Способ проклейки целлюлозосодержащих волокнистых материалов

 

() 439998

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (® (61) Зависимый от патента— (22) Заявлено 11.07.72 (21) 180913?/23-5 (32) Приоритет 15.07.71; 16.11.71 (31) 9173; 12б22 (33) Швеция

Опубликовано 15.08.74. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 29.05.75 (51) М.Кл. D 21d 3/00

Р 2111 3/08 рссударственный комитет

Совета Министров СССР аа делам изобретений и открытий (53) УДК 676.489.3 (088.8) Иностранцы

Ларс Карл Вестфельт, Карин Улла Элизабет Хельмер и Альф Рагнар Ройтерхелл (Швеция) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Иностранная фирма

«Кеманорд АБ» (Швеция) (54) СПОСОБ ПРОКЛЕЙКИ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕР)КАЩИХ

ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ о

Х-С cl

Изобретение относится к технологии производства целлюлозосрдержащих волокнистых материалов типа бумаги, а именно к способу их проклейки.

Известны спосооы проклейки целлюлозосодержащих волокнистых материалов путем обработки составом на основе органического связующего.

В качестве органического связующего обычно используют резпнаты, которые связываются с целлюлозным волокном с помощью сульфата алюминия.

Другими известными связующими являются димерные алкилкетеHû, которыc вступают в химическое взаимодействие с гидроксильнымн группами целлюлозы.

Эти вещества вводят в оумажную массу в диспергированном виде, причем предпочитают катионные диспергаторы.

Димерные алкилкетены имеют некоторые преимущества перед резинатами. Они позволяют проводить обработку бумаги в нейтральной или слабощелочной среде, что положительно сказывается на ее свойствах. Кроме того, для получения одной и той же степени проклейки требуются значительно меньшие количества димеров. Обработанная бумага приобретает некоторую гидрофобность, стойкость к молочной кислоте, чернилам.

Однако для завершения процесса химического взаимодействия с целлюлозным волокном димерные алкилкетены требуют дополнительной термообработки. Кроме того, они чувствительны к имеющемуся в волокнистой массе сульфату алюминия.

Для повышения эффекта проклейки материала в качестве органического связующего используют соединения общей формулы

R2 где Х вЂ” группа — R> — О или группа

R> и R2 — алкилы, арилы, аралкилы, алкарилы, циклоалкилы с числом атомов углерода

8 — 40, Кз — означает атом водорода, низший алкил или имеет те же значения, что Ri u Ke.

Гидрофобные углеводородные радикалы Rt и R> представляют собой, например, такие алкилы, как децил, ундецил, додецил, тридецил, 2б тетрадецил, пентадецил, гексадецил, гептадецпл, октадецил, тетракозил, пентакозил и другие, причем в случае необходимости, предпочитают алкилы с числом атомов углерода приблизительно 12 — 30.

30 Соответствующие алкенильные группы со439998 держат приблизительно 8 — 40 атомов углерода. В качестве таких групп можно назвать, например, децепил, тридеценил, гептадеценил, октадеценил, эйкозенил, трикозенил и т. д. аралкил, а1карил и алкил, замещенный цпклоалкил с числом атомов углерода по меньшей мере 8, например 4-трет, бутилфепил, октилфенил, динонилфенил, додецилфенпл, тридецилфенил, пентадецплфенпл, октадецилфепил, нонилциклоlrропил, додецилциклобутил, тридецилциклопентил, тетрадецилциклогексил, пентадецплциклогептил, октадецffëöffêлогексил и т. д. If Ifooifc из таKIIx алкильных, алкенил ьных, а.1 к аp ffл ыfáfх и алк|fлцfIклоалкяльных групп, содержащих инертные заместители. В качсстве инертных заместителей можно упомянуть простой эфир, карбоалкоксп, алкилоксп, арилоксп, арилалкн IOKCH, кето(карбонил) — трет. амиды и т. д.

Соединения указанной общей формулы можно получать известными способами. Так, например, соединения, в которых Х представляет собой группу Rf — Π—, можно получать путем фосгенизациц соответствующего спирта

Rf — ОН, в то время как соединения. в кото 2

1с1— рых Х означает группу — мож п2

Я обладают некоторой катионной но получать путем фосгенирования соответствующих аминов.

Подлежащие обработке целлюлозосодержащие волокнистые материалы представляют собой волокнистую массу, диспергпрова н ную в воде, а также бумагу, картон, стружечные пл иты.

Соединения, предлагаемые в качествс органического связующего, могут быть нанесены на материал известным способом в виде раствора или дисперсии.

