкой молекулярной массы и/или неорганические соединения алюминия.

Катионные органические полимеры низкой молекулярной массы (далее по тексту именуемые LMW), которые могут применяться в сочетании с обезвоживающими и удерживающими средствами, включают полимеры, которые обычно называются и применяются как уловители анионных загрязнений (ATC). ATC's известны в технике как нейтрализующие и/или улавливающие агенты для мешающих/вредных анионных веществ, присутствующих в целлюлозной массе и их применение в комбинации с осушающими и удерживающими средствами часто позволяет добиться дополнительного улучшения осушения и/или удерживания. LMW катионные органические полимеры можно получать из природных или синтетических источников и предпочтительно они являются синтетическими полимерами LMW. Подходящие органические полимеры этого типа включают катионные органические полимеры LMW, несущие значительный заряд, такие как полиамины, полиамидоамины, полиэтиленимины, гомо- и сополимеры на основе диаллилдиметиламмоний хлорида, (мет)акриламиды и (мет)акрилаты, полимеры на основе виниламида и полисахариды. Что касается молекулярной массы удерживающих и обезвоживающих полимеров, средневесовая молекулярная масса LMW катионных органических полимеров предпочтительно является невысокой; обычно она составляет как минимум примерно 2000 и предпочтительно как минимум примерно 10000. Верхний предел молекулярной массы обычно составляет от примерно 2000000 до примерно 3000000. Подходящие полимеры LMw могут иметь средневесовую молекулярную массу от примерно 2000 до примерно 2000000.

Соединения алюминия, которые могут применяться в качестве ATC's по настоящему изобретению, включают алюминиевые квасцы, алюминаты, хлорид алюминия, нитрат алюминия и полиалюминиевые соединения, такие как полиалюминийхлориды, полиалюминий сульфаты, полиалюминиевые соединения, содержащие хлорид- и сульфат-ионы, полиалюминийсиликаты-сульфаты и их смеси. Полиалюминиевые соединения могут также содержать другие анионы, помимо хлорид-ионов, например, анионы серной кислоты, фосфорной кислоты, а также органических кислот, таких как лимонная кислота и щавелевая кислота.

Предпочтительные анионные полимеры включают анионные полимеры, имеющие обозначение PL, которые могут быть приобретены у Eka Chemicals, например, PL 1610, PL 1710 и PL 8430. Кроме того, катионные полимеры производства Eka Chemicals, например, PL 2510, также могут применяться в настоящем изобретении.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, удерживающая система включает анионные частицы на основе оксида кремния. Примеры подходящих частиц на основе оксида кремния включают частицы, имеющие средний размер менее примерно 100 нм, например, менее примерно 20 нм или в диапазоне от примерно 1 до примерно 10 нм. Предпочтительно, средний размер частиц составляет от примерно 1 до примерно 5 нм. Как принято считать в химии кремния, размер частиц относится к среднему размеру первичных частиц, которые могут быть агрегированными или не агрегированными. Согласно одному из вариантов осуществления, анионные частицы на основе оксида кремния являются агрегированными анионными частицами на основе оксида кремния. Удельная площадь поверхности частиц на основе оксида кремния обычно составляет не менее 50 м2/г, например, не менее 100 м2/г. Как правило, удельная площадь поверхности может достигать примерно 1700 м2/г, чаще до примерно 1000 м2/г. Удельную площадь поверхности измеряют путем титрования NaOH, как описано G.W.Sears в Analytical Chemistry 28(1956): 12, 1981-1983 и в патенте США № 5176891 после удаления подходящим способом или внесения поправок на любые соединения, присутствующие в образце, которые могут помешать титрованию, как, например, соединения алюминия и бора. Полученная таким образом площадь представляет собой среднюю удельную площадь поверхности частиц.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения анионные частицы на основе оксида кремния имеют удельную площадь поверхности в диапазоне от 50 до 100 м2/г, например, от 100 до 950 м2/г. Частицы на основе оксида кремния могут присутствовать в золе, имеющем S-значение в диапазоне от 8 до 50%, например, от 10 до 40%, содержащем частицы на основе оксида кремния с удельной площадью поверхности в диапазоне от 300 до 1000 м2/г, чаще от 500 до 950 м2/г, например, от 750 до 950 м2/г, причем эти золи могут быть модифицированы, как указано выше. S-значение измеряют и рассчитывают, как описано Iler & Dalton в J.Phys.Chem. 60(1956), 955-957. S-значение показывает степень агрегации или образования микрогеля и более низкое S-значение указывает на более высокую степень агрегации.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, частицы на основе оксида кремния имеют высокую удельную площадь поверхности, например, выше примерно 1000 м2/г. Удельная площадь поверхности может находиться в диапазоне от 1000 до 1700 м2/г, например, от 1050 до 1600 м2/г.

Предпочтительные частицы на основе оксида кремния, которые могут применяться в способе по настоящему изобретению, включают частицы на основе оксида кремния, имеющие обозначение NP, которые можно приобрести у Eka Chemicals, например, NP 320 и NP 442.

ПРИМЕРЫ

Ниже описаны материалы, оборудование и методики исследования, использованные в примерах:

Материалы

Крафт-массу получали у Southern U.S. mill. Использовали массу со стадий отбеливания D1 и D2. Образцы массы из древесины твердых пород (HW) и древесины мягких пород (SW) со стадии D2 обесцвечивали до получения более высокого уровня яркости за счет добавления стадии окисления пероксидом (P) (D0-Eop-D1-D2-P). Образцы целлюлозной массы отдельно измельчали в ролле Valley. Уровни садкости целлюлозной массы после очистки (CSF) предоставлены в таблице 1, наряду со значениями садкости целлюлозной массы, состоящей из смеси 60% древесины твердых пород/40% древесины мягких пород, после очистки.

Таблица 1
Садкость целлюлозной массы до и после очистки для трех стадий отбеливания и соотношения 60%HW/40%SW
Яркость ISO целлюлозной массы до очистки
Обозначение образца Садкость (CSF)
HW D1 625
HW D2 550
HW P 625
Яркость ISO целлюлозной массы после очистки
Обозначение образца Садкость (CSF)
HW D1 300
HW D2 310
HW P 295
Яркость ISO целлюлозной массы после очистки и смешивания
Обозначение образца Садкость (CSF)
D1 60% HW 345
D2 60% HW 350
P 60% HW 350

Химические реактивы, использованные для ручного изготовления партий бумаги, включали наполнитель, клеящее средство, катионный крахмал, средства для удерживания золя оксида кремния, ионные полимеры, оптические отбеливающие агенты, носители и красители.

