Бумажная масса для изготовления влагопрочной бумаги и картона

 

ОП ИСАНИЕ „„971976

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.07.80 (21) 2951419 29-12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл."

D 21 Н 3 00

Государствениык комитет

Опмбликовано 07.! 1.82. Бюллетень ¹ 41 (53) УДК 676.48 (088.8) ло делам изобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 17.11,0

Т. А. Белова, Н.C, Лез(леня °, Т. Н. Егорова, А. А. зв вв, Л. Н. Еркова, Н. Ф. Левенева. С. Я. Лазарев н О. ое . Пазгацня (72) Авторы изобретения ((;

Всесоюзное научно-производственное объединение з целлюлозно-бумажной промышленности., (71) Заявитель (54) БУМАЖНАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ВЛАГОПРОЧНОЛ БУМАГИ И КАРТОНА

Изобретение относится к технологии производства бумажной массы для изготовления влагопрочного волокнистого материала — мешочной бумаги, специальных технических картонов, тарного картона и др.

Известен способ производства бумаги с улучшенной прочностью в сухом состоянии путем проклеивания массы латексом ионного полимера виниламида (1).

Однако влагопрочность бумаги при данном способе производства не превышает 5—

7%.

По способу, разработанному в Англии, в волокнистую жидкую массу вводят латекс, полимеризованный с эмульгатором, на основе сополимера, содержащего А звеньев мономера (СНа = CHCN) и В звеньев мономера (СНа — — CR СООН) . Примерами латекса являются сополимеры бутадиена со стиролом, акрилонитрилом, винилиденхлоридом метакрилата и бутилакрилата с акрилонитрилом. Полимеры могут также содержать кар20 боновые кислоты (2).

Данный способ не обеспечивает придания бумаге влагопрочности выше 6 — 8% и не дает полного осаждения латекса на волокне.

Известен также способ производства массы для изготовления упаковочной бумаги и картона, используемых для изготовления гофротары. заключающийся в том, что в массу вводят дивинилстирольный 1i3TpKc с содержанием стирола 65 — 85 "-,, о в количе THE от

3 до 15 /с от массы абсолютно сухого волокна и коагулянт в количестве, обеспечнвак щем рН среды 4,3 — 4,8 (3) .

Этот способ не дает возможности повысить влагопрочность материала выше 6 -8% и удержание латекса более 70",„.

Наиболее близкой к изобретению является бумажная масса для изготовления вллгопрочной бумаги и картона (4). Согласно этому изобретению, бумажная масса содержит волокнистый материал, коагулянт и латексную композицию, состоящую из смолонаполненного бутадиенстирольного латекса с содержанием стирола 50 — 100% и резорцинформальдегидной смолы низкой степени кон,lE пса пи и, при соотношу ни и ллтекс-смолл, равном 1:0,05---1:0,4; компоненты бумажной массы взяты в следующем соотношении, i l C l O .

971976

Ho.loiifIHcTbIH материал 86,0--98,5

Латсксная композиция 0,5- -8,0

K,OI1Г i 151 HT 1,0--6,0.

Недостатками прототипа являются: влагопрочность картона на уровне 20 (р можно получить только при расхо Ip. латексной ком-! к)знции 7 8", () оТ массы волокна, модифицированной нс менее 20,),, резорцинформаль;!егидной смолой; в смолонаполненном латексе компоненты смолы: резорцин и формальдеги.! находятся частично в свободном сос- (О

ToHfIHH, 1то может привести к загрязнению

-)тими продуктами Toчных вод в процеccc производства бумаги и картона, ITc также потребует дополнительной очистки сточных вод; высокое содержание стирола в полимере латекса затрудняет глубокую отгонку сво(5 бодного стирола из латекса, присутствие которого загрязняет сточные воды при производстве бумаги и картона и требует дорогостоящей очистки.

Цель изобретения повышение влага- 2О прочности готового материала при одновременном снижении загрязненности сточных вод.

Поставленная цель достигается тем, что бумажная масса для изготовления влагопрочной бумаги и картона, содержащая волокнистый материал, проклеиваюгцее вегцество на основе бутадиенстирольного латекса и коагулянт, B качестве проклеиваю)пего вещества содержит бутадиенстирольный лагекс с «дер е стирола 30 85(/О. Ву - эа канизованный резорцинформальдегидной или алкилрезформальдегидной смолой при соотношении латекс: смола, равном .I:0,011:0,2, при следуюгцем соотношении компонентов, мас. ",о.

Волокнистый материал 86 98,5 35

Проклеив 1 lo«!Ce ве:цество 0,5- 8,0

Коагулянт 1,0 6,0

Концентрация вулканизованного бутадиенстирольного латекса определяется по содержанию сухого остатка. Сухой остаток

fIv.,1канизованного латекса может колебаться от 28 !o, 33 мас. !о.

