Настоящее изобретение относится к способам подготовки бумажной массы и предназначено для использования при производстве бумаги и . картона, В настоящее время известны способы подготовки бумажной массы путем введения различных вспомогательных веществ, в частности, производных целлюлозы.

Наибольшее распространение из этих веществ получили эфиры целлюлозы, например метилцеллюлоза, гидрооксиэтилцеллюлоза, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na KMU) .

Указанные вещества могут вводиться в бумажную массу как после размола (1), так и перед ним (2).

Такие способы обработки бумажной массы не дают возможности получать бумагу с высоким физико- механическими показателями.

Ближайшим аналогом данного изобретения является способ обработки бумажной массы, заключающийся в том, что перед размолом бумажной массы в нее добавляют Na КМЦ (3).

Бумага, полученная из бумажной массы, обработанной известным способом, обладает недостаточной механической прочностью (число двойных перегибов в среднем по двум направлениям,. разрывная длина) .

Целью настоящего изобретения является повышение механической прочности и снижение впитываемости бумаги.

Поставленная цель достигается тем, что в способе подготовки бумажной массы путем размола целлюлозных волокон в присутствии

:натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, введения вспомогательных веществ и проклейки в массе согласно изобретению перед размолом натриевую соль карбокснметилцеллюлозы под4 вергают обработке раствором кислоты взятой в количестве 0,003 вЂ” 0,011 кг-экв на 1 кг натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы при рН

0,6-2,5.

В качестве кислот могут использоваться водорастворимые минеральные и органические кислоты или их смеси, обеспечивающие рН реакционной среды не выше 2,5, например серная, азотная, соляная, фосфорная„щавелевая, муравьиная, лимонная.

699068

3610

414

3640

396

3900

1080

3420

265

Соотношение между кислотой и Na КМЦ меняется в зависимости от степени замещения

Na КМЦ и вида кислоты (кислот) в пределах от 0,003 до 0,011 кг-экв кислоты/кг

Na КМЦ.Для наиболее распространенных промьпп. ленных марок Na КМЦ со степенью замещения 60вЂ”

80 соотношение между кислотой и Na КМЦ пуедпочтительно выбирать в пределах 0,0034вЂ”

0,0075 кг-экв кислоты/кг Na КМЦ, Концентрация Na КМЦ в растворе должна поддерживать: ся в пределах 1 вЂ” 30%, поскольку более высокая концентрация Na КМЦ препятствует равномерному ее пропитыванию кислотным раствором а более низкая (менее 1%) концентрация приво. дит к значительному увеличению продолжительности обработки. Предпочтительная область концентраций Na КМЦ в растворе (в зависимости от вида йа КМЦ и модифицирующей кислоты) для наиболее распространенных видов Na КМЦ со степенью полимеризации 300 вЂ” 600 должна составлять 5 вЂ” 15 вес,%, Время модифицирующей обработки Na КМЦ изменяется в зависимости от ее концентрации в модифицирующем растворе, соотношения

25 между кислотой и Na КМЦ, вида Na КМЦ и кислоты, но при всех этих условиях должно составлять не менее 5 мин.

Предпочтительное время обработки Na КМЦ для наиболее распространенных видов Na KMH и при соблюдении других рекомендбванных условий должно составлять 15-30 мин. Обработанную таким образом Na КМЦ загружают в размалывающее устройство, например в ролл, вместе с целлюлозой и размалывают в выбран35 ном режиме до достижения необходимой степени помола, Приготовленную таким образом массу разбавляют до нужной концентрации и вводят в нее в обычном порядке вспомогательабсолютно сухого волокна

2,5% раствора Na KMIJ от веса абсолютно сухого волокна

2,5% Na КМЦ, обработанной серной кислоты

Бумажная масса, размолотая без добавок ные вещества-наполнители, проклеивающие вещества, коагулянты, доводя рН бумажной массы до 3,8-5,0, предпочтительно 4,4-4,8, отливают бумагу, которая после сушки и каланд рирования имеет высокую плотность и механическую прочность.