Оборудование и методики исследования

Для изготовления образцов бумаги вручную и измерения желаемых свойств использовали следующие инструменты, оборудование и методики тестирования:

использованное оборудование включало: ролл valley для измельчения целлюлозной массы; 2) формы для изготовления бумаги вручную; 3) мокрый пресс и барабанный красильный аппарат для высушивания листов бумаги; 4) автоматизированный стол с протяжкой для нанесения покрытия на листы бумаги; 5) измеритель яркости Technidyne для определения яркости, белизны, коэффициентов рассеяния и поглощения; 6) тестер DDA для измерения мутности и обезвоживания.

Методика измерения яркости D65 была разработана Technidyne в соответствии с ISO 2470:1999. Калибровка по количеству УФ описана в ISO 11475:2002 и белизна CIE/10° согласно ISO 1475:2002.

Методика исследования, использованная для измерения садкости очищенной и неочищенной целлюлозной массы, представляла собой Стандартный канадский тест для определения садкости (TAPPI методика T227).

Нанотехнология

Применяли две методики, связанные с наночастицами. Одна из них относится к частицам анионного коллоидного золя оксида кремния третьего поколения, производимого Eka Chemicals (NP), и другая к существующей технологии первого поколения (BMA-0). Наночастицы NP меньше по размеру, имеют модифицированную поверхность, подходящую для кислотных и щелочных систем и способны образовывать длинные цепи примерно для 25 нм. Первичные частицы оксида кремния являются не пористыми и сферическими, они могут иметь площадь поверхности в диапазоне 500-3000 м2/г, в то время, как площадь поверхности набухших волокон древесины составляет примерно 200 м2/г. Поверхность оксида кремния является кислотной, причем протоны высвобождаются из силанольных групп. Различия между частицами BMA-0 и NP показаны на фиг.1 и 2.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1

Осуществляли эксперименты для оценки влияния измельчения на некоторые свойства бумаги. Целлюлозную массу из мягких и твердых пород древесины, соответственно, отбирали на стадии отбеливания D2 на бумажной фабрике (т.е. на второй стадии отбеливания ClO2). Некоторые образцы целлюлозной массы оставляли без обработки, а часть образцов измельчали в ролле Valley до различных степеней садкости. Целлюлозную массу из мягкой и твердой древесины измельчали до 380 CSF и 340 CSF соответственно. Из измельченной и неизмельченной целлюлозной массы изготавливали подушечки для измерения яркости (5 г) и измеряли яркость прибором Technidyne Color Lab, аналогично из обоих типов бумажной массы вручную изготавливали листы бумаги (1,6 г) для оценки потери яркости вследствие измельчения.

На Фиг.3 и 4 показано влияние измельчения на яркость бумаги и целлюлозной массы. На фиг.3 показано, что яркость целлюлозной массы из мягкой древесины после измельчения снизилась на 9%, тогда как яркость бумаги уменьшилась более значительно, а именно на 25%. На фиг.4 показано, что яркость целлюлозной массы из твердой древесины уменьшилась на 3,4%, тогда как яркость бумаги после измельчения снизилась на 17%. Оба упомянутых рисунка демонстрируют разницу в потере яркости не только между твердыми и мягкими сортами древесины, но, что наиболее важно, они демонстрируют, что бумага в большей степени теряет яркость в результате измельчения целлюлозной массы. Для белизны бумаги характерна та же тенденция, что и для яркости, т.е. в результате измельчения наблюдалось также и уменьшение белизны. Целлюлозная масса со стадии отбеливания D1 (т.е. после первой стадии отбеливания ClO2) показала ту же тенденцию, как можно видеть на фиг.5.

ПРИМЕР 1

Осуществляли эксперименты для определения влияния, которое оказывают соотношение сортов древесины (HW к SW) в целлюлозной массе, оптический отбеливающий агент, pH целлюлозной массы и измельчение на яркость и/или белизну. Целлюлозную массу со стадии отбеливания D1 измельчали до 5 различных уровней садкости для оценки влияния измельчения на яркость. Оценка производилась для трех различных соотношений сортов древесины в целлюлозной массе 100% твердой древесины (100% HW), 60% твердой древесины в смеси с 40% мягкой древесины (60% HW) и 100% мягкой древесины в целлюлозной массе (0% HW). Исследования производили для двух уровней pH, причем pH целлюлозной массы доводили до 5,5 и 7. В качестве оптического отбеливающего агента (OBA) применяли Optiblanc Disulfonate производства 3V. OBA для обработки поверхности смешивали с PVOH Celvol 24-203 с содержанием твердого вещества 8,3%, который играл роль действующего носителя. В некоторых экспериментах не применяли OBA, в некоторых добавляли 20 фунтов/тонну на мокром этапе (WE), в других добавляли 10 фунтов/тонну на стадии клеильного пресса (SP) и в некоторых OBA добавляли как на мокром этапе, так и наносили на поверхность (WE & SP).

В описываемых экспериментах, неизмельченная целлюлозная масса из древесины твердых сортов имела садкость 625 CSF, и для мягких сортов садкость составляла 730 CSF. Целлюлозную массу из твердой древесины измельчали при консистентности 1,5% до 510, 425, 355 и 250 CSF и целлюлозную массу из мягкой древесины измельчали до 570, 490, 410, 300 CSF. Измельченную целлюлозную массу смешивали в соотношении 60% массы из твердых сортов и 40% массы из мягких сортов. Из полученной массы вручную изготавливали листы бумаги и добавляли OBA либо на мокром этапе, либо в клеильном прессе. При изготовлении листов не применяли никаких других химических добавок, для того, чтобы наблюдать взаимодействие OBA с волокнами. Рассмотрение Фиг.5 и 6 показывает влияние измельчения целлюлозной массы без добавления каких-либо OBA (базовый образец бумаги для сравнения). Для образцов, изготовленных с добавлением 20 фунтов/тонну OBA, введение отбеливателя осуществляли непосредственно в очищенную целлюлозную массу до изготовления образцов бумаги, чтобы имитировать введение OBA на мокром этапе. В случае образцов, изготовленных с добавлением 10 фунтов/тонну OBA, OBA вводили на поверхность бумаги, с помощью автоматического агрегата, чтобы имитировать добавление OBA в клеильном прессе. Кроме этого, изготавливали образцы с добавлением OBA как на мокром этапе, так и в клеильном прессе.

На фиг.6 и 7 показаны результаты исследования влияния, которое оказывают измельчение, добавление OBA и соотношения сортов древесины в целлюлозной массе на яркость и белизну получаемой бумаги. Рассмотрение фиг.6 демонстрирует следующее:

1. Измельчение уменьшает яркость бумаги при всех условиях, независимо от того, добавлен OBA или нет. Имеет место значительное уменьшение яркости при снижении CSF от не измельченных до сильно измельченных образцов.

