Способ изготовления бумаги

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)971968 (61) Дополнительное к авт. свид-ву —— (22) Заявлено 28.05.81 (21) 3293770/29-12 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (51) М, Кл 3

D 2! D 3/00

D 21 Н 3/66

Государственный комитет

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 17.1!.82 (53) УДК 676.!. .023.7 (088.8) по делам нзооретеннй и открытий

О. И. Шаповалов, В. А. Диевский, А. В. Буров, Г.Л. Долгин

Лг .-, и А. А. Шашилов (72) Авторы изобретения

Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, более конкретно к способам получения бумаги, прочной в сухом и влажном состоянии.

Известен способ изготовления влагопрочной бумаги путем введения в бумажную массу на основе целлюлозных волокон сульфата алюминия в количестве 10 — 15% к массе абсолютно сухих волокон при рН среды

4,3 (1) .

Получаемая указанным способом бумага имеет невысокие характеристики по влагопрочности и механической прочности.

Известен способ изготовления бумаги путем размола целлюлозы, введения в бумажную массу соли алюминия, например алюмината натрия или хлорида алюминия, в количестве 2,5 5% к массе абсолютно сухих волокон при рН среды 8 — 9,5 за 5 — 10 мин до отлива с последующей термообработкой при 120 — 150 С в течение 1 — 15 мин. Известный способ позволяет получать бумагу со сравнительно высокими влагопрочностью и механической прочностью в условиях щелочных сред (21.

Однако применение щелочных сред при отливе приводит к необходимости нейтрали2 зовать большое количество отработанных вод, что снижает эффективность способа.

При получении бумаги в нейтральной среде добавки. солей алюминия увеличивают прочность бумаги незначительно. Недостатком известного способа является и высокая стоимость солей алюминия.

Цель изобретения — повышение влагопрочности, механической прочности и снижение себестоимости бумаги.

Указанная цель достигается тем, что сог!

Î ласно способу изготовления бумаги путем размола целлюлозы, введения в бумажную массу неорганического связующего, отлива полотна, сушки и термообработки его, в качестве неорганического связующего используют гель аморфной гидроокиси железа в количестве 0,05 — 2% от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Известно, что первоначально образующаяся в процессе отлива в результате гидролиза солей алюминия аморфная форма гидроокиси алюминия быстро теряет связанную воду. Протекающий таким образом процесс старения гидроокиси алюминия приводит к разрушению структуры гидроокиси

97)968

:!Дюминия, резкому уменьшению количества !>пц Оке!!льных групп, способных к образовя;1и!о водородHI>lx связей с целлюлозой.

Вследствие этогo уменыпается возможность .>бразовяни)! трехмерных структур типа цел-!

It()лОзпос Bo.loKHo — гидроокись алюминия-целлюлознос волокно. В результате из всей

ВВ(денной доба вки В образовании )гопереч1 ых си>1 )(Й l I!)и )lи м 11("I у час Гие лишь неоольI:iliH ее ч(1сть..>(,:!я создания необходимого к(>ли;естB3 п(н!еречных связей общее содер кянис добавки солей алюминия в бумажной I3ã. с(o(p)"l Высоким (2,, )- 3% (ëÿ алюмиI ii) i (1 1131 P !ill Il х.10Ри((а 3° . IK)ìиниЯ В шелоч

1! >7! Pl)с;(i !! l 0- — >" (r схгlьф(lт(1 алlо!ilипия в кислой среде, где возможность образования !

И>перечных связей сщс пи)ке). Скорость про-!

Скания,(сгидрятации Окиси алюминия завис!г!. oi Очень многих факторов (температуpl I, lip(мсни, концентрации, KHcлотности сре.(ы), что делает процесс получения бумаги труднокоптроли руемы:,1 в производсп)енных уc!I(BI!3K и может привести к неудовлетворительной Воспроизводимости механических характеристик получаемой бу!иаги.

ПpH!vleifPIlliP. г(. 1)1 амо()фной I ff IpOOKHCH железа взамен солей алюминия позволяет у(Ið(IHHòü указанные недостатки.

Гель аморфной гидроокиси железа (Fe" ), называемый также феррогель, существует в среде с рН более 3,5 в виде полимерного coe (! 1 11 (! И и C 1 () У КТ У P НО Й фо P M rr . f hl

0Н 0Н ОН! !

l-l Π— Ге-0--FP —... -0-FP-OH

H0 н2О н,о

) (О.!и!м(р(!яя форма феррогеля содержит

ОО.!ьшос ко,;IrlHpстВО ВОды. Которая по х3рак т ру связ(1 делится на три типа:слабо связан;1ую сорбционную воду, придающую гидроОкиси железа свойства, присущие гелю, коОрдпi Bt((lottfto связанную Воду и химически (вязянн!у!О ВО;(у. Сорбционная водя удаля,:(с); (o 80" С, координационная — от 80

:lo 200 С, х. !мическая от 200 до 300 С.

Удалешгс I:occtcälf Iõ двух типов Во;(В lipo

I,rPC(. P СХ !ПКИ В IIPHCr, ТСТВИИ JI(.ЛЛIО.>10ЗЫ IIPHВодит к персзаклк>чению освобождающихся

cBH )PÉ I HäJ>ooêHcH и ВОды 113 св5(зи ГидРООкп и и I ll;fрОксильнылх груilll це, lloлозы.