Пример 1. В волокнистую массу, состоящую из 100% ной беленой целлюлозы марки "Фото" с концентрацией 2% вводили; вариант 1 вЂ” Na КМЦ в виде порошка иэ расчета

2,5% от массы абсолютно сухого волокна (по прототипу); вариант 2 вЂ” 4%-ный раствор Na КМЦ из расчета 2,5% от массы абсолютно сухого волокна; вариант 3 вЂ” натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы обрабатывали 10%-ным раствором серной кислоты, взятой в количестве

0,006 r-экв на 1 г Na КМЦ; обработку Na КМЦ раствором кислоты вели в течение 20 мин при рН среды 0,6, далее модифицированную Na KMU вводили в бумажную массу в количестве 2,5% к массе абсолютно сухого волокна; вариант 4 вЂ” в бумажную массу добавки не вводили.

Все четыре варианта подготовленной массы размалывали до 35 вЂ” 37 ШР. Далее, в каждый из четырех вариантов вводили полностью, омыленный клей из живичной канифоли в количестве 1% от массы абсолютно сухого волокна . Через 10 мин перемешивания вводили раствор сульфата алюминия из расчета 3% от массы абсолютно; сухого волокна. Затем на листоотливном аппарате отливали бумагу массой

100 г/м, Образцы кондиционировались при влажности воздуха 65% и температуре 20 С.

Результаты испытаний отливок приведены в табл. 1.

699068

Таблица2

Ва

13,0

3930

943

14,0

3890

14,0

3640

514

Иэ табл. 1 видно, что наибольшее увеличение механическей прочности (сопротивление излому, увеличение разрывной длины) при добавке Na КМП до размола наблюдается в третьем варианте, в котором йа KMI. подвергалась предварительной обработке кислотой.

Пример 2. В волокнистую массу, сосостоящую из 100%-ной беленой целлюлозы марки "Фото" с концентрацией 2% вводили: вариант 1 вЂ” Na KMU, в количестве 2,5% от массы абсолютно сухого волокна. Na КМЦ предварительно обрабатывали 10 o-ным раствором щавелевой кислоты, взятой в количестве

0,006 г-экв щавелевой кислоты на 1 г Na KMH, в течение 20 мин при рН 2,0;

2,5% Na КМЦ, модифицированная

20 мин

2,5% Na KMU,, модифицированная

5 мин.

2,5% Na КМЦ, модифицированная

3 мин

Из табл. 2 видно, по снижение времени обработки Na KMU, кислотой с 20 мин до

5 мин незначительно ухудшает качественные показатели полученной бумаги и в то же время дальнейшее снижение времени модификации резко снижает достигаемый уровень прочности, что позволяет установить нижнюю границу продолжительности обработки Na КМЦ кислотами в 5 мин. Одновременно можно заметить, что модификация Na КМЦ щавелевой кислоты в течение 20 мин, т.е. в условиях, идентичных примеру 1 (вариант 3) дает бума. гу, по свойствам весьма близкую к бумаге, полученной при отливе в примере 1 (вариант

3) ..Последнее свидетельствует о взаимозаменяе мости органических и неорганических кислот в предложенном способе.

Пример 3. В волокнистую массу, состо. ящую из 100%-ной целлюлозы марки "Фото" вводили: Na КМЦ, предварительно обработанную в течение 20 мин смесью кислот, включающей 0,003 г-экв фосфорной кислоты и вариант 2 вЂ” Na КМЦ в количестве .,5" о1 массы абсолютно сухого волокна, модифицированную по варианту 1 в течение 5 мин; вариант 3 вЂ” Na КМЦ в количестве 2,5", от массы абсолютно сухого волокна, модифицированную по варианту 1, в течение 3 мин.

Три варианта массы размалывали, проклеивали до рН 4,5, отливали, прессовали и су10 шили в условиях, идентичных примеру 1.

Три варианта полученной бумаги массой

100 г/м после кондиционирования при 65% влажности воздуха и температуре 20 С испытывали на различные показатели. Средние по15 казатели из 10 отливок приведены в табл. 2.

0,003 г-экв муравьиной кислоты на 1 г Na КМЦ, взятых в виде 10%-ных водных растворов. Процесс модифицирующей обработки идет при рН 1.

Процесс размола, проклейки до рН 4,2, прессования и сушки отлива полученной таким образом суспензии проводили в условиях, идентичных примеру 1. Отливки, полученные

4> таким способом, при испытании имели следующие показатели: сопротивление излому (число двойных перегибой) вЂ” 1120, разрывная длина

3850 м и впитываемость при одностороннем погружении в вору в течение 30 с вЂ” 12 г/м, Как видно из примера 3 и результатов, приведенных в примере 1, использование смеси кислот для модифицирующей обработки Ne КМЦ при соблюдении режима модификации также приводит к достаточно высоким результатам, Пример 4. Для выбора минимального. допустимого количества кислот для обработки

Na KMH волокнистой суспензии двойных перевления предложенного способа.

699068

Таблица 3

Вариант

154

3830

10,5

3510

115

3700

10,5

Процесс отлива ведут по примеру 1.

Лля размола приготовили 3 варианта волокнистой суспензии, составленной по композиции из 100%-ной беленой сульфитной целлюлозы

А-11. В, первую порцию вводили 1,5% Na KMIJ (в пересчете на абсолютно сухое вещество от вассы целлюлозы), которую предварительно,. обрабатывают 0,003 г-экв, HNOa на 1 г йаКМЦ в виде 8%-ного водного раствора в течение

45 мин, Процесс модифицирующей обработки кислотой идет при рН около 2,0.

Во второй aapwrr волокнистой суспензии вводили 1,5% Na KMII (в пересчете на абсолютно сухое вещество от массы целлюлозы), которую предварительно обрабатывали I

1,5% Na КМЦ, модифицированной

0,003 г-экв НЙОэ

1,5% Na КМЦ, модифицированной

0,0015 r-экв HN0q

1,5% Na КМЦ в виде порошка (по прототипу) Как видно из приведенного примера, уменьшение количества кислоты ниже 0,003 г-экв на 1 г Na КМЦ при модифицирующей обработке приводит к ухудшению механической прочности и увеличению впитываемости бумаги, что является основанием для установления ниж него предела количества кислоты для обработки Na КМЦ.

Пример 5. Еще один вариант осуществления предложенного способа продемонстрируем на примере отлива бумаги массой 100 г/м с композицией по волокну: сульфитная беленая 5О целлюлоза марки А вЂ” 11 вЂ” 70%, сульфатная осиновая беленая целлюлоза марки ОБ-1 вЂ” 30%.

Подготовленную суспенэию волокон с концентрацией 2% разделили на 4 порции.

В первую порцию вводили 3 вес.% от абсо55 лютно сухого волокна Na КМЦ, предварительно обработанной 7%-ным раствором лимонной кислоты, взятым в количестве 0,008 г-экв на 1 r

0,0015 г-экв НЙОз на 1 г Na КМЦ, взятои в виде 8%-ного водного раствора в течение

45 мин, Процесс модифицирующей обработки кислотой идет при рН около 2,5.

В третий вариант волокнистой суспензж4 вводили 1,5% Na КМЦ (в пересчете на абсолютно сухое вещество от массы целлюлозы) в виде сухого порошка (по процэтипу). Про цесс размола, проклейки в массе при рН-5,0 и отлива приготовленных таким образом сус. ,пензий ведут по примеру 1. Для проклейки в массе используют белый, клей на основе

ЭМО в количестве 2% от массы целлюлозы.

После прессования и сушки отливки массой,100 г/м имеют показатели, приведенныь в табл. 3.

Na КМЦ. Обработку вели в течение 30 мин при рН среды около 25, Во вторую порцию вводили 3 вес%ох абсолютно сухого волокна Na КМЦ, предварительно обработанной 7%-ным раствором лимонной кислоты, взятым в количестве 0,011 r-экв на 1 r Na КМЦ. Обработку вели 30 мин при рН среды около 2 5, В третью порцию вводили 3% Na КМЦ от веса абсолютно сухого волокна, которую предварительно обрабатывали в теченйе 30 мин

7%-ным раствором лимонной кислоты, взятым в количестве 0,016 г-экв на 1 r Na КМЦ. В этом варианте рН среды составляет 2,0, В четвертую порцию добавляли 3% Na КМЦ от веса абсолютно сухого. волокна в виде порошка (прототип) .