2. Образцы бумаги, изготовленные из 100% мягкой древесины, имеют более существенную потерю яркости.

3. Поверхностное введение OBA в количестве 10 фунтов/тонну значительно увеличивает яркость по сравнению с базовым образцом.

4. Введение OBA в количестве 20 фунтов/тонну на мокром этапе приводит к получению аналогичной яркости при дополнительном добавлении 10 фунтов/тонну в клеильном прессе.

5. Мягкая древесина при измельчении имеет также большую потерю белизны по сравнению с твердой древесиной.

Фиг.7 демонстрирует, что тенденции для белизны сходны с тенденциями для яркости, с той разницей, что поверхностное добавление OBA в количестве 10 фунтов/тонну приводит к уровню белизны, аналогичному добавлению 20 фунтов/тонну на мокром этапе производства и 30 фунтов/тонну при комбинированном добавлении OBA.

Рассмотрение фиг.8 позволяет выявить, что значение pH, по-видимому, не оказывает какого-либо влияния ни на яркость, ни на белизну бумаги.

Введение смеси OBA и PVOH в количестве 10 фунтов/тонну на поверхность бумаги позволяет добиться необычного максимума яркости и белизны, как можно видеть на фиг.9 и 10. Эти максимумы, по-видимому, находятся вблизи точки расслаивания волокон для твердых пород древесины, мягких пород древесины и их комбинации. Для 100% волокна твердых пород древесины максимумы яркости и белизны находятся около 355 CSF; для 100% волокна мягких пород (0% HW) максимумы яркости и белизны находятся вблизи 410 CSF; и для комбинации 60% твердой древесины и 40% мягкой древесины максимум находится вблизи 409 CSF. Неожиданное усиление яркости означает, что имеется возможность измельчать целлюлозную массу до меньших значений садкости (для улучшения формования и гладкости бумаги, что, в свою очередь улучшает возможности печати на бумаге), и в то же время получать такую яркость, как если бы измельчение производилось до значения 510 для 100% HW, 570 CSF для 100% мягкой древесины (0% HW) и 534 CSF для смеси 60/40 HW/SW. Упомянутые рисунки показывают, кроме того, что дальнейшее измельчение, выходящее за пределы максимума, приведет к уменьшению яркости и белизны.

Фиг.6 и 7 показывают, что контрольные кривые для образцов «без добавления OBA» имеют скорее небольшой максимум, но в случае добавления OBA, смешанного с носителем PVOH, на поверхность бумаги, возникает резкий максимум яркости и белизны бумаги (который показан на Фиг.9 и 10).

Описанная серия экспериментов показывает, что по мере роста измельчения, яркость и белизна бумаги понижаются, но существует точка с определенной степенью измельчения, в которой яркость и белизна увеличиваются. Наблюдаемые пики по-видимому соответствуют уровню измельчения около точки расслоения волокон.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2

Проводили исследование свыше 800 имеющихся в продаже сортов белой бумаги без покрытия с точки зрения их яркости и белизны, для определения их промышленной классификации и оценки уровней яркости и белизны, характерных для промышленности. Результаты этих оценок показали, что листовые сорта бумаги без покрытия имеют высочайшую яркость и белизну. 10 сортов бумаги с наибольшей яркостью и белизной приведены ниже в таблицах 1 и 2. Из всех сортов бумаги, протестированных по показателям яркости и белизны (исключая бумагу с покрытием, мелованную и LWC), 10 лучших сортов бумаги без покрытия с наивысшей яркостью и белизной показаны в таблицах 2 и 3. Эти данные рассматривались как целевые при проведении экспериментов по введению комбинаций химических добавок.

Таблица 2
Десять сортов бумаги с наивысшей яркостью
Порядковое место Производитель Назначение/наименование сорта Яркость (D65)
1 Xerox Premium Laser 116,84
2 Weyerhaeuser Cougar Text Vellum 116,21
3 Weyerhaeuser Cougar Text Vellum 116,21
4 Weyerhaeuser Cougar Text Vellum 116,00
5 Mohawk Neon White 115,70
6 Weyerhaeuser Cougar Text Smooth 115,59
7 Mohawk Ultrawhite Smooth Text 115,36
8 Weyerhaeuser Cougar Text Smooth 115,29
9 Kodak Bright White 115,08
10 Mohawk Ultrawhite Eggshell Text 114,97
Таблица 3
Десять сортов бумаги с наивысшей белизной
Порядковое место Производитель Назначение/наименование сорта Белизна CIE
1 Xerox Premium Laser 170,64
2 Data M-real Data Copy 164,69
3 Kodak Bright White 163,71
4 Epson Bright White 160,67
5 Staples Multiuse Paper Bright White 159,71
6 HP Bright White Inkjet 158,7
7 Weyerhaeuser Cougar Text Vellum 158,21
8 Weyerhaeuser Cougar Text Vellum 158,18
9 Weyerhaeuser Cougar Text Smooth 158,14
10 Weyerhaeuser Cougar Text Smooth 157,9

Уровни яркости от наинизших до наивысших значений для 223 коммерческих сортов бумаги без покрытия, отобранных для исследования, находились в пределах от 103,48 до 116,84 по методике измерения яркости D65. Аналогично, диапазон изменения белизны по CIE заключался в пределах от 90,54 до 170,64 единиц.

ПРИМЕР 2

Эксперименты по введению последовательностей химических добавок: осуществляли несколько серий экспериментов в попытке оптимизировать яркость и белизну отбеленной бумаги без покрытия. Основными параметрами, которые, как считалось, влияют на яркость и белизну, являлись:

1. яркость целлюлозной массы,

2. выбранные химические добавки (отбеливающие, мокрого этапа и поверхностные),

3. оптимизированные дозировки химических добавок и введение последовательностей добавок с целью увеличения яркости и белизны бумаги.

Образцы целлюлозной массы из твердых и мягких пород древесины, отобранных на стадии отбеливания D2, получали с бумажной фабрики. Образцы целлюлозной массы твердых (HW) и мягких (SW) пород со стадии отбеливания D2 обесцвечивали до более высоких значений яркости путем введения стадии окисления пероксидом (P) (D0-Eop-D1-D2-P). Целлюлозную массу, полученную с фабрики, подвергали начальному обесцвечиванию ClO2, экстракции (включая обработку едким натром, O2 под давлением и пероксидом), а также первому и второму обесцвечиванию ClO2. Затем массу дополнительно обесцвечивали добавлением пероксида водорода. Значения яркости и садкости целлюлозной массы (CSF) показаны в таблицах 4 и 5 соответственно. Массу SW-P использовали для экспериментов по введению последовательностей от 1 до 3 химических добавок. Массу SW-D2 использовали для экспериментов по введению последовательностей от 4 до полного набора химических добавок. Значение pH массы SW-P составляло 7,07, и значение pH массы SW-D2 составляло 5,63.

