Способ приготовления клея для проклейки бумаги и картона

 

О П И C А Н И Е i73235i изоьвитения

Союз Советскик

Социалистичесник

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву

2 (22)Заявлено 17.06.76(2t)2372175/23-05 (5! ) М. Кл. с присоединением заявки,%

С 09 У 3/26

D 21 D 3/00

Государственный кем нтет

СССР (23) Приоритет лв делам нзабретеннй и отнрытнй

Опубликовано 05.05.80. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 05.05.80 (53) УДК 668.4:

:676.017.9 (088.8) Ю. А. Крылатов, В. Е. Белорус, В. П. Риганов, А. Т. Олейник и Ю. И. Авербух (72) Авторы изобретения центральный научно-исследовательский институт бумаги и Ленинградский технологический институт целлюлознобумажной промышленности (71) Заявители (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЯ

ДЛЯ ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ И КАРТОНА

Изобретение относится к бумажному производству и может быть использованс при приготовлении клея для проклейки бумаги и картона.

Известен способ приготовления ланифольного клея для проклейки бумаги и картона в массе путем введения горячего готового канифольного клея> горячеl o водного раствора гидроокиои шелочно го металла и расплавленной канифоли в соответствуюших пропорциях в центробежный насос (1).

Согласно этому способу канифольный клей готовят путем диспергирования канифоли за счет больших центробежных сил, развиваемых в массе при работе центробеж15 ного насоса.

Однако такой способ не обеспечивает высокой стабильности получаемого клея.

Известен также способ приготовления высокосмоляного канифольного клея путем омыления расплавленной канифоли в ультразвуковом смесителе-эмульгаторе (2).

Однако проведение процесса омылерня канифоли и днспергирования клея в ультразвуковом поле требует значительных затрат энергии, а также сложных по конструкции генераторов ультразвуковых колебаний. Кроме того, диспергирование клея при частоте ультразвуковых колебаний (свыше 15-20 кГц) прйводит к IIo» лучению частичек клея, трудно коагулируемых в процессе приготовления бумажной массы, что ухудшает качество проклейки бумаги и картона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являет ся способ приготовления проклеиваюших эмульсий путем омыления канифоли, введенной вместе с парафином, в клееварочном котле с подогревом массы острым паром при перемешивании, с последуюшим раэбавлением и диспергированием получаемой пасты посредством парового . инжектора и дальнейшим диспергированием разбавленной до концентрации около 20 г/л эмульсии в поле механических колебаний

732351

45 прн частоте пульсаций среды 2-4 кГц о

У прй 70-85 С и кратности циркуляции 1-3 через зону поля колебаний(31

Недостаток способа заключается .в том, что он требует введения в процесс трудоемкой операции инжектирования. Кроме того, способ длителен (60-95 мин), а полученный клей является недостаточно однородным Ilo дисперсности.

Цель изобретения упрощение и интенсификация процесса, а-также повышение качества клея.

Поставленнаяцель достигается тем, что клей подвергают одновременно разбавлению и диспергированию при концентрации

150 300 г/л, при 86-95 С и частоте пульсаций среды 4-6кГц с последующим разбав лением эмульсий водой с температурой 1025 С до рабочей концентрации клея.

Одновременное диспергирование и разбавление клея проводят при кратности циркуляции эмульсии через зону поля колебаний равной 4-5.

Вследствие исключения инжектирования канифольно-парафинового клея не только

25 сокращается одна из наиболее энерго- и трудоемких стадий процесса, но также устраняется причина низкой агрегативной устойчивости частиц парафина. При инжектировании капельки острого пара осаждают

30 ся на межфазной поверхности частиц парафина и препятствуют образованию зашит-. ного адеорбционного слоя, что приводит в свою очередь к возможности легкой коагуляции парафиновых частиц на последующих стадиях обработки и использования клея, вызывая, в частности, появление пятен на бумаге.

Одновременное разбавление и диспер40 гирование клея-пасты в роторно-пульсационном аппарате (РПА), не снижая агрегативную устойчивость парафина из-за устранения контакта частиц с острым паром, значительно повышает однородность клея и степень его дисперсности, а бумага, проклеенная таким канифольно-парафиновым клеем, имеет более высокую степень проклейки, чем за счет лучшего распределения частиц клея между волокнамн и его удержания при использовании клея, полученного с применением парово« го инжектора.