АГОМ жЕЛЕЗа. B ОТЛИЧИЕ От ЯтОМЯ (iьПОМИния, «меся незаполненную 3()-орбиталь, которая при формировании гидроокиси удерживает дополнительно е!це одну молекулу во (hl.

В (ро(шссе сх шкп эта координационно связан)гая Вода удаляется, à 3d-орбиталь атома железа перекл(очастся па удержание близ)) я lt0. !О>к(I! H и! х II,(l)oKcи 1ьных сВяз ей II(л .полозы. В результате кроме гидроксильных

I )>cï!I -!iдроокиси железа (аналогично гид-!

)О!(Силь! ым группам гидроокиси алюминия) B образовании связей с целлк)лозой принимает учас)ие в случае геля гидроокиси железа еще и 3()-ороиталь. Э!о свойство геля гидроокиси железа floBhli !аст эффективность ее использования в качестве связующего при получении различногс вида бумаг и картона, причем для достижения высоких механически (характеристик можно ограничиться введением небольших (0,05- — 2%) количеств геля аморфнои гидроокиси железа. Применение меньших количеств связующего (< 0,05(У>)не приводит к существенному увели епию прочности, применение добавок более 2,>О ухудшapi удсрживяемость гидроокиси железа.

Таким Образом, аморфная форма I.Häðoокиси -- феррогель содержит координацио!, — но связанную воду и большое количество гидроксильных групп, способны". образовывать водородные связи с гидроксильными группами целл(олозы. При этом возникают трехмерные структуры типа целлюлоза гидроокись железа -- целлюлоза, обеспечивающие высокую прочность бумаги во влажном состоянии при любом рН выше 3,5.

Наилучшие условия для существования активной по отношению к целлюлозе гидроокиси железа в нейтральной среде при рН

5,5--7. В такой среде гель гидроокиси железа устойчив при нормальной температуре длительное время; дегидратация геля и ухудшение свойств гидроокиси железа как связующего не происходят в течение нескольких суток, что позволяет вводить добавку в бумажную массу в любой точке технологического процесса перед отливом.

Удержание -,еля tffgpooKHc» железа при отливке составляет 96-- )ОГР/(,, что позволяет без затруднений использовать оборотные

ВОДЫ.

В процессе хранения или при искусственном старении свойства буMÇI., содержащих гидроокись, железа, изменяются незначительно.

Осуществ >ение способа

Небеленую сульфитную целлюлозу марки )К-4 (ГОСТ 650l -73) размалыва)от до ()О ЫР и B JIo."rrr ICHH) 10 бума>кн ю х)асс ° ВВодят гель гидроокиси железа, полученный изВестным способом при расходе 0,5- 2",Ц в геречете на ГеаОз к массе абсолютно сухих волокон. После введения феррогеля рН масchl H3xoJHTcH В пред(чах 5,5 — -7,0. ВВ(.дение

ГЕЛЯ аМОРфНОй ГИДРООКИСИ жЕЛЕЗа Vrîæeò быть осуществлено В любой точке технологического процесса до отлива бумаги. Отлив бумаги, сушку и ее термообработку ведут известным способом.

Однозременно провели I.ocfó÷cffèe бумаги известным способом с добавкой 2,5 1 : алюмината натрия на целлюлозе той же марки (Ж-4).

В таблице приведены рсзультать: испытан!!й.

971968

Ьумага полученная по предалагаемочу способу при без добавок

Показатели полученная по прототипу

0,05х; рн=7,0

Масса 1 м2 отливки, г

75

75

75

Разрывная длина в сухом состоянии, м

8900

8000

6600

10300 10100

10500

Сопротивление излому, число двойных перегибов

2250 2200

1500

2050

1100

1300

Влагопрочность,i

8,3

8,7

8,0

4,0

9,1

2,1

Формула изобретения

Способ изготовления бумаги путем раз- 35 мола целлюлозы, введения в бумажную массу неорганического связующего, отлива полотна, сушки и термообработки его, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения влагопрочности, механической прочности и снижения себестоимости бумаги, в качестве неорганического связующего используют гель

Составитель О. Маслзченко

Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор A. Ференц

Заказ 8040/14 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, введение геля гидроокиси железа в качестве связующего повышает механические характеристики бумаг — в 1,3 раза в сухом состоянии и в -2 раза по влагопрочности в сравнении с прототипом.

Предлагаемый способ позволяет получать бумагу по более низкой себестоимости.

При цене алюмината натрия 437 р. за тонну и расходе алюмината на тонну бумаги

50 кг по прототипу затраты составляют

21,85 р. При цене геля гидроокиси железа

314 р. за тонну и расходе гидроокиси железа 20 кг на тонну целлюлозы затраты составляют 6,28 р. На тонну бумаги разница в затратах составляют 15,57 р. При среднесуточной производительности 200 т бумаги экономия в год составляет 700 тыс. р. аморфной гидроокиси железа в количестве

0,05 — 2о/о от массы абсолютно сухой целлюлозы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1141876, кл. 55 f 11/01, 1962.

2. Авторское свидетельство С.i CP № 679690> кл. D 21 Н 3/66, 1977 (прототип) .