СССР яо делам изобретений и открытий (53) УДК 676.1.023,,6 (088,8) Д. A. Данилова, Л. И. Чекунина, A. Б. Кучменко, 3. И. Ермолаева, М. Л. Шевченко, Л. М. Шутер, Э. И. Курятников и A. A. Берлин (72) Авторы изобретения (7!) Заявители

Центральный научно-исследовательский институт бумаги и Львовский ордена Ленина политехнический институт (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности н касается способа изготовления бумажной массы, используемой для изготовления наполненных и проклеенных видов бумаг, как окрашенных, так и неокрашенных, например писчей, тетрадной, обложечной и некоторых печатных видов бумаги.

Для повышения гидрофобных и прочностных свойств бумаги бумажную массу обрабатывают различными полимерными латексами, которые фиксируют- ся на волокне солями многовалентных металлов. Б результате образуются нерастворимые или комплексные;соединения с волокном или полимером (1) .

Недостатком таких способов обработки бума иной массы полимерными латексами является то, что обработку осуществляют в водной суспензии целлюлоэных волокон, где полимер вместе с наполнителем образуют гетерогенную систему. Химическое воз:действие с эакрепителем (например, с солями поливалентных металлов) протекает в первую очередь в вод ной фазе, при этом продукты реакции оседают на волокне и наполнителе преимущественно за счет последующей адсорбции на нх поверхности.

Это приводит к агрегации волокон, ухудшенйю "просвета бумаги, необхо,димости дополнительной термообработки.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ изготовления бумажной массы, где каолин перед введением его в волокнистую суспенэию предварительно обрабатывают водным раствором карбоксиметилцеллюлозы . P) .

После введения наролнителя в бумажную массу.иэ нее отливают буf5 мажное полотно. При обработке каолина карбоксиметилцеллюлозой он приобретает свойства, способствующие

Увеличению прочности бумаги.

Однако в предлагаемом способе

20 троисходит недостаточная фиксация полимерного модификата на поверхности минерального порошка. Переход полимера в водную фазу приводит к нежелательным эффектам: агрега25 ции целлюлозных волокон, ведущей к ухудшению просвета бумаги и образованию при крашений бумаги в массе труднорастворимых комплексных соединений с красителями, которые в

3Q виде крупных агломератов оседают

779473

3 на волокне, Окраска бумаги теряет чистоту и яркость оттенка.

Кроме того, карбоксиметилцеллюлоза ввиду своей гидрофильной природы незначительно улучшает гидрофобные свойства бумаги.

Целью настоящего изобретения .является улучшение гидрофобных,и прочностных свойств бумаги, а также увеличение интейсивностй:ее окраски при изготовлении окрашенной бу- (р маги.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения бумажной массы, включающем обработку водной суспензии наполнителя анионным полимерным веществом и смешение обработанной суспензии наполнителя с суспензией волокнистого полуфабриката, согласно изобретению перед обработкой суспензии наполнителя анионным полимерным веществом 20 ее последовательно обрабатывают растворами щелочного агента и соли алюминия при расходе щелочного агента 1 r-экв на 0,5-0,7 г-экв соли алюминия. 25

В. качестве анионного полимерного вещества используют карбоксилатные сополимеры, например сополимеры дивинила, метилметакрилата и метакриловой кислоты; привитые сополимеры карбоксилсодержащих полисахаридов с винильными мономерами, например привитые сополимеры карбоксиметилцеллю-. лозы или альгината натрия с метилакрилатом; соли высших жирных нафтено- 5 вых кислот,, алкил- или алкиларилсульфокислот, алкил- или арилсульфонаты.

Кроме того, в качестве анионного полимерного вещества могут быть использованы винильные или диеновые сополимеры, полученные в присутствии 40 анионных эмульгаторов, например дивинил-стирольные сополимеры.

Исходными наполнителями могут слу. жить обычно применяемые в бумажном производстве каолин; двуокись титана, 45 двуокись кремния, сульфат бария и др.

В качестве солей поливалентных металлов могут быть испоЛьзованы во дорастворимые соли алюминия, хрома, железа и др. поливалентных металлов 5О (сульфаты, хлориды, нитраты и др.).

Согласно изобретению на пбверхности частиц наполнителя возникает слой положительно заряженных гидроокисей

"Многовалентного металла, способных к взаимодействию и образованию прочных связей с указанными выше анионными высокомолекулярными органическими соединениями. Вследствие этого на поверхности частиц наполнителя образуется нерастворимое анионоактивное . 40 гидрофобное соединение.