В завйсимостиоткомпозиции клея процесс диспергирования может осуществляться в один проход - для однокомпонентныд

55 канифольных клеев или при рециркуляции приготовляемой эмульсии до пятикратной дпя креев сложной композиции.

Ввиду исключения операции разбавления и предварительного диспергирования клея с помощью парового инжектора и отсутствия большой промежуточной емкости для разбавленного клея, имеющихся в известном способе, предлагаемый способ является не только более эффективным, но и более простым, компактным в аппаратурном оформлении, а также исключающим вредное воздействие открытого пара на сваренный клей, которое имеет место в известном способе.

Приготовление клея по предлагаемому способу осуществляют следунмцим образом.

В обычный клееварочный котел с мешалкой и паровой рубашкой заливают воду, добавляют концентрированный водный раствор гидроокиси натрия или карбоната натрия из расчета соотношения воды и канифоли (модифицированной канифоли)

0,75-1,5 и получают клей с содержанием

) 5-20% неомыленных кислот канифоли.

Затем раствор доводят до кипения, после чего загружают все требуемые компоненты клея. Омыление проводят по обычнсму режиму при поддержании температуры массы в котле, близкой к температуре кипения (1 20- 1 25 С) .

Сваренную клеевую пасту при той же температуре подают через дозатор на разбавление и диспергирование непосредственно в РПА, дополнительно снабженный паровой рубашкой и коммуникацией для рециркуляции эмульсии клея. Для этого включают РПА а по достижении скорости вращения ротора 2500-3000 об/мин (что создает частоту пульсации среды 4,5-5кГц) подают через дозатор воды подогретую о, до 75-85 С воду, а через дозатор клея подают сваренную клеевую пасту .с температурой, близкой к температуре его кио пения (около 120 С). Путем рециркуляции эмульсии клея кратностью до 5 (в зависимости от состава клея) и при поддержании температуры массы для клеев о сложного состава в пределах 86-95 С пуском пара в рубашку аппарата достигают полной однородности эмульсии и требуемой дисперсности частичек клея порядка

0,8-1,3 мкм при концентрации водной эмульсии клея порядка 150-300 гlл.

В зависимости от состава клея, время разбавления и диспергирования в РПА составляет от 10-15 мин — для чисто канифольного клея, до 50-65 мнн — для. клеев сложной композиции.

Получаемую таким образом эмульсию клея концентрации 150-300 г/л разбавля5 732 ют холодной водой, необходимой для лу -"ей стабилизации эмульсии, до рабочей концентрации около 20 г/л.

Пример 1. В клееварочный котел с мешалкой заливают 400 л воды, добавляют 48 кг 40%-го водного раствора гидроокиси натрия и содержимое доводят до кипения с помощью острого пара.

Затем в котел загружают (порциями, при перемешивании) 80 кг парафина, 400 кг 30 талловой модифицированной малейновым ангидридом канифоли (содержание малеинового ангидрида ЗО/О, число омыления

189) и проводят варку клея при работающей мешалке и поддержании температуры 15

О

125 С. Время варки составляет 55 мин.

Сваренный пастообразный клей с той же температурой направляют через дозатор на одновременное разбавление и диспергирование в РПА 20

Процесс осушествляютследуюшим образом.

Включают РПА и доводят скорость вращения его ротора до 3000 об/мин, что соответствует частоте пульсации массы в аппарате 5 кГц; подают в аппарат подо- 2S

О гретую до 80 С воду через дозатор из расчета получения эмульсии клея с концентрацией 170 г/л; открывают кран для клея, который поступает иэ варочного котла тоже через дозатор. При поддержании температуры в аппарате 90-95 С пуском пара в рубашку аппарата после 4-кратной рециркуляции эмульсии достигают однородности получаемой эмульсии в течение

55 мин. Получают эмульсию клея о-кон- 35 центрацией 168 г/л, ее разбавляют в ото стойнике водой с температурой 10 С до концентрации 20 г/л. Готовый клей имеет однородный внешний вид и не расслаивается при хранении в течение 4 сут. Кле- 40 евые частицы имеют размер 1,0-1,2 мкм, содержание свободной смолы в клее — 7%.

Пример 2. Процесс приготовления клея осуществляют аналогично описанному в примере 1 и при том же соотно- 45 шении компонентов со следующими изменениями: берут немодифицированную живичную канифоль тоже в смеси с 20% парафина, скорость вращения ротора РПА составляет 2500 об/мин, что при имею50 щемся числе и размерах прорезей в цилиндрах соответствует числу пульсаций среды в аппарате 4,0 кГц, температуру при диспергировании поддерживают 86о 55

88 С, а кратность рециркуляции эмуль сии равна двум. Бремя разбавления и диспергирования 50 мин. Подачу воды и клеевой пасты осуществляют с помощью

351 6 дозаторов так, что концентрация эмульсии составляет 250 г/л, а после разбавлеО ния ее водой с температурой 25 С полу-. чают готовый клей с рабочей концентрацией 22 г/л, содержанием свободных кислот 15% и величиной клеевых частиц

0,9-1,1.мкм. Клей однороден и не расслаиваетсч в течение 4 сут.

Пример 3. Процесс варки клея проводят по примеру 1 со следующими изменениями. Клей готов.=.. чэ одной талловой модифицированной канифоли при соотношении вода:модифицированная канифоль, равном 1. Сваренный пастообразный клей разбавляют и диспергируют в РПА при

86 С за один проход. При агом время разбавления и диспергирования составляет

11 мин Получают эмульсию с концентрацией 270 г/л, а после разбавления холодной водой готовый клей имеет концентрацию 25 г/л, с величиной частиц

0,75-0,8 мкм. Клей однороден и не расслаивается при хранении 10 сут.

Пример 4. Процесс приготовления клея осуществляют аналогично описанному в примере 1 при том же соотношении компонентов со следующими изменениями. Берут модифицированную живичную канифоль в смеси с 20% парафина. Скорость вращения ротора РПА составляет около 3000 об/мин, что при имеющемся числе и размерах прорезей в цилиндрах соответствует частоте пульсаций 6 кГц..

Температура диснергирования поддерживается в пределах 88-9 1 С. Вре- . мя обработки в РПА 45 мин, концентрация эмульсии 230 г/л, а после разбавления холодной водой 24 г/л. Средний размер 70% частиц канифоли составляет

0,7-0,75 мкм. Клей однороден и не,расслаивается в течение 1 сут. Степень проклейки бумаги составляет 2 мм.

Пример 5. Процесс варки проводят по примеру 1 и с той же композицией клея, а далее процесс осуществляют по известному способу, а именно: диопергирование и разбавление клея проводят паровым инжектором при давлении пара 3 ата до концентрации эмульсии

50 г/л. Получаемую эмульсию подают в промежуточную емкость и разбавляют до концентрации 20 г/л. В промежуточной емкости происходит расслаивание эмульсии и последующая обработка ее в

РПА не приводит к получению стабильной эмульсии при 85 С и кратности циркуля- о ции до 3.

B таблице представлены результаты испытаний известного предлагаемого клея, а также бумаг, изготовленных с использованием этих клеев.

Способ приготовления клея согласно предлагаемому изобретению значительно .проще известного способа, так как позволяет исключить трудоемкую операциюинжектирование. Предложенный способ в отличие от известного позволяет контролировать качество, клея за счет повышения однородности размеров частиц клея.

Клей, полученный по предлагаемому способу, не расслаивается, так как является более устойчивым, однородным по структуре, что обеспечивает возможность

его приготовления не только на основе живичной канифоли, но и. на основе дру732351 8 гик, менее дефицитных и более распространяемых дешевых видов канифольных продуктов, как, например, экстракционная модифицированная осветленная канифоль.

Кроме того, клей, полученный по предложенному способу, позволяет повысить проклейку бумаги на 25-30% (при истпользовании живичной канифоли); при испы тании экстракционной осветленной кани10 фоли клей, полученный по известному способу, вообще не дает проклейки из а смоляных затруднений.

Предлагаемый способ позволяет готовить клей не только на основе смеси кани15 фоли и парафина, но является столь же эффективным и при получении клеев иных составов на основе различных видов канифоли.

732351 (( «g

«й ц(х

Эа Э

L K

«о о и о

И о

1» и

Cf о

«х ж

1» Ю и v о

Э о

Ф д и

П11>! .е; о Яcdаа6w х m g Õ9

ХЭИ

Q.

