Способ осаждения дисперсных частиц

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

533692

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.02.75 (21) 2106944/12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.10.76. Бюллетень ¹ 40 (45) Дата опубликования описания 01.12.76 51).11.Кл.- D 21 D 3/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 676.01.9 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Дробосюк, С. Л. Талмуд, Ю. А. Крылатов, В. В. Лапин и В. В. Тесленко

Центральный научно-исследовательский институт бумаги и Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (71) Заявители (54) СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к бумажному про изводству, в частности к способам осаждения дисперсных частиц (клеевых, насюлняющих и прочих, вспомогательных |веществ) на волокне при изготовлении бумажной массы, и может о быть использовано в бумажном и картонном производстве.

Известны способы осаждения, клеевых частиц на поверхности волокон путем введения химичсских коагулянтов (глинозема, алюмината натрия и др.), а также различных поверхностно-а ктивных веществ для получения равномерного распределения частиц в массе и осуществления прочного сцепления клеевых частиц с поверхностью волокна.

Осаждение клеевых частиц на .поверхности волокна при введении химического коагулянта сопровождается произвольно проходящим процессом перезарядки и десольватации поверхности клеевых частиц увеличением их размероз, что снижает (кроющую» способность клеевых частиц и вызывает неравномерность распределения их на поверхности волокна. Таким образом, процесс осаждения клеевых частиц на волокне сопровождается, как правило, <вредным» процессом гомокоагуляции клеевых частиц.

Кроме того, известны способы осаждения дисперсных частиц на подложку в постоянном или импульсном поле. При этих способах подломка, на .которую осаждаются диспсрсные частицы, должна выступать в качестве анода или катода. Та кие способы не могут быть использованы при производстве бумажной массы.

Наиболее близким к предлагаемому нзоб ретению является способ производства бумаги из волокнистой смеси, содержащей отрицательно заряженные коллондные чг..т.:.цы, заключающийся в прохождении потока этой смеси между электрически заряженными анодными и катодными электролами и выдерживании этой массы в электрической зоне между электродами в течение времени, необ ходимого для того, чтобы отрицательно заряженные коллоидные частицы притягивалнсь к аноду и удалялись от него как положительно заряженные гелевые частицы. В результате положительно заряженные гелевые частш1ы удаляются от анода вместе с отрицательно заряженным целлюлозным волокном и электрически статически притягиваются rK нпм.

Скорость потока волокнистой массы, размеры электродов и нх распределение в направлении потока определяются временем, в течение которого в любой части этой сме-.п, проходящей через электрифицированную зону, отрицательно заряженные коллопды -пгнтягиваются к положительно заряженному электроду и при контактированип с ним по533692 лучают положительный заряд электричества и удаляются в виде геля.

Подоб ный процесс возможен лишь при условии эффективного перемешивания волокнистой смеси при концентрации волокна не выше 1%.

Одна ко этот способ вызывает укрупнение клеевых частиц tt

4,7 в смеси создаются в момент,,когда частицы еще не осели на волокно, а находятся в одной фазе смеси. Укрупнению коллоидных, истиц способствует взаимодействие в водной фазе смеси, находящейся в электрической:онс, исходных отрицательно заряженных коллоидных частиц и положительно заряженных гслевых 1астиц.

В результате такой обработки,коллопдные частицы претерпевают необратимые изменения своих поверхностных свойств до момента их осаждения на волокно и способы осаждаться не только на .поверхность волокна, но и на .поверхность оборудования, вызывая необрапимые потери клеевого материала и создавая липкие отложения, ухудшающие условия проведения процесса. Все это приводит к снижению степени удержания на волокне,ко lëîèдных частиц н снижению равномерности распределения их в волокнистой смеси.

Цель изобретения — сократить время процесса и повысить качество бумажной массы за счет равномерного осаждения и сохранения исходного размера частиц.

Это достигается тем, что в спосоое, включающем мехаш1че" кое смешение дисперсных частиц с волокном, обработку полученной сме си внешним электрическим полем и введение химического коагулянта, механическое смешение дисперсных частиц с волокном ведут до образования волокнистого стру<турированно го слоя 2 — 8%-ной концентрации, а обработку полученного слоя внешним электрическим полем производят в течение 10 — 60 сек при напряженности 10 — 200 в/см с помощью нерастворяющихся электродов, причем химический,коагулянт вводят при непрерывном воздейс пвии электрического поля.

Под воздействием внешнего электрического,поля на смесь волокна и дисперсных частиц в виде волокнистой папки происходят обратимая фиксация (т. е. та кое осаждение дисперсных частиц на волокне, при,котором, в случае выключения электрического поля, дисперсные частицы диффундируют в водную фазу волокнистой массы) дисперсных частиц на волокне под действием поляризационных сил без изменения поверхностных свойств дисперсных сил частиц волокна и удержание дисперсных частиц на волокне. При воздействии электрического поля напряяенностью

10 †2 в/см в течение 10 — 60 сек достигается полное осаждение на волокно и удержание на нем дисперсных частиц. Обработка массы химическим коагулянтом после полного осаж5

65 дсния дисперсных ча:тиц электрическим 10лем на волокне изменяет поверхностные свойства дисперсных частиц, уже .находящихся в контакте с волокном, исключая тем самым возможность их слипания и неравномерного перераспределения в массе. Отсутствие перемешивания волокнистой массы в зоне действия электрического поля предотвращает .подход 11 соприкосновение дисперсных частиц с электродами, вызывающее их;1ерезарядку и укрупнение.

Пример 1. Водную дисперсию живич. ной .канифоли, полученную методом замены растворителя из ацетонового:раствора канифоли, смешив,".ют с волокнами беленой сульф и т но и целлюл оз ы.

Электрокинетический потенциал частиц дисперсии канифоли составляет 40 мв. Среднеэффективный радиус частиц дисперсии канифоли 1,1 10 см.

Эле ктрокинетический потенциал целлюлозы составляет 14 мв. Осажде ние дисперсии канифоли на волокнистом структурированном слое 2%-ной,концентрации ведут в электричес ком поле напряженностью 150 в/см в течение 20 сек с помощью нерастворяющпхся электродов. При воздействии электрического поля вводят химический <оагулянт — алюми. ний сернокислый — в количест1ве, обеспечивающем рН волокнистой массы 4.5.

Эффективность осаждения канифоли оценивают по увеличению содержания в обрабатываемом,волокне веществ, экстрагируемых ацетоном. Получена 97%-ная эффективность осажде.ния. Микроскопиче"кн установленный среднеэффективный радиус о=ажденных на волок.te частиц 1,1 . 10-4 см.

Пример 2. Процесс ведут аналогично приме|ру 1 при напряженности внешнего поля

200 в/см, время обработки 10 сек.

Получена 100% -ная эффективность осаждения. М1:с<роскопичес<и установленный радиус осаждения на волокне частиц 1,05К

Х10 4 см.

Пример 3. Осаждение белого канифольного клея, полученного из живичной,канифоли,,ведут на волокнах сульфптной целлюлозы.

Электрокинетический потенциал частиц клея составляет 60 мв, среднеэффективный радиус части ц клея 1,5 10 - см; волокно аналогично примеру 1;,расход клея .составляет 3% от веса волокна; напряженность поля 200 в/см; время обработки 20 сек. Расход глинозема 3% от веса волокна.

Эффективность осаждения 100 . Микроскопичеаки установленный среднеэффектив. ный радиус осажденных частиц:клея 1,5+

)(10-4 см.

Пример 4. Осаждение белого канифольного клея ведут аналогично примеру 3. Kot;центрация волокнистого слоя 6%. Время обработки 20 сек. Напряженность внешнего по, ля 50 в/см. Расход сернокислого алюминия составляет 3% от веса волокна.

533692

Формула изобретения

Составитель М. Никулина

Техред В. Рыбакова

Корректор И. Симкина

Редактор М. Дмитриева

Заказ 1026/1573 Изд. Ма 1779 Тираж 520 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Эффективность осаждения 100%. Микроскопически установленный радиус осажденных частиц 1,5 10 4 см.

Пример 5. Осаждают клей аналогично примеру 3. Волокно представляет собой папку с концентрацией 6%. Время обработки

20 сек. Напряженность внешнего поля 50 в/см.

Глинозем вводят аналогично примеру 3.

Эффективность осаждения 100 . Микрос копически установленный радиус осажденных частиц 1,5 . 10- см.

Пример 6. Осаждают елей аналогично примеру 3. Концентрация волокнистого слоя

4 Время обработки 60 сек. Напряженность внешнего поля 10 в/см. Глинозем аналогично примеру 3.

Эффективность осаждения 90 Микроскопически установленный радиус осажденных частиц 1,5. 10 — см.

Пример 7. Осаждают клей аналогично примеру 3. Концентрация волокнистого слоя

8%. Время обрабогки 40 сек. На|пряженность поля 20 в/см. Глинозем аналогично примеру 3Эффективность осаждения 96%. Микроскопически установленный радиус осажденных частиц 1,5 10 см.

Использование предлагаемого способа обеспечивает, по сравнению с известными способами (в том числе способом прототипа), следующие преимущества: а) сохранение исходной степени дисперсности вводимых в волокнистую ма ссу дисперсных частиц; б) равномерное распределение дисперсны, части ц на поверхности волокон массы; в) предотвращение образования на оборудовании липкого осадка из диспергированных часгиц.

Способ осаждения дисперсных частиц, например клеевых, на волокне при приготовлении бумажной массы, включающий механическое смешение дисперсных частиц:c волокном, обработку полученной смеси внешним электрическим полем и введение химического коагулянта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени процесса и повышения качества бумажной массы за счет равномерного осаждения и сохранения исходного размера частиц, механическое смешение дисперсных частиц с волокном ведут до образования волокнистого структурированного слоя 2 — 8% -ной концентрации, а обрабогку полученного слоя внешним электрическим полем производят в течение 10 — 60 сек при напряженности 10 — 200 в/см с,помощью нерастворяющихся электродов, причем химический коагулянт вводят при непрерывном воздействии электрического поля.