В предлагаемом способе необходимым-условием проведения процесса модификации наполнителя является соблюдение количественных соотношений меж- 5 ду щелочным реагентом, вводимым для регулирования основности соли поливалентного металла, и анионным органическим соединением. Количество щелочного агента должно быть достаточным для образования гидроокиси поливалентного металла на. отрицательно заряженной поверхности субстрата. В противном случае, если ка-. тион поливалентного металла остается в растворе, анионные органические соединения, взаимодействуя с ним, будут выпадать в осадок иэ.раствора, а не связываться с поверхностью наполнителя. С другой. стороны,избыток щелочного агента приводит к образованию гидроксида металла, в .результате чего уменьшается катион-. ная и сорбционная активность наполнителя по отношению к анионным органическим соединениям.

Было установлено, что расход щелочного агента должен находиться в . пределах 1 г-экв на 0,5-0,7 r-экв соли поливалентного металла.

Обработку наполнителя ведут следующим образом.

10-ЗОВ-ную водную суспензию каолина или другоГо минерального наполнителя обрабатывают при перемешивании расчетным количеством щелочного агента (кальцинированной соды, . гидроокиси натрия, аммония и т.д.) и добавляют раствор соли поливалентного металла. В полученную суспензию вводят при перемешивании водную дисперсию полимера или воднйй раствор натриевой соли высших жирных кислот.

Затем приготовленную суспензию на полнителя смешивают с водной суспензией волокнистого полуфабриката и. отливают бумажное полотно обычным способом.

При получении окрашенной бумажной массы раствор красителя предпочтительнее вводить в суспенэию наполнителя для увеличения адсорбции красителя и фиксации его на поверхности частиц наполнителЯ. Однако краситель можно добавлять и в бумажную массу. . Введение обработанного таким образогл наполнителя в бумажную массу повышает механическую прочность, влагопрочность бумаги, спбсобствует улучшению ее гидрофобных свойств, повышает интенсивность окраски при изготовлении окрашенных видов бумаги °

Пример 1. К 100 масс.ч. 20%-ной водной суспенэии каолина добавляют при перемешивании 2,25 масс.ч. (0,043 г-экв) 5%-ного раствора кальцинированной соды, перемешивают в течение 5-10 мин, а затем вносят

5,6 масс.ч. (0,025 г-экв) 10%-ного раствора сернокислого алюминия (или аммиачных квасцов).Суспензию каолина перемешивают в течение 15-20 мин и вводят 10 масс.ч. нагретого до

»».»»ФМ 1 -»»

779473

50-700С 5Ъ-ного раствора натриевой соли высших жирньх кислот. К суспензии обработанного каолина добавляют при перемешивании 1 масс.ч. 2,5%-но-. го раствора красителя.

Полученную таким образом суспензию каолина вводят в размолотую до

35 о ШР суспенэию сульфитной беленой целлюлозы, добавляют сернокислый алюминий до рН 4,8-5,2.

Из полученной бумажной массы в лабораторных условиях на листоот- . ливном аппарате Рапид-Кеттен отливают бумагу массой 70 r/ì

Параллельно изготовляют окрашенную бумагу в аналогичных условиях, но беэ проведения описанной обработки . каолина.

В первом случае готовят контрольные образцы бумаги без добавления анионных полимерных веществ.

Для.сравнения эффективности обработки суспензии каолина во втором случае контрольные образцы бумаги готовят с введением 10 масс.ч. 5%-ного раствора натриевой соли высших жирных кислот в волокнистую суспенэию. Результаты анализа полученных образцов бумаги приведены в таблице.

Бумага, полученная с введением в бумажную массу обработанного Каолина, отличается более высокими опкаэателями механической прочности, влагопрочности, более гидрофобна, и имеет большую интенсивность окрас.ки по сравнению с контрольными образцами.

Пример 2. К 100 масс.ч.

20%-ной водной суспензии каолина добавляют при перемешивании 2,25 масс.ч. (0,043 г-экв) 5Ъ-ного раствора кальцинированной соды, перемешивают в течение 5-10 мин, а затем добавляют

5,4 масс.ч. (0,024 г-экв) 10%-ного раствора сернокислого алюминия.

Суспензию каолина перемешивают в течение 15-20 мин и вводят 7,5 масс. ч. 5Ъ-ной водной дисперсии карбоксилатного латекса марки ДММА.

Крашение и отлив бумажной массы проводят аналогично примеру 1.

Результаты испытаний приведены в. таблице.

П р и М е р 3. К 100 масс.ч.

20%-ной водной суспензии каолина добавляют при перемешивании 5 масс.ч. (0,094 г-экв) 5%-ного раствора кальцинированной соды, перемешивают в течение 5-10 мин,а затем добавляют 14,6 масс.ч. (0,066 r-экв)"101 -ного раствора сульфата алюминия. Суспензию

tO каолина перемешивают в течение

20-30 мин и вводят 10 масс.ч. водной дисперсии привитого сополимериэата винильных мономеров вЂ” метил = крилата с альгинатом.