При вулканизации бутадиенстирольного (олимсра латекса низкомолек лярнь(ми олигомерами Hf) основе резорцинов или алкилрезорцинов и формальдегида образуются взаимопроникаю(цие сетки бутадиенстирольного сополимсра и алкилрез- или резорцинформальдегидного олигомера, т. е. бутадиенстирольный неполярный сополимер приобретает гидрофильные свойства, так как полимерная сетка олигомера, содержащая функцио- 50 нальные г уппы: р.

Н

-ОН и с= (.) гидрокснлы(а51 метилольная пронизывая неполярную сетку бутадиенстирольного сополимера, сообщает последнему

:юлярную природу, т. е. повышается гидрофильность полимера.

Одновременно наличие функциональных (гидроксильных и метилольных) групп в полимере повышает сро,,"ство;1 адгезию полимера латекса к целлюлозному волокну — гидрофильная часть вулканизованного полимера ориентируется к целлюлозе (fIG всему объему полимера), в то время как в случае модифицированного латекса взаимодействия глобул лате кса (части ц полимера ) идет только по молекулам оли гомера, находяшимся на поверхности rëoá)f:I, причем на незанятых эмульгатором площадках.

Таким образом, за счет ори-íòàöèè к :волокну ги(рофильной части Iio.lèìcðff (Ifo вс( vl), объему) на поверхности волокна создается гидрофобная зашй)ная пленка, повышак;— (цая вла гоп роч ность м атс риала.

При использовании модифицированного латекса, в силу действия стерического фактора, значительно меньшая часть гидрофильных молекул полярного олигомера ориентированы в сторону волокна.

Кроме того, за счет более эффективного взаимодействия полярного полимера с волокном в процессе технологического цикла (перекачка, перемешивание волокнистой массы и т. д.) полимер не удаляется с волокна, что резко снижает em содержание в оборотной воде, т. е. повышается степень удержания полимера на волокне и при меньшем расходе вулканизованного латекса обеспечивается получение высоких физико-механических показателей повышенной влагопрочности и гидрофобности материала — — бумаги или картона.

Техноло(ия производства влагопрочно(о картона и бумаги из предлагаемой бумажной массы неоднскратно проверена в лабораторных и производственных условиях.

Вулканизованный латекс с содержанием сухого остатка 28 — 33!, вводят в массу (сульфатная целлюлоза, полуцеллюлоза, полуфабрикат высокого выхода, макулатура и др.), концентрация которой составляе-.

1,5 5,00) : по абсолютно с) хомх. волоки;.

Расход ву,(канизовапно10 латекса оставляет 0,5- -8,0ЧО от массы абсолютно сухо1О ВО IOI(HB.

Масс) пе()смешивают извсстны "vf способом, и для осаждения вулканизованного латекса на волокне задают коагулянт (квасцы. сернокислый глинозем) с концентрацией 5-10 f() до пол,че:-1ия рН массы 4,5 5,0. Расход коагулянта составляег 1.0 -6,0,(q от масс». абсолютно сххого волокна.

Формование и сушку полотна проводят известным способом.

Пример 1. Приготовляют известным способом бумажную массу следуlollIc".î Остава, мас. / ().

Сульфатная целлюлоза 86

Вулканизованный резорцинформальдегидной cмолой б тадиенстирольный 1атекс с содержанием стирола 85 ;

971976 при соотношении латекс— смола,ра вном1:0,01 8

Коагулянт 6

Отливки картона изготовляют по общепринятой методике на аппарате Рапид-Кеттен. Сушку. отливок производят при 125 С.

В табл. 1 приведены характеристики физико-механической прочности отливок картона, полученных из предлагаемой массы.

Отливки картона, полученные из предлагаемой массы, имеют водонепроницаемость на уровне 24 ч, влагопрочность на 10О/р выше и удержание латекса на волокне на 15О/р больше, по сравнению с показателями отливок, полученных из известной массы.

Вследствие лучшего удержания латекса сточные воды меньше загрязняются.

Пример 2. Приготовляют известным способом бумажную массу состава мас. /О..

Сульфатная целлюлоза 93

Вулканизованный резорцинформальдегидной смолой бутадиенстирольный латекс с содержанием стирола 65 /ц, при соотношении латекс— смола, равном 1:0,1 4

Коагулянт 3

Отливки картона изготавливают по общепринятой методике на аппарате РапидКеттен. Сушку отливок производят при

125 С.

В табл. 2 приведена характеристика физико-механической прочности картона.

Отливки картона, полученные из предлагаемой массы, имеют водонепроницаемость на уровне 24 ч, влагопрочность на

31 /о выше и удержание полимера латекса на волокне на 22 /Овыше,,по сравнению с показателями отливок, полученных из известной массы.

Вследствие лучшего удержания латекса сточные воды меньше загрязняются.

Пример 3. Приготовляют известным способом бумажную массу состава мас. /p.

Сульфатная целлюлоза 98,5

Byëêàíèç0Bàéíûé резорцинформальдегидной смолой бутадиенстирольный латекс, с содержанием стирола 30 /, при соотношении латекс— смола, равном 1:0,20 0,5

Коагулянт 1

Отливки картона изготавливают по общепринятой методике на аппарате РапидКеттен. Сушку отливок производят при 125 С.

Характеристика физико-механической прочности картона приведена в табл. 3.

Отливки картона, получаемые из предлагаемой массы, имеют водонепроницаемость на уровне 24 ч, влагопрочность на 51 /р выше и удержание полимера латекса на волокне на 34 /р выше, по сравнению с показателями отливок, полученных из известной массы.

Вследствие лучшего удержания латекса сточные воды меньше загрязняются.

Пример 4. В промышленных условиях на

Ингурском ЦБК была проведена опытная выработка влагопрочного тарного картона из предлагаемой бумажной массы следующего состава, мас. /o.

Макулатурная масса 90,4

Вулканизованный алкилрезформальдегидной смолой бутадиенстирольный латекс, с содержанием стирола 85 /о, 25 при соотношении латекс— смола, равном 1:0,073, с содержанием сухого остатка

ЗЗ /, 5,0

Коагулянт 4,6

Характеристика физико-механической

30 прочности картона, изготовленного в производственных условиях, приведена в табл. 4.

Выработанный картон имеет влагопрочность на уровне 20 /О. удержание латекса на волокне составляет 94,3О/р.

Применение ящиков из влагопрочного

35 гофрированного картона по предлагаемой технологии обеспечивает народно-хозяйственный эффект в размере 160 — 180 тыс. р. при замене 1 млн. деревянных ящиков. Тарный картон, изготовленный по предлагаемому изобретению, может быть использован для изготовления транспортной гофротары взамен деревянной.

Для внедрения технологии производства тарного картона по пре,олагаемому изобретению требуется создание установки для подачи латекса для проклейки массы.

971976

Таблица 1

Отливки картона из массы

Наименование показателей известной предлагаемой г/м2

204

200

Масса кгс/см

10,80 — я—

10,90

10 0

1090 кПа

48,8 ч Я 1Г кгс

21,0

19,0

24

2,0 н/м

5,9

Таблица 2

Наименование показателей

Единицы измерения

Отливки картона из массы известной предлагаемой

Г/М2

202

203

Масса

11,60 кПа кгс/см

50,00 кгс

27,7

Сопротивление продавливанию (абсолютное) Разрушающее усилие при сжатии кольца в поперечном направлении

Влагопрочность относительная

Водонепроницаемость при высоте водяного столба

Н = 500 мм

Удержание латекса на волокне

Усилие расслаивания между полимером латекса и целлофа ном

СопротивлеI- èå продавливания (абсолютное) Разрушающее усилие при сжатии кольца в попе-речном направлении

Влагопрочность относительная т

Единица измерения

463

46,3

47,1

471

11, 80

971976

Продолжение табл. 2

Отливки картона из массы известной предлагаемой

24

68

7,8

2,g н/м

Таблица 3

Отливки картона из массы известной г/м

198

203

Масса

8,80 кгс

28,0

15,2

24

94,0

70,0 н/м

Наименование показателей

Водонепроницаемость при высоте водяного столба

Н = 500 м

Удержание латекса на волокне

Усилие расслаивания между полимером латекса и целлофаном

Наименование показателей

Сопротивление продавливанию (абсолютное ) Разрушающее усилие при сжатии кольца в поперечном направлении

Влагопрочность относительная

Водонепроницаемость при высоте водяного столба Н = 00 мм

Удержание латекса на волокне

Усилие расслаивания между полимером латекса и целлофаном

Единицы измерения

Единицы измерения кПа кгс/см

461

46,1 предлагаемой

9,10

468

46,8

971976

Таблица 4!

Картон из

I предлагаемой массы

Единицы измерения

Наименование показателей

340 г/м2

Масса

4,6 кпа кгс/см

Сопротивление продавливанию (абсолютное) 340

34,0 кгс

20,0

94,3

Формула изобретения

Составитель Г. Кочеток

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

Заказ 8040/14 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ 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

Разрушающее усилие при сжатии кольца в поперечном направлении

Влагопрочность относитель— ная

Удержание латекса на волокне

Бумажная масса для изготовления влагопрочной бумаги и картона, содержащая волокнистый материал, проклеивающее вещество на основе бутадиенстирольного латекса и коагулянт, отличающаяся тем, что, с целью повышения влагопрочности готового материала при одновременном снижении загрязненности сточных вод, в качестве проклеивающего вещества масса содержит бу- 35 тадиенстирольный латекс с содержанием стирола 30 — 85%, вулканизованный резорцинформальдегидной или алкилрезформальдегидной смолой при соотношении латекс:смола, равном 1:0,01 — 1:0,2, при следующем соотношении компонентов, мас. %: волокнистый материал 86 — 98,5; проклеивающее вещество, указанное выше, 0,5 — -8 и коагулянт 1 — 6.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 3874994, кл. D 21 Н 3/02, 1975.

2. Патент Великобритании ¹ 1234295, кл. D 21 Н 5/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 296845, кл. D 21 Н 3/00, 1969.

4. Авторское свидетельство СССР № 684073, кл. D 21 Н 3/00, 1977 (прототип).