Примером наиболее рекомендуемого способа пропитки,целлюлозных волокон является приготовление дисперсии предлагаемых соединений в воде, которую добавляют к волокнистой массе. При приготовлении дисперсии применяют диспергатор, имеющий анионные, катионные или неионогенные свойства или смесь таких свойств.

Предпочтительно применяют катионный диспергатор. В качестве примера катионного диспергатора можно упомянуть полиэтиленимин, полиалкилен-полиамидные смолы, катионный крахмал и т. д.

Диспергаторами особого типа, обладающими хорошей адгезией к волокну, являются такие, как аминохлориддиметилдистеарил или а миногидрохлориддиметилстеарил.

Применяемые по предлагаемоиу способу соединения, где Х представляет собой группу

Таблицa 1

Хлорораапат нз расчета на сухое волокно, or

50

COBB

Пропптвавакннее нен1ество г м

Цети 1хлОрформиат 0,022 26

Хлорформиат из Alrol 0,022 71

Холестерилхлорформиат 0,033 16

Холестерилхлорформиат 0,022 40

Борненлхлорформиат 0,035 34

4-трет.,Бутилхлорформиат 0,033 39 а-Фенилэтнлхлорформнат 0,030 33 р-Нафтилхлорформиат 0,035 37

П р имер 2. 60 г,катионного крахмала растворяют в 1900 мл воды. Раствор нагревают

05 до 65 С и 40 г расплавленного и нагретого

20 7

45 активностью и, следовательно, хорошей адгезией к целлюлозным волокнам и в некоторых случаях не требуют введения дополнительного усиливающего адгезию вещества, например для покрытия поверхности бумаги, картона и т. д.

Предлагаемые соединения применяют в количестве более 0,001 вес. % из расчета на сухие волокна путем добавки к волокнистой массе или нанесения на поверхность бумаги. Верхний предел не является критическим, но указывается по экономическим соображениям. Количество предлагаемых соединений составляет

0,001 — 5 вес., предпочтительно 0,005—

0,5 вес. % из расчета на сухие волокна. Волокпистая суспензия или концентрированные волокна могут также содержать и другие добавки, обычные в производстве бумаги, картона, фиорового картона, стружечных плит, такие, как сульфат алюминия, наполнители, пигменты, усиливающие адгезию вещества, пеногасящпе вещества и т. д.

П р и и е р 1. Непроклеенные бчмажные листы весом 65 г/м при значении рН 8,0 изготовляют в лабораторной листоотливной цилиндрической бумагоделательной машине из отбеленной сульфатной целлюлозы, которая была пзмельчепа приблизительно до 30 SR. Листы с шат и подвергают кондиционированию (при

20 С и 65% относительной влажности). Затем листы пропитывают погружением их на несколько секунд в 0,15%-ный раствор цетилхлорформиата в бензоле, после чего избыток раствора удаляют. Пропитанные листы счшат и подвергают термообработке в течение 20 мин нри 120 С. После кондиционирования опреде.1яют число Кобба (в соответствии со стандартом SCAN — P 12:64).

Таким же образом пропитывают бумагу с помощью хлорформпатов, полчченных в результàre фосгенизацпи ЛИо! 20+К (зарегистрированный товарный знак для смеси пепвичпь х спиртов с прямой цепью 55% Сап, 25% Са и 10% С 4) и холестерола, борнеола. р-нафтола, 4-трет. бутилфенола и а-фенилэтилового спирта. Результаты приведены в та бл. 1.

439998

Таолнца 2 20

Количество хлорформиата из расчета на сухое волоки о, оо

Количество усиливающего адгсзию вещества из расчета на сухое волокно, о„

Соуп,;;, Г М 25 0,15

0,08

Таблица 4

Ко:Ill ICCTllO K<1 p0Oмоилхлорплч из рас. чета иа сухое Ilî Iolluo о

Совв,.„, Г М»

IIptIaicp

0,2

0,2

0,2

Таблица 3

Количество пропитывающего вещества нз расчета на сухие волокна, %

Температура плавлении, С

Соввзо

Заместитель г/мо 50

67 — 69 0,015

56 — 58 0,015

54 — 56 0,015

1 01 — 103 0,015

18 55

60 — О—

0,020

21

20 5

0,20

0,10 (20 (20

22,5 65

0,05

ñ20 до 65 С хлорформиата Algol (пример 1) добавляют в процессе гомогенизацип. Дисперсию подвергают дальнейшей гомогенпзации в гомогенизаторе высокого давления, после чего ее быстро охлаждают приблизительно до 25 С.