Таблица 4
Уровни яркости, достигнутые путем отбеливания
Описание образца Яркость ISO
Фабричный образец целлюлозной массы стадии D2, D0/Eop/D1/D2 HW 90,52
SW 89,95
Отбеленный образец целлюлозной массы стадии D2, D0/Eop/D1/D2/P HW 92,73
SW 92,31
Таблица 5
Значения садкости целлюлозной массы до и после измельчения
Описание образца CSF до измельчения CSF после измельчения
D2 HW 550 355
SW 730 490
P HW 625 330
SW 730 470

Использованные химические добавки и их количество показаны ниже в таблице 6. Эксперименты заключались в добавлении химических ингредиентов мокрого этапа по одному, для наблюдения за тем, какое влияние они оказывают на волокна целлюлозы. В таблице 7 приведено описание OBA, красителя и PVOH, которые применялись в этой серии экспериментов.

Таблица 6
Химические добавки, использованные в экспериментах по введению последовательностей добавок
Эксперименты по введению 1-3 добавок
Добавка Описание
OBA-Ди Optiblanc
OBA-Тетра Optiblanc
Краситель
ASA
PL (полимер) 8430
NP (оксид кремния) 442
ATC 5432
PCC
Таблица 7
Описание OBA, красителя и PVOH, использованных в исследовании
Химическая добавка Наименование продукта Компания Дата/№ партии
OBA (мокрый этап) Optiblanc NL 3V Inc. 1505F36T
OBA (поверхность) Optiblanc NF 2000 3V Inc. 1505N240T
Краситель Premier Blue 2GS-MT Royal Pigments and Chemical Inc. 06/12/06
PVOH Cevol 24203 раствор поливинилового спирта Celanese Chemicals W0 40416639

Химические ингредиенты из таблицы 6 добавляли к волокну по одному имитируя мокрый этап производства в бумагоделательной машине. Дополнительные добавки вводили на поверхность после высыхания изготовленных вручную листов бумаги. Поверхностное нанесение OBA и PVOH (таблица 7) осуществлялось на поверхность листов бумаги в количестве от 0,1 мл до 1 мл OBA на 15 мл раствора PVOH с содержанием твердого вещества 8,3%.

На Фиг.11 показано, что из всех введенных химических добавок, OBA обеспечивает наибольший прирост яркости и следовательно, наибольшее сродство к волокну, причем прирост яркости составляет 19 пунктов, по сравнению с PCC (второй по величине прирост), который обеспечил увеличение только на 2 пункта. Краситель не оказал влияния на яркость, и добавление других химических ингредиентов вызвало снижения яркости.

На фиг.12 показано влияние комбинирования OBA с перечисленными выше химическими ингредиентами на мокром этапе на яркость бумаги, изготовленной вручную. Наилучшая яркость достигается при совместном применении OBA с PCC. Эта комбинация повышает яркость со 108 до 112 пунктов.

Добавление третьего химического ингредиента не улучшает яркость бумаги по сравнению со случаем, когда добавлены два ингредиента. Яркость находилась на том же уровне, как и для наиболее эффективной комбинации OBA и PCC при добавлении к волокну двух химических компонентов. Наиболее эффективными последовательностями из трех химических ингредиентов являлись последовательности OBA+PCC+ASA и OBA+PCC+краситель. Однако добавление как ASA, так и красителя к смеси OBA+PCC не увеличило яркость выше 112 пунктов, указывая на то, что в данной серии экспериментов по исследованию последовательностей химических добавок на мокром этапе достигнут возможный максимум.

В таблице 8 показано, что некоторые последовательности химических добавок приводят к более благоприятному результату, чем остальные, при поверхностном введении OBA. Из данных таблицы 8 можно видеть, что при поверхностном введении одного и того же количества OBA последовательность OBA+PCC+ASA более эффективно увеличивает яркость (которая достигает 115,9 пункта) по сравнению с последовательностью OBA+PCC+PL (яркость достигает только 110,75 пунктов). Аналогично, последовательность OBA+краситель+PCC оказалась даже еще более эффективным сочетанием, т.к. изготовленные с ее применением листы бумаги обладали яркостью 116,53 пункта. В таблице также показано, что за исключением OBA, нет никаких химических добавок мокрого этапа, которые могли бы увеличить яркость больше, чем на умеренную величину 1,5 пункта. Описанные выше данные показывают, что химические добавки мокрого этапа и их последовательности являются очень важными для увеличения яркости бумаги.

Таблица 8
Свойства изготовленной вручную бумаги с добавлением OBA на мокром этапе и поверхностным добавлением OBA
Последовательности химических добавок Без покрытия С покрытием
Яркость мокрый этап Белизна мокрый этап Яркость мокрый этап и клеильный пресс Белизна мокрый этап и клеильный пресс
Добавки отсутствуют 88,64 86,70 106,61 145,82
PCC 91,26 86,43 110,63 145,04
OBA 108,23 139,72 109,94 149,69
OBA+PCC 111,97 143,88 116,53 156,63
OBA+краситель+PCC 112,49 146,54 116,96 157,67
OBA+PCC+ASA 112,44 141,46 115,9 152,61
OBA+PCC+ATC 110,45 138,54 114,9 150,79
OBA+PCC+NP 110,3 138,04 112,76 147,21
OBA+PCC+PL 111,06 137,94 110,75 141,91

Рассмотрение таблицы 8 и фиг.14, позволяет обнаружить, что последовательности OBA+краситель и OBA+краситель+PCC приводят к получению наивысшей яркости, и последовательность OBA+PCC+PL обеспечивает самую низкую яркость, указывая на то, что добавление PCC не должно сопровождаться добавлением PL.

В другом эксперименте крахмал в смеси с ASA заменяли на картофельный крахмал Stalok и полимер PL8430 заменяли полимером PL2510, придавая системе более катионный характер (таблица 9).

Таблица 9
Краткая сводка по заряду использованных химических добавок
Эксперименты с 1-3 химическими добавками Эксперименты с 4-полным набором химических добавок
Химическая добавка № добавки Заряд № добавки Заряд
OBA-Ди Optiblanc Анионный (1740-1750)
OBA-Тетра Optiblanc Анионный (1444)
Краситель Анионный
ASA катионный (.3) w/картофельный крахмал
PL 8430 очень клейкий (анионный) 2510 катионный
10
NP (оксид кремния) 442 Анионный (1765-1780)
ATC 5432 Катионный (10)
PCC Анионный (1351)

Картофельный крахмал Stalok 400 и PL2510 использовались в последовательностях 4 химических добавок (и последующих).

Как видно на фиг.15 и 16, наилучшая последовательность 4-х химических добавок «OBA+PCC+краситель+ASA» дает возможность достичь яркости покрытия и уровня белизны, характерных для последовательности 3-х химических добавок OBA+краситель+PCC. В остальных экспериментах не удалось достичь такого же уровня яркости или белизны.

Наилучшая последовательность 4-х химических добавок из приведенных на фиг.15 и 16 была выбрана в качестве контрольной, и в контрольную смесь добавляли другие химические ингредиенты для оценки влияния, которое оказывают эти химические добавки на улучшение яркости и белизны, обеспечиваемых контрольной комбинацией. Рассмотрение фиг.17 и 18 позволяет обнаружить, что последовательность «OBA+PCC+краситель+ASA+PL8430» является лучшей 5-компонентной последовательностью, которая позволяет добиться боле высокой яркости и белизны по сравнению с контрольной последовательностью из 4-х химических компонентов.

Аналогично, лучшая последовательность 5-и химических компонентов из приведенных на фиг.17 и 18, выбрана в качестве контрольной, и к химическим ингредиентам этой последовательности добавляли другие химические ингредиенты. На фиг.19 показаны различные последовательности химических добавок с высокой яркостью и белизной. Последовательность 6-и компонентов и их дозировка приведены ниже в таблице 10.

Таблица 10
Дозировки в последовательности 6-и компонентов
OBA на мокром этапе фунт/т Краситель фунт/т PCC фунт/т ASA/Stalok фунт/т PL 8430
фунт/т
NP442
фунт/т
Поверхн. OBA
фунт/т
20 0,1 400 2 1 1 10

Данная серия экспериментов показала, что взаимодействие между последовательностью химических добавок и добавлением OBA на мокром этапе, а также поверхностное введение OBA является очень важным для получения наиболее высокой яркости и белизны бумаги.

ПРИМЕР 3

Масса, использованная для данной серии экспериментов, имела низкую исходную яркость. Яркость массы из древесины твердых пород составляла 86,16, и яркость массы из древесины мягких пород составляла 87,42 пункта. Белизна составляла 71,83 и 80,31 соответственно. OBA, добавленный на мокром этапе, представлял собой Leucophor T-100; соотношение твердой древесины к мягкой составляло 70:30; и уровни измельчения приведены в таблице 11. Использовалась последовательность химических добавок, приведенная в таблице 10.

Таблица 11
Значения садкости, полученной в результате измельчения
Содержание R1 неизмельч. R2 R3 R-IP R4 R5
SW 640 540 460 450 350 305
HW 623 573 430 330 320 240
70% HW 628 563 439 366 329 260

Эта серия экспериментов показала, что при добавлении химических ингредиентов на мокром этапе в правильной последовательности и дозировке, отсутствует потеря яркости вследствие измельчения. На фиг.20 показано сравнение двух различных наборов образцов бумаги, изготовленных вручную. Оба набора включают одинаковое количество OBA, добавленного на мокром этапе и на стадии клеильного пресса. В один из наборов листов бумаги помимо OBA на мокром этапе вводили химические добавки. Примененные химические ингредиенты и комбинации при добавлении приведены в таблице 10. В качестве OBA применяли Leucophor T-100, и крахмал, смешанный с ASA, заменяли крахмалом Stalok 400.

Рассмотрение фиг.20 позволяет обнаружить следующее:

1. Имеет место уменьшение яркости вследствие измельчения, если на мокром этапе и в клеильном прессе добавляют только OBA.

2. Практически отсутствует потеря яркости вследствие измельчения при добавлении на мокром этапе химических ингредиентов в последовательности, указанной на фиг.19.

3. Имеет место умеренное увеличение яркости, если количество OBA на мокром этапе увеличивается с 0 фунтов/тонну до 20 фунтов/тонну, для образцов бумаги, в которых осуществлялось внутреннее и поверхностное введение OBA (WE & SP OBA) и не вводились химические добавки на мокром этапе.

Однако при применении различных методик и последовательностей химических добавок, имеет место значительное снижение яркости, как показывает фиг.21. На фиг.21 продемонстрировано влияние, которое оказывают на яркость другие методики и химические добавки на мокром этапе. Образцы бумаги из набора, показанного с левой стороны фиг.21, были изготовлены с применением химических добавок, их последовательностей и дозировок, показанных выше в таблице 10. Образцы бумаги, показанные с правой стороны, были изготовлены из массы, в которую загружали основный PCC, т.е. PCC добавляли до химических ингредиентов и OBA. Последовательности введения и дозировки добавок приведены в таблице 12:

Таблица 12
Последовательности введения и дозировки химических добавок на мокром этапе для массы, в которую было добавлено основание
OBA на мокром этапе фунт/т краситель
фунт/т
Квасцы
фунт/т
Amylofax
3300
фунт/т
PL 1610
фунт/т
NP320
фунт/т
BMA-0
фунт/т
Поверхн.
OBA
фунт/т
20 0,1 2 10 0,3 1,25 1,25 10

Рассмотрение фиг.21 позволяет обнаружить, что хотя образцы бумаги из измельченной массы с правой стороны рисунка демонстрируют значительную потерю яркости вследствие измельчения, образцы бумаги, представленные с левой стороны рисунка, сохраняют яркость даже при самых низких значениях садкости.

Сходная тенденция наблюдается в отношении белизны. На фиг.22 показано, что белизна в случае добавления последовательности химических ингредиентов, обведенной овалом на фиг.19 (WE Chem 1), сравнима с белизной для последовательности с первоначальным введением PCC (WE Chem 2). Рассмотрение фиг.22 позволяет обнаружить, что образцы бумаги с левой стороны рисунка имеют значительно более высокую общую белизну при любом уровне измельчения, причем различие составляет от 5 пунктов при 628 CSF до 12 пунктов при 260 CSF.

В целом приведенные выше примеры показывают:

1. Необычный максимум прироста яркости около точки расслаивания волокон при добавлении OBA (в смеси с PVOH) в поверхностный слой бумаги. Это означает, что бумажные фабрики могут измельчать массу до более низких значений садкости (близкой или соответствующей точке расслаивания волокон) без уменьшения яркости или белизны бумаги.

2. Обнаружено несколько последовательностей введения химических добавок (показанных на фиг.19) и их дозировок (таблица 10), которые увеличивают яркость и белизну бумаги до наивысших промышленных стандартов с применением меньшего количества OBA по сравнению с текущей практикой бумажных фабрик.

3. Сочетание добавления OBA с некоторыми последовательностями химических добавок и поверхностным введением OBA, смешанного с крахмалом или PVOH, вместо потери яркости в результате измельчения (что убедительно подтверждено в литературе) позволяет сохранять яркость даже при очень низких значениях садкости.

4. Аналогично, белизна не только сохраняется в образцах бумаги, полученных при указанной последовательности введения химических добавок, но и становится выше, чем в образцах бумаги, в которые вводили основной PCC.

ПРИМЕР 4

Осуществляли эксперименты для оценки влияния поверхностного введения OBA в клеильном прессе на яркость и белизну бумаги.

На Фиг.23 показано влияние OBA на яркость D65. Образцы бумаги получали из целлюлозной массы с содержанием древесины мягких пород 100%, отобранной на стадии P, имеющей яркость 92,31 и pH 7,07. При получении образцов не вводили никаких химических добавок на мокром этапе. В качестве поверхностного OBA применяли Optiblanc 3V, который вводили в различных количествах в клеильном прессе. OBA смешивали с раствором PVOH, содержавшим 8,3% твердого вещества. Упомянутый рисунок показывает влияние дозировки OBA на яркость бумаги. Дозировки OBA и PVOH в миллилитрах приведены в таблице I и в фунтах раствора/тонну на фиг 23.

Таблица I
Дозировка OBA и PVOH
№ эксперимента Дозировка OBA и PVOH Количество OBA (мл) в 15 мл PVOH
0 Контрольный эксперимент 0
11 0,1 мл OBA в 240 мл PVOH 0,00625
10 0,1 мл OBA в 120 мл PVOH 0,0125
9 0,1 мл OBA в 60 мл PVOH 0,025
8 0,1 мл OBA в 30 мл PVOH 0,05
7 0,1 мл OBA в 15 мл PVOH 0,1
6 0,25 мл OBA в 15 мл PVOH 0,25
1 0,5 мл OBA в 15 мл PVOH 0,5
2 1,0 мл OBA в 15 мл PVOH 1
3 1,5 мл OBA в 15 мл PVOH 1,5
4 2,0 мл OBA в 15 мл PVOH 2
5 2,5 мл OBA в 15 мл PVOH 2,5

На фиг.24 показано влияние различных типов OBA на яркость поверхности копировальной бумаги. 1 мл OBA смешивали с 15 мл PVOH. Копировальная бумага имела яркость по D65/10, равную 85 и белизну, равную 89. График показывает, что отбеливатель Tinopal позволял получить несколько лучшую яркость и белизну, чем другие OBA продукты.

В таблице II показаны ионные заряды и типы продуктов OBA. Содержание твердых веществ во всех OBA находится в пределах 40-60%.

Таблица II
OBA, ионные заряды и типы
Наименование Ионный заряд Тип OBA
Blankophor UW жидкий -50 Гекса
OptiBlanc XLN -57 Гекса
Leucophor T4 -58 Тетра
Tinopal ABP-A -85 Тетра
Blancophor P150% жидкий -97 Тетра
Leucophor T100 -107 Тетра
Leucophor CE -132 Тетра/с носителем
Tinopal PT -1490 Тетра
Blankophor DS -224 Ди
Tinopal HW -156 Ди
OptiBlanc NL -245 Ди

Tinopal ABP-A представляет собой тетрасульфонатный оптический отбеливающий агент, и то же самое относится к Tinopal PT. Тетрасульфонатные OBA могут применяться как мокром этапе, так и на этапе клеильного пресса. Tinopal PT исследовали в комбинации с неионным PVOH Celvol 09-325 с различным процентном содержании твердого вещества. Процентное содержание твердого вещества в PVOH, по-видимому, оказывает влияние на яркость поверхности обработанной бумаги по D65/10. В этой серии экспериментов использовали PVOH Celvol 09-325 и 24-203 с разным процентным содержанием твердого вещества и OBA Tinopal PT в разных уровнях дозировки. Использовалась офсетная бумага с яркостью 102. Наблюдалась несовместимость Tinopal PT (тетра) с PVOH 09-325 с 9% твердого вещества. Поэтому эксперименты продолжали с Celvol 24-203 с более высоким содержанием твердого вещества (12%). На фиг.25 показано, что если процентное содержание твердого вещества возрастает с 3% до 6%, яркость бумаги увеличивается.

На фиг.26 показаны результаты при использовании PVOH Celvol 24-203 с содержанием твердого вещества 12%. График демонстрирует, что при применении указанного PVOH, более высокая яркость может быть достигнута при более высокой дозировке OBA, но при низкой дозировке (0,25 мл) яркость бумаги оказывалась лучше при применении PVOH 09-325. Яркость оказалась сравнимой при содержании OBA 0,5 мл для обоих видов PVOH 09-324 и 24-203.

Фиг.27 и 28 показывают, что Tinopal влияет на яркость и белизну бумаги в зависимости от процентного содержания твердого вещества в PVOH Celvol 24-203 и дозировки OBA. На фиг.27 показано, что с увеличением содержания OBA, яркость уменьшается при 6% содержании твердого вещества в PVOH и увеличивается при 12% содержании твердого вещества. На Фиг.28 показано, что с ростом количества OBA белизна бумаги уменьшается с 6% и 12% PVOH.

Согласно фиг.27 и 28 для достижения лучшей яркости и белизны при применении Tinopal наилучшими условиями являются низкая дозировка OBA (0,25 мл в 20 мл PVOH) и применение PVOH Celvol 24-203 с содержанием твердого вещества 6%.

Поскольку могли возникнуть определенные проблемы совместимости PVOH и OBA Tinopal и по причине узкого рабочего окна по содержанию твердого вещества в PVOH и дозировки OBA, дополнительно исследовали действие следующих трех лучших агентов из показанных на фиг.24 (оптические отбеливающие агенты Optiblank, Blankophor и Leucophor).

Целлюлозную массу из твердой и мягкой древесины (60:40), отобранную с трех различных стадий отбеливания (D1, D2 и P), имеющую яркость 83,9, 86,6 и 89,46 соответственно, использовали для получения образцов бумаги. Затем образцы покрывали смесью OBA и PVOH. Результаты, приведенные на фиг.29, показывают, что Optiblanc оказался эффективнее, чем Blankophor, с точки зрения как яркости, так и белизны.

OBA Leucophor CE с содержанием твердого вещества 50% смешивали с PVOH Celvol 310 с содержанием твердого вещества 9,9%. На Фиг.30 и 31 показано, какое влияние оказывает соотношение Leucophor CE и PVOH 310 на яркость и белизну бумаги.

В соответствии с результатами, приведенными на фиг.30 и 31, для получения лучшей яркости и белизны бумаги следует применять смесь PVOH и OBA в соотношении 10 мл PVOH к 0,25 мл OBA. Масса покрытия, состоящего из PVOH:OBA находится в диапазоне от 4 до 6 г/кв.м.

Оценивали влияние pH целлюлозной массы на яркость и белизну. На фиг.23 показано, что в случае Leucophor и Optiblank Di, pH 7,1 приводит к лучшей яркости. Для других OBA не отмечено значительного влияния pH на яркость. Аналогично, фиг.33 показывает, что Optiblanc Di обеспечивает наилучшую белизну при pH 7,1.

На Фиг.34 показано влияние поверхностного введения OBA Leucophor CE и PVOH (Celvol 310 или 325) на яркость. Данный график демонстрирует результаты по яркости образов бумаги, которые были изготовлены вручную 1) с применением химических добавок мокрого этапа и OBA, но без поверхностного введения OBA (без покрытия); 2) с применением химических добавок и OBA на мокром этапе и поверхностным введением OBA и PVOH и 3) образцов для сравнения, изготовленных без применения как химических добавок и OBA на мокром этапе, так и поверхностного введения OBA и PVOH.

Образцы бумаги изготавливали вручную при соотношении HW к SW 70:30 и при трех уровнях измельчения целлюлозной массы (470, 324 и 250 CSF). Соотношение PVOH к Leucophor составляло 10 мл к 0,25 мл. Последовательность введения химических добавок была аналогична последовательности химических добавок мокрого этапа 1 (смотрите таблицу 10 выше по тексту), причем OBA наносили на волокно как первый компонент. Поверхность покрывали смесью PVOH и Leucophor, и масса покрытия составляла примерно 4 г/кв.м. На фиг.34 показано, что при нанесении покрытия имеет место очень значительное увеличение яркости. Образцы бумаги без добавок, изготовленные для сравнения, продемонстрировали более значительный прирост яркости, когда их поверхность покрывали смесью PVOH/Leucophor CE. Аналогичные результаты были получены для белизны.

1. Способ получения бумаги из измельченной целлюлозной массы, включающий измельчение суспензии целлюлозного волокна для уменьшения уровня его садкости до величины в диапазоне от 100 до 400 CSF и взаимодействие указанных целлюлозных волокон с по меньшей мере одним оптическим отбеливающим агентом (ОВА) на основе дисульфоната или тетрасульфоната стильбена путем введения ОВА к измельченной суспензии волокна на стадии мокрого этапа производства до введения каких-либо дополнительных химических добавок мокрого этапа производства и затем введение наполнителя и красителя на стадии мокрого этапа производства после введения ОВА и до введения каких-либо дополнительных химических добавок мокрого этапа производства.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий введение композиции, содержащей ОВА, в клеильный пресс на поверхность бумаги, где указанная композиция ОВА включает по меньшей мере один ОВА на основе дисульфоната или тетрасульфоната стильбена и по меньшей мере один полимерный носитель в количествах, достаточных для увеличения яркости и/или белизны бумаги.

3. Способ по п.2, где ОВА добавляют в клеильный пресс в количестве от 0,5 до 15 фунтов/т (0,25-7,5 кг/т) целлюлозной массы.

4. Способ по п.3, где указанный полимерный носитель представляет собой поливиниловый спирт (PVOH) и массовое соотношение PVOH:OBA находится в пределах от 1:1 до 16:1.

5. Способ по п.4, где массовое соотношение PVOH:OBA находится в пределах от 2:1 до 8:1.

6. Способ по п.1, где наполнитель представляет собой карбонат кальция РСС.

7. Способ по п.6, где РСС добавляют в количестве от 100 до 600 фунтов/тонну (50-300 кг/т) целлюлозной массы и краситель добавляют в количестве от 0,01 до 0,25 фунтов/т (0,005-0,125 кг/т) целлюлозной массы.

8. Способ по п.6, дополнительно включающий введение удерживающей системы на мокром этапе производства после добавления РСС и красителя, где удерживающая система включает анионный полимер и микрогель или по меньшей мере частично агрегированный золь наночастиц анионного оксида кремния.

9. Способ по п.8, где анионный полимер добавляют в количестве от 0,1 до 2,5 фунтов/т (0,05-1,25 кг/т) целлюлозной массы и золь оксида кремния добавляют в количестве от 0,1 до 2,5 фунтов/т (0,05-1,25 кг/т) целлюлозной массы.

10. Способ по п.8, дополнительно включающий добавление катионного полимера на мокром этапе производства после РСС и красителя и до добавления удерживающей системы.

11. Способ по п.10, где катионный полимер, представляющий собой алкенил янтарного ангидрида, смешивают с крахмалом до введения на стадии мокрого этапа производства и где массовое соотношение ASA и крахмала находится в диапазоне от 1:1 до 1:5.

12. Способ по п.11, где указанную суспензию целлюлозного волокна измельчают для уменьшения уровня садкости до величины в диапазоне от 150 до 350 CSF.

13. Способ по п.12, где указанную суспензию целлюлозного волокна измельчают до уровня садкости, который в основном соответствует точке расслаивания волокон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу отслеживания и возможного регулирования добавления одной или более поверхностных добавок в бумагоделательный процесс. .

Изобретение относится к водным растворам оптических осветлителей для бумаги. .

Изобретение относится к композициям и может быть использовано для оптического отбеливания бумаги, в клеильном прессе или пленочном прессе. .

Изобретение относится к водным дисперсиям оптических отбеливателей, предназначенным для отбеливания бумаги и других целлюлозных материалов. .

Изобретение относится к концентрированным водным растворам гексасульфонированного стильбена, применяемым как оптические отбеливатели. .

Изобретение относится к соединению формулы (1), где R1 обозначает водород или SO 3 − , R2 обозначает водород или SO 3 − , R3 обозначает водород или CH 2 CO 2 − , R4 обозначает CH 2 CO 2 − , CH ( CO 2 - ) CH 2 CO 2 − или CH ( CO 2 - ) CH 2 CH 2 CO 2 − , и где М обозначает стехеометрический катионный эквивалент, требуемый для уравновешивания анионного заряда в формуле (1), и представляет собой комбинацию Mg2+ вместе с по меньшей мере 1, дополнительными катионами. При этом дополнительные катионы выбирают из группы, состоящей из H+, катиона щелочного металла, катиона щелочноземельного металла, отличного от Mg2+, аммония, моно-С1-C4-алкил-ди-C2-C3-гидроксиалкиламмония, ди-С1-С4-алкил-моно-С2-С3-гидроксиалкиламмония, аммония, который моно-, ди- или тризамещен С2-С3 гидроксиалкильным радикалом, и их смесей. Также изобретение относится к вариантам способа получения указанного соединения и к использованию указанного соединения в композициях для проклейки для отбеливания бумаги. Указанное соединение является более эффективным отбеливателем для бумаги. 6 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 10 пр.

Изобретение относится к композиции для проклейки бумаги, характеризующейся тем, что содержит (a) по меньшей мере один оптический отбеливатель формулы (1), в которой R1 обозначает водород или SO3M, R2 обозначает водород или SO3M, R3 обозначает водород, или CH2CO2M, R4 обозначает CH2CO2М, CH(CO2M)CH2CO2M или CH(CO2M)CH2CH2CO2M, где M обозначает водород, катион щелочного металла, аммоний, моно-метил-ди-C2-C3-гидроксиалкиламмоний, диметил-моно-C2-C3-гидроксиалкиламмоний, аммоний, который является моно-, ди- или тризамещенным C2-C3 гидроксиалкильным радикалом, или смеси указанных соединений, (b) соль магния и (c) связующее вещество, которое выбрано из группы, состоящей из природного крахмала, крахмала, модифицированного ферментами, и химически модифицированного крахмала, причем 0,1-15 частей компонента (b) приходится на одну часть компонента (a). Также изобретение относится к способу отбеливания бумаги, использующему указанную композицию. Предлагаемая композиция представляет собой более эффективное средство для достижения высоких степеней белизны бумаги. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 пр., 3 табл.

Изобретение относится к композиции для флуоресцентного отбеливания бумаги. Композиция содержит по меньшей мере один флуоресцентный отбеливающий агент из ряда бис-триазиниламиностильбеновых соединений, содержащих тауриновые группы в триазиновом ядре, формулы (1), (2) и (3). Композицию используют для отбеливания бумаги в мокром процессе, в клеильном прессе или путем нанесения покрытия с обеспечением повышенной степени белизны. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к композиции, подходящей для поверхностной обработки бумаги, в частности к раствору для клеильного пресса, и к способу отбеливания бумаги с помощью указанной композиции. Композиция содержит, по меньшей мере, одно бис-триазиниламиностильбеновое соединение, содержащее алкилсульфокислотные группы, в качестве флуоресцентного отбеливающего агента, соль двухвалентного катиона, носитель и воду. Изобретение также относится к способу отбеливания бумаги, который заключается в том, что лист целлюлозы приводят в контакт с указанной композицией, и к бумаге, получаемой указанным способом. Способ позволяет получить бумагу с улучшенной белизной, при этом полученная бумага обладает улучшенными характеристиками печати. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к составам для использования в изготовлении бумаги. Предложенный состав содержит растворимую в воде соль двухвалентного металла, комплексообразующий агент, имеющий сродство с двухвалентным металлом, проклеивающее вещество и оптический осветлитель в количестве от 10 до 100 фунтов на 100 фунтов проклеивающего вещества. Изобретение обеспечивает улучшение оптических свойств бумажного продукта при меньших количествах оптических осветлителей, улучшенные свойства красок и печати, улучшенные свойства прохождения в бумагоделательной машине. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 табл., 12 ил., 8 пр.

Изобретение относится к созданию проклеивающих композиций, используемых для струйной печати. Предложена жидкая проклеивающая композиция, содержащая оптический отбеливатель на основе производных диаминостильбена, связующее, защитный полимер и соль двухвалентного металла. Предложены способы получения и использования композиции для оптического отбеливания носителей, пригодных для высококачественной струйной печати. Изобретение обеспечивает получение высококачественной бумаги для струйной печати. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 табл., 8 пр.

Изобретение относится к области струйной печати. Предложена проклеивающая композиция, содержащая соль двухвалентного металла, связующее и новый оптический отбеливатель на основе производных диаминостильбена. Предложены также способ получения композиции и способы её использования. Изобретение обеспечивает получение отбеленной бумаги высокого качества, пригодной для чернильной печати. 5 н. и 6 з. п. ф-лы, 2 табл., 8 пр.

Изобретение относится к композициям для оптического отбеливания бумаги или картона. Композиция включает по меньшей мере два флуоресцентных отбеливающих агента- производных дисульфоновых бис-триазиниламиностильбенов, содержащих в анилиновых кольцах группу -СО2М в пара- и/или орто-положении к аминогруппе, где М - водород, Li, Na, K, Ca, Mg, аммоний или аммоний, который является моно-, ди-, три- или тетразамещенным C1-C4-алкилом или C2-C4-гидроксиалкилом. Описывается способ приготовления этой композиции, ее применение, способ отбеливания бумаги и полученная при этом бумага. Предложенная композиция обладает повышенной отбеливающей способностью по сравнению с каждым из отдельных отбеливающих агентов и обеспечивает стабильные концентрированные водные композиции без добавления вспомогательных веществ, улучшающих растворимость. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к дисульфоновым флуоресцентным отбеливающим агентам для меловального состава для получения мелованной бумаги. Описывается применение дисульфонового флуоресцентного отбеливающего агента производного бис-триазиниламиностильбенов, содержащего в анилиновых кольцах группу -СООМ в пара- и/или орто-положении к аминогруппе, где М - водород, Li, Na, K, Ca, Mg, аммоний или аммоний, который является моно-, ди-, три- или тетразамещенным C1-C4-алкилом или C2-C4-гидроксиалкилом, для осветления меловальных составов. Меловальный состав включает белый пигмент, синтетическое связующее, синтетическое сосвязующее, отличное от синтетического связующего, и указанный флуоресцентный отбеливающий агент. Описывается также способ осветления меловального состава, применение его для изготовления мелованной бумаги и полученная при этом бумага. Предложенный меловальный состав обеспечивает повышенную эффективность отбеливания бумаги. 6 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл., 4 пр.

Изобретение относится к концентрированным водным композициям флуоресцентных отбеливающих агентов для оптического отбеливания бумаги. Водная композиция включает (а) от 5 до 80 мас.% дисульфонового флуоресцентного отбеливающего агента производного бис(триазиниламино)-стильбена, содержащего в анилиновых кольцах карбоксильную группу -СО2М, где М - водород, Li, Na, K, Ca, Mg, аммоний или аммоний, который является моно-, ди-, три- или тетразамещенным C1-C4-алкилом или C2-C4-гидроксиалкилом, и (b) от 95 до 20 мас.% воды. Описывается также способ отбеливания бумаги и полученная при этом бумага. Предложенная композиция обладает повышенной отбеливающей способностью и обеспечивает стабильные концентрированные водные композиции без добавления вспомогательных веществ, улучшающих растворимость. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 2 пр.
Наверх