«О х э «х (D

Э Ц о

И х

v o

Э о

iQ

Эх v

fD

Я

3 о

К et

ОО (0 cI

$ gg

«d х э х а Э х

10 о и о х о

Ф

v о о х о о

О й

l (Я 1 Р1 г

И I

v u

Э «х

Я д

««) Л

) hC а Д

ООО am

Ю о и

ОО

c0 w

«О о и о

И

iig й13"

Э K ао У« х и 8

Э ХИ

Cd «» О

Э Х х хи

«.5й о и

>«

Э

И

ОО

Я CD х, Идо

xvv

Оа

Оа

ОО в «х o «o

cd

v

Э о о х х д о о эхо а. + х М v Э

8 )

+ R.Î

«к

0 «о о

v v э о

И (9 х v х

Е - . ф

I о

Э

Я

Д

° »

«d

Q.

Е»

Э

2 с6

Щ

О « М «««

И

Э о

° Э т-1 х и

« и о, т-1

& cd I

68 а е©

««C« „o

l g

О g а1 м оО

1» 1 ©

3 а, 1

I «1 х о

Э Э И и Э

L Â Э Э а о э î 33+ I .

О э ооо хО ццaH>cQ

71 л

О ОО

Э .Эй

V""(I

««g)g «««щ«

12! (о F

Ro>cae

Qo! Ожм

1 4Ь

Ж " а !

@ о а

3 а

I

0 Ф

Ф о!

Ц

М о

Е»! 1

Ж Q. а"

О а+

Я а 5

О аC! аорто (0OPf w о

И

O Ф

6 а а ао o6

Э Д

Я o! C

Ф дФо д (a алло! Ф

o ф

1 оо ct (Q О

I! оо

w oj

I O о си

1 о м

Ф g

Л а о

Ф Х

М щ х pm

Хоо> а а®

I аф!»»»

Фж о а аe4 оФо Ф

O<2 ж

n.

63 » .9

Ф. g

2 а

Ф .! 8 о н м!

Я о М а

I ,OO

"3 (0

Ф о, ° ф т-!

1 ® д Ñ3 о, ° Щ т-! ф ф о с4 эЯ ж а

Ф 4

et а gO

I о р ф ю Ф cg о

° Э (9 аm

Ж о ю хая

Ф о

g р а „

mac а Й И: Э

ea.x

Й ф о

g !» а (о !

» o о в с Я

Ф Ф а 6 х

1 2 31

Ф N g Ф П

Вжж 1 .

Л: 2 ° Р.!

g 1 аФ м о

П

Ф! !! .

О ФО ак <е3 иЩ ц о о

Ф Ф аж 0

O а о а 0

O аhl

3 х! м йо

Ф Б

Ф И О ю

g 5

g ф о а я

Е»

I о !

" о о ж и о а о Е о ! аФ !о! о

М o

Ф о !

te n.g а 30

О а! о о х а

Е цр о

Ф о

- о м (5 д

C о а

:М

0 !О

I -!

I о а© g о о

Ф о ! а

М !

; ю

g o д о

g) и щ I

lag f

Р о

Ф Ф Ф

et М I!

» о

t»

Ж о Ф ОО

e K ао rl o » и о я „8 ао 3 о

Ж

Я ао Мо о g x t= o

Ц

2 О о, 8 !» Ц щ о - ж !- аО. Ф g Ф с. Ф4 а Ъ о ы

C et o

to 0! с!

otal е сп

AD 22

Ф 3.L x f

Ф а Ф

2 ) )

le et o и ц а

ОЗ" об

Ф О8 3

tt 5 g

73235 1

Формула изобретения

1. Способ приготовления клея для проклейки бумаги и картона путем омыления канифоли в смеси с парафином, с последующим разбавлением полученной массы и диспергированием в поле механических колебаний при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения, технологического процесса и улучшения качества клея, его подвергают одновременно разбавлению и диспергированию при концентрации 150-300 т /л, температуре 86-95 С и частоте пульсаций среды

4-6 кГц с последующим разбавлением эмульсии водой с температурой 10-25 С, до рабочей концентрации клея.

16

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что одновременное разбавление и диспергирование клея осуществляют при кратности циркуляции эмульсии через зону поля колебаний равной 4-5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 390004, кл. 106-238, опублик. i968.

2. Авторское свидетельство СССР № 301343, кл. С 09 3/00, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР № 493531, кл. D21 D 3/00, 1974 (прототип ) .

Составитель Г. Мишензникова

Редактор А. Долинич ТехредО.Андрейко.. Корректор E. Папп

Заказ 1540/7 Тираж 725 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

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