Пример 3. Отбеленную волокнистую массу, измельченную приблизительно до 30 SR

В концентрации 2%, разбавляют до 0,2% сухоro содержания. Затем добавляют известковый раствор (20% из расчета на сухое волокно) 10 и, размешивая, подают приготовленную в примере 2 дисперсию, после чего в качестве уси.ливающего адгезию вещества добавляют

:0,1%-ный водный раствор полимера Х150 (0,08% катионного винилпиридинового поли- 15 мера фирмы Union Carbide).

Листы формуют и прессуют, сушат в течение 15 мин при 100 С и подвергают кондицпонированию.

Пример 4. Непроклеенные бумажные листы весом приблизительно 70 г/мг при значении рН 8,0 формуоют в лабораторной листоотливной цилиндрической бумагоделательной мартине из отбе ieHHOH сульфатной целлюлозы, которая измельчена приблизительно до 30 Ях.

Листы сушат и подвергают кондиционцрованию (при 20 С и 65% относительной, влажности). Затем листы пропитывают погружением на несколько секунд в раствор 0,1 -ного замещенного карбамоилхлорида в бензоле, а из.быток раствора удаляют. Пропитанные листы сушат при 60 С в течение 40 мин и подвергают термообработке при 105 С в течение 30 мнн. После кондиционирования определяют число

Кобба в соответствии со стандартом SCAN — Р

12:64.

R,= =СНз

Кз= С»вНзз

Кг= Кз = С1зНзг

Кг = — С вНзз

Кз=цинлоге»нсил

R =С зНз;

Кз = фенил

Кг= СНз

К,=СН,,— (Сн );; — (СНг)з

Кг= СНз

Кз=СвНы

R =К,=С Н".:.

R,=СНз ,R.„= СнН„

Пример 5. 10 г карбамоилхлорида, где

R =Ra — — CIaHa-„расплавляют при 60 С н в процессе гомогенизации в течение 5 мин добавляют 90 г дистиллированной воды. Затем эмульсию быстро охлаждают до 25 С для получения cTaoaëbíoé дисперсии.

Пример 6. 10 г карбамоплхлорпда, где

1х: =Кз=С1зН.-;, и 0,5 г хлорида дпстеарилдиметиламмония вместе расплавляют и в процес-е гомогенпзацип в течение 5 мин добавляют 89,5 г дистиллированной воды (60 С).

Для получения стабильной дисперсии эмульсию оыстро. охлаждают до 25 С.

П р и м с р 7. 10 г карбамоплхлорида, где

R2=R-l=Ñl,,Ía-„расплавляют и в процессе гомогснпзацпи в течение 5 мин добавляют

90,0 г дистиллированной воды (60 C), содержащей 0,5 г водорастворпмого катпонного полиакрилах1ида. Для получения стабильной дисiIepeIIII эмульсию быстро охлаждают до 25 С.

Полученную таким образом диспепспю применяют в качестве вещества для пропитки бумаги аналогично описанным в примепс 1 образом. Результаты привезены в таол. 4.

П р II м е р 8. Прц изготовлении пористого фибрового картона к волокнистой массе добавляют 0,20% карбамоилхлорида метилстеарила из расчета на вес с1»хого волокна. Плиты сушат в течение 2 час пои постоянно повышающейся температуре от 20 С до 160 С.

Абсорбцшо воды картонных плит определяют в соответствии со стандартом SIS 235105, причем исследуемые образцы, имеющие размеры 100; 100 10, погружают в воду в течение

2 час. Нормальная степень абсорбции колеблется у изготовленного в промышленном масштабе картона в пределах 155 — 300% в зависимости QT условий термообраоотки.

Абсорбция воды картоном, пропитанным димерным алкилкетеном, составляет 180%, а абсорбция воды картоном, пропитанным, как описано выше, — 35%.

Предмет изобретения

Способ проклейки целлюлозосодержа щих волокнистых материалов путем обработки составом на основе органического связующего, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекта проклейкп материала, в качестве ор439998

0 х — сФ

1 г, МВ, Х вЂ” группа Ri — 0 — или группа

Составитель Г. Петренчук

Редактор Л. HMeBsaBosa Техред Г. Васильева Корректоры Л. Брахннна и

Л. Степанова

Ваказ 647 Изд. № 2022 Тираж 456 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Обл. тип, Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли ганичеокого связующего используют соединения общей формулы где К1 и R2 — алкилы, арилы, аралкилы, алкарилы, циклоалкилы с числом атомов углерода от 8 до 40; Кз — означает атом водорода, низший алкил или имеет те >ке значения, что Ri и Кг.

Приоритет по пунктам и признакам.

15.07.71 по п. 1 при Х вЂ” группа Ri — 0—

1б.11.71 по п. 1 при Х вЂ” группа R., R,. -, N —.