Все четыре варианта массы, приведенные выше, раэмалывали при средней присадке в рол10

699068

Из подготовленной таким образом бумажной массы на аппарате Рапид-Кепен отливали образцы и подвергали прессованшо и сушке в идентичных условиях. Четыре варианта бумаги, полученной описанным образом, подвергали испытаниям после кондиционирования при влажности воздуха 65% и температуре 20 С. Результаты испытаний усредненные из 10 отливок, приведе10 ны в табл. 4.

Таблица 4

3% Na КМЦ + 0,008 r-экв лимонной кислоты

3780

218

12,0

3% Na КМЦ + 0,011 г-экв лимонной кислоты

384

3890

11,5

3% Na КМЦ + 0,016 г-экв лимонной кислоты

3910

11,5

152

3710

13,0

Из таблицы видно, что при увеличении коли чества модифицирующей кислоты с 0,008 до

0,011 г-экв на 1 г Na КМЦ наблюдается рост механической прочности полученной бумаги, дальнейшее же увеличение количества кислоты 4О от 0,11 r-экв до 0,016 не приводит к увелиЧыию механической прочности бумаги, а ведет лишь к необоснованному перерасходу кислоты.

Кроме того, следует учитывать, что большое количество сильной кислоты может привести к отщеплению карбоксиметильных групп

Na КМЦ. Исходя из полученных результатов можно установить верхний предел количества кислоты для модификации Na КМЦ.

Как следует из приведенных данных, опытная основа диазобумаги, полученная из бумажной массы, обработанной согласно изобретению, превосходит бумагу, полученную из бумажной массы, обработанной согласно прототипу, по разрывной длине в среднем на 10%; по сопротивлению излому вЂ” более чем в два раза, по впитываемости при одностороннем смачивании по воде за 30 с вЂ” в среднем на 7%. ле в идентичных условиях до степени помола

40 + 1 ШР.

В каждый вариант вводили 1,5% белого живичного клея от веса абсолютно сухого волокна и через 10 мин вЂ” 4,5% раствора сульфата алюминия от веса абсолютно сухого во локна до рН 3,8, еще через 10 мин переме- . шивания добавляли 50%-ную суспензию каолина в воде иэ расчета 2% каолина от веса абсолютно сухого волокна.

3% Na КМЦ в виде порошка по прототипу

Использование предложенного способа подготовки бумажной массы позволяет уменьшить расход упрочняющих добавок (Na КМЦ), предотвращает налипание Na КМЦ на бумагоделательное оборудование, уменьшает расход канифольных продуктов вследствие уменьшения впитываемости бумаги. Основа для диазобумаги, изготовленная в процессе опьггной выработки на Добрушской фабрике Герой труда", кроме улучшения уже перечисленных свойств, после нанесения светочувствительных слоев показала также знач1ггельное улучшение потребительских свойств диазобумаги, таких как повышение сохраннОсти, возрастание скорости копирования и увеличение разрешающей способности диазобумаги. Поэтому использование предлагаемого способа подготовки бумажной массы, кроме улучшения свойств бумаги основы, позволяет в значительной степени повысить качество и ассортимент технических бумаг, в частности диазобумаги.

Зкономический эффект от внедрения данного изобретения при выпуске 20 тыс.т. бумаги составит более одного миллиона рублей.

699068! г

Составитель Н. Цветкова

Техред Н.Ковалева

Редактор H. Грязнова

Корректор М. !!!ароши

Заказ 7168/29

Тираж 443 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

11 ..- с. . и "

Ф о р и у ч а и з о б,р.е.,т:f и и я

Способ подготовки бумажной, массы путем размола целлюлозных волокон в присутствии натриевой соли карбоксиметилцелл рлозы, введения вспомогательных веществ и проклейки в массе при рН 3,8 вЂ” 5,0, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения механической прочности и снижения впитываемости бумаги, перед размолом натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы подвергают обработке раствором кислоты, взятом в количестве 0,0030,011 кг-экв на кг натриевои соли карбоксиметилцеллюлозы при рН 0,6 вЂ” 2,5.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIIA N 2572932, кл. 162 вЂ” 177, 1951.

2, Фляте Д. М. Свойства бумаги, М., "Лесная промышленность", 1976, с, 104 вЂ” 110.

3. Бугай А. С., Гончарова В. Л. Размол и приготовление бумажной массы, М,, "Лесная промышленность", 1976, с. 86.

Похожие патенты: