Способ получения гидрофобной и липофобной бумаги с использованием микрофибриллярных целлюлозных волокон
Владельцы патента RU 2589671:
Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") (RU)
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве бумаги, в частности гидро- и липофобной бумаги. Способ включает предварительную подготовку сырья из хвойной и лиственной целлюлозы, приготовление бумажной массы путем добавления в предварительно подготовленное сырье воды до получения волокнистой суспензии с массовой концентрацией 6%, размол полученной суспензии, составление композиции путем добавления в полученную бумажную массу микрокристаллической целлюлозы, полученной из растительного сырья негидролизным способом, в виде гидрогеля, введения димера алкилкетена и полиамидполиаминэпихлоргидриновой смолы, изготовление образцов бумаги на листоотливном аппарате. Полученный продукт имеет широкое применение в бумажной промышленности, при производстве упаковочных материалов, в том числе для масложировых пищевых продуктов. 1 табл.
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве бумаги, в частности гидро- и липофобной бумаги.
Известна водоотталкивающая бумага, содержащая гидрофобный цеолит. Водоотталкивающая бумага может быть в виде бумаги, картона или ламинированного слоистого материала. Также известен способ производства водоотталкивающей бумаги путем формирования и обезвоживания суспензии волокон, содержащих лигноцеллюлозу, причем обезвоживание выполняется в присутствии гидрофобного цеолита. Благодаря инертности цеолита, он может использоваться при производстве бумаги в очень широком диапазоне pH. Изобретение также относится к использованию гидрофобного цеолита для производства водоотталкивающей бумаги, а также к использованию бумаги с указанными водоотталкивающими свойствами как упаковочного материала (патент RU 92004323, опубл. 20.10.1996). Использование гидрофобного цеолита способствует уменьшению переноса от упаковки к ее содержимому веществ, вызывающих появление нежелательного привкуса и/или опасных веществ, но не оказывает влияние на липофобные свойства бумаги.
Известен способ проклеивания целлюлозных волокон путем добавления в их дисперсию водной проклеивающей дисперсии, содержащей в качестве проклеивающего вещества димер алкилкетена (АКД) при его расходе от 0,01 до 1,0 мас. % в расчете на сухую массу целлюлозных волокон (RU 2177521, опубл. 27.12.2001). При изготовлении водной проклеивающей дисперсии в качестве диспергатора используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) в количестве от 100 мас. % и ниже от массы АКД, или до 1% в расчете на сухую массу целлюлозных волокон. Способ позволяет получать бумагу, обладающую гидрофобными свойствами, однако он не обеспечивает придания бумаге липофобных свойств.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату в части способа является способ получения бумажной массы для изготовления бумаги, содержащей лиственную и хвойную целлюлозу, проклеивающее вещество, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, отличающейся тем, что дополнительно содержит микрофибриллированные волокна, целлюлоза имеет степень помола 33-45°ШР, а в качестве проклеивающего вещества масса содержит димер алкилкетена (патент RU 2471032, опубл. 27.12.2012). Изобретение позволяет повысить прочность бумаги, однако не обладает другими заявленными в настоящем изобретении свойствами.
Задачей изобретения является разработка способа получения образцов бумаги, обладающей гидрофобными и липофобными свойствами, высокими прочностными характеристиками, пластичностью, с использованием микрофибриллярных целлюлозных волокон, при использовании низкотоксичных реагентов в минимальном объеме, с возможностью масштабируемости и снижения себестоимости производства.
Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового продукта, обладающего высокой степенью гидро- и липофобности, высокими прочностными характеристиками, имеющего широкое применение в бумажной промышленности, при производстве упаковочных материалов, в том числе для масложировых пищевых продуктов.
Способ осуществляют следующим образом.
В предварительно подготовленное сырье добавляют воду при температуре 16-25°C до получения волокнистой суспензии с массовой концентрацией 6%. Размол целлюлозы осуществляют на аппарате ЦРА при частоте вращения 150±3 об/мин в течение 10-25 минут до получения степени помола целлюлозы 33-35°ШР.
В бумажную массу из размолотой сульфатной хвойной и сульфатной лиственной целлюлозы при их соотношении 1:1 добавляют микрокристаллическую целлюлозу, полученную из растительного сырья негидролизным способом согласно изобретению по патенту RU 2501325, опубл. 20.12.2013, в виде гидрогеля, содержащего 3% абсолютно сухого вещества, в количестве 5% к абсолютно сухому волокну бумажной массы. Далее вводят реагенты, обеспечивающие бумаге гидрофобность: АКД в количестве 0,05-0,15% и полиамидполиаминэпихлоргидриновую смолу (ППЭ) в количестве 0,05-0,10% по абсолютно сухому веществу к абсолютно сухому волокну бумажной массы.
Лабораторные опытные образцы бумаги массой 1 м2 75 г изготавливают на листоотливном аппарате Рапид-Кетен при pH бумажной массы 7,8-8,0.
Полученные лабораторные образцы бумаги испытывают по следующим показателям: капиллярная впитываемость воды за 10 минут при температуре 23±1°C, капиллярная впитываемость жидких растительных жиров за 10 минут при температуре 23±1°C, прочность на излом, воздухопроницаемость, относительное удлинение при растяжении, жиропроницаемость по трансформаторному маслу. В качестве испытательных жидкостей используют дистиллированную воду и масло подсолнечное нерафинированное «Слобода». Сравнительные данные по результатам испытаний приведены в Таблице 1.
Из данных таблицы видно, что введение в бумажную массу гидрогеля МКЦ в сочетании с АКД и смолой ППЭ придает бумаге повышенную прочность, снижается воздухопроницаемость из-за уменьшения пористости в 1,5-2 раза, кроме того, повышается пластичность, обеспечивается нулевой уровень капиллярной впитываемости жидких жиров, повышается уровень гидро-липофобности бумаги.
Способ получения гидрофобной и липофобной бумаги с использованием микрофибриллярных целлюлозных волокон, включающий предварительную подготовку сырья из хвойной и лиственной целлюлозы, взятых в соотношении 1:1, приготовление бумажной массы путем добавления в предварительно подготовленное сырье воды температурой 16-25°C, предпочтительно 16-20°C, до получения волокнистой суспензии с массовой концентрацией 6%, размол полученной суспензии на аппарате ЦРА при частоте вращения 147-153 об/мин, оптимально 150 об/мин, до получения целлюлозы со степенью помола 33-35°ШР, составление композиции путем добавления в полученную бумажную массу микрокристаллической целлюлозы, полученной из растительного сырья, предпочтительно жома сахарной свеклы, негидролизным способом, в виде гидрогеля, содержащего 3% абсолютно сухого вещества, в количестве 5% к абсолютно сухому волокну бумажной массы, введения димера алкилкетена в количестве 0,05-0,15% по абсолютно сухому веществу к абсолютно сухому волокну бумажной массы и полиамидполиаминэпихлоргидриновой смолы в количестве 0,05-0,10% по абсолютно сухому веществу к абсолютно сухому волокну бумажной массы, изготовление образцов бумаги на листоотливном аппарате при pH бумажной массы 7,8-8,0.