Крашение и отлив бумажной массы проводят аналогично примеру 1.

Результаты испытаний приведены в таблице.

II р и м е р 4. К 100 масс.ч

20%-ной водной суспеизии каолина доЗ) бавляют при перемешивании 1 масс.ч.

1%-ного раствора карбоксиметилцеллюлозы и перемешивают в течение 15-20 мин (по прототипу).

Крашение и отЛив бумажной массы .

25 проводят аналогично примеру 1.

Результаты испытаний приведены в таблице. Из данных таблицы следует, что проведение предварительной обработки каолина анионным полимерным веществом по предлагаемому способу дает воэможность получить бумагу с улучшенными показателями механической прочности, влагопрочности и обладающую более высокой гидрофобностью (увеличение разрывной длины на 20%, Ялагопрочности вЂ” на 50%).

Повышение прочностных.характеристик, влагопрочности бумаги позволяет повысить ее зольность в 1,5 ра4С за без снижения показателей качества, сократить. расход волокна и проклеивающих материалов в процессе ее получения, При использовании предлагаемого

45 способа изготовления бумажной массы . в производстве окрашенных видов бумаги возрастает интенсивность ее окраски в 1,2-1,5 раза,что йозволяет сократить. расход красителей, оптимизировать процесс крашения.

779473 с ,х

4 4 нам

v x х О

Р3 l6

Х Х э с иыва

xvxx еехх на-е х х жоао

Ю ь

Ю (Ч т-11

Щ х

Ц о Л с

I а

СЧ с

1 ое -I аде и м х

tA (Ч с

М1! с с

Ю е (Ч .с

Ю ч

<Ч с

Ю ч л с ь

С4

CO с

А н и

1 О о х

4 gdP ео

1 а

Ю И ю с е а О с с (Ч 3 я.1 с-! (Ч с

СЧ с

СО

M с (Ч ч-! х п3 х и х

2 rtI

Р х я х

С!

Ю м!

D (с3

Ю D

<Ч

РЪ ф

I с

I Д м н ци о о м х

I I ф nj х х

Э g

Й идее

mxkv ххои

1:;е п3

О ЦФЕ н х

Ц о

И с Х х I6 хн

2Kz!

8 о о х х о о

Ю о о и о и ю с и М

М н а!И

63 5 4 3 с а х

1 g 1 Х е о е аднйх

Зниех н и о х м хоххюи

ХЙKЯЕ . о

1 4 m E

mmv oe e ххххехЕц оеоmе оюх

uCCaemххх

1:о 1:.хи

Ю Ю

Ю . CO

° -1 4О

< 1 !Ч

С ) . О1 с с

<Ч Ю

° .4 % !

I ххйехиом хххие нх

1;аmмхеаа онхкннхн е0а0ееХе мОmий14х

779473

Формула Изобретения

Составитель Л. Лукашевич

Редактор И. Кузнецова ТехредА .Щепанская Корректор м.Демчик

Заказ 9301/4 Тираж 430 Подписное - .

ВИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

1. Способ получения бумажной массы, включающий обработку водной суспензии наполнителя анионным полимерным веществом и смещение обработанной суспензии наполнителя с суспенэией волокнистого полуфабриката, отличающийся тем, что, с целью улучшения гидрофобных и прочностных свойств бумаги, а также увеличения интенсивности ее окраски при изготовлении окрашенной бумаги, перед обработкой суспенэии наполнителя анионным полимерным веществом ее последовательно обрабатывают растворами щелочного агента . и соли алюминия при расходе щелочного агента 1 r-экв на 0,5-0,7 г-экв соли алюминия.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ювЂ” шийся тем, что в качестве анионного полимерного вещества используют карбоксилатные сополимеры на пример сополимеры дивинила, метилметакрилата и метакриловой кислоты;

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве анионного полимерного вещества используют привитые сополимеры карбоксилсодержащих полисахаридов с винильными- мономерами, например привитые сополиМеры карбоксиметилцеллюлозы или альгината натрия с ме-!

О тилакрилатом..

4. Способ по п ° 1, о т л и ч а ювЂ” шийся тем, что в качестве анионного полимерйого вещества йспользуют соли высших жирных нафтеновых кис15 лот, алкил вЂ” или алкиларилсульфокислот, алкил - или арилсульфонаты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CBIA Р 3740253, щ кл. 117-62, 1973.

2. Патент Японии 9 52-3004,39 В 2, 1977 (прототип).

Похожие патенты: