Способ изготовления упаковочной бумаги и картона

(54) СПО БУМАГИ И (57) Изо лозно-бу воляет с артон При аги ила и Каарло локнис связующелотна и ные мешки.ть, 1974,полни серпенти с разме честве 2 20 табл,ССИОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ПИСАНИЕ(72) Сеппо Сакари ЙоунМатти Юхани Саари (Р)(56) Сушкова Н.Д. БумажМ.: Лесная промышленнос. 19-41. С 1) 4 П 21 В 3/00, 1) 21 Н 3/66 РЕТЕНИЯ СОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПАКОВОЧНОЙ КАРТОНАбретение относится к целлюмажной промышленности и познизить себестоимость бумаги а при сохранении их качестизготовлении упаковочной картона путем подготовки той массы, введения в нее го и коагулянта, отлива по- сушки в волокнистую массу ельно вводят наполнительФормулы (ОН 4 МГ 3(Б 1")3 ром частиц 1-40 мкм в коли- ,3-107 от массы волокна,1 51 1435160 Н родоп:+ ц Глбл. 2 Испытание Состав и свой твлбумаги Поглощение эенргии растяжешш, Дж/м: в продольномнаправлении (л) 00 87,0 107,0 100 93,0 88,0 8510 поперек волокон 85 эО 7610 100 88,0 96,0 71,0 100тносцтельные технические реэультаты испытаниябумаги Испытание на Рециркулированприборе Гьюрлей, ная масса, 7,сИспытание Общее количество Клей, 7 Квасцы, 7 серпентина, Х.1 К 1 2,32 4,76 10,1 Серпентин, 7 сеточной стороне 92,2 93,9 91,8 97,1 верхней стороне 104,8 сеточной стороне 105,4 97,1 100 верхней стороне 101,3 98,4 94,1 98,8 Толщина, мк Плотность, г/см 102,5 104,5 Состав и свойствабумаги Водовпитывающая способность(по прибору Кобба), г/м (СоЬЬ ) некаландрированная на: капандрированная на: Каландрированная бумага тмасса 1 м (агапиваде), г/м 100 94,7 100 99,6 100 96,8100 95,4 100 97,6 100 96,5 100 101, 1 Таблица 161435160 22 21 родолхецие табл.1 6 Испытание Состав и свойствабумаги кз К 1 К 2 92,3 82,1 127,9 73,7 102,4 112,2 106, 1 Размерная стабильность, 7 100 93,3 100 125,0 на сеточной стороце 80,0 113,3 на верхней стороне 50,0("1 Тальк, 7 Свойства 5,5 ,3 5,5 7,0 8,311 асса 1 м (дг.цпцмре),/л 100 95,3 95,0 100 104,5 103, 1 Воздухостойкость цоГьюрлею), с 00 106,7 133,3 100 90,9 86,4 Прочность ца разрк,цк ки/м: 91,8 100 92,3 95,4 93,0 90 фО Э 1 9 100 95,3 100,3 100 поперек волокон Нероховатость (по Бецдстену)мл/миц Воздухопроницаемость, мл/мицЖесткость, мн,м (вХа)Светонепроцицаемость, 7,Сопротивление надрьву, мН (ПВ) Закручивание концов булюаги, мм: Сцепление в состоянии покоя, 7 Прочность ца разрнц, кН/и %Ю/тп)кУдлинение, 7. в продольном направлении 100 100 8, 2 100 120,9 100 84,2 100 101 к 6 ,1 00 108, 2 100 97,0 102, 3 105, 3 101 8 110,2 106,1Свойства 5 5 7 О 8 3 5,5 7,0 8,3 в продольном направлении 100 98,0 88,4100 100100 96,3 95,4 100 100и 96,4 поперек волокон 94,2 100 95, 3 94,7 100 90,9 92,4 100 93,1 . 89,7 100 100 92,692,6 100 на верхней сторонена нижней стороне В Степень белианы, Х100 102,4 101,7 100 100 102,2100 98,4 99,8 100 95,1 100 Толщина, мкПухлость, смз /г 100 103,3 100,0 100 98,7 100 Жесткость, мН м 84,0 100 78,6 100 89 э 3 86 э 7 83,391,7 88,0 в продольном направлении 100 100 78,6 поперек волокон 97 ф 0 103,0 97,8 97,8 100 97 6 92,6 100 100 100 104,4 100 на верхней стороне на нижней стороне Сцепление в состояниипокоя, Е: 100 98,4 100 100 100 96,5 на верхней стороне 100 100 . 96,6 98,3 100 100 на нижней стороне 100 123,2 150 100 127,3 150,9 Зола, ь Сопротивление надрыву, мН: Сопротивление продавливания, кПа Водовпитывающая способность, г/м 2 (СоЫ.): Светонепроницаемость, Х Трение (сцепление) придвижении, 7. 100 104, 2 88,5 88,5 106,2 103,5 100,1 99,8 104,4 10100 101,3 97,4 90,9 104,8 Удлинение, Е 100 114,3 128,6 Поглощение энергии растяжения,Дж/м 2 100 103,7 125,9 109,3 120,4 Сопротивление продавливанию,кПа 101,5 100 106,21 00 100 98,5 89,2 78,9 84,2 78,9 96,2 100 107,7 100 100 93,3 100 100 102,6 103,6 162,9 232,1 137 Прочность внутренних связей,мН 100 203,6 П р и м е ч а н и е. Абсорбция серпентина оказалась очень высокой - в целом 94,4 Х. Составитель О. Маслаченко Техред М .Моргентал Корректор Л. Пилипенко Редактор М. Келемеш Заказ 5568/59 Тираж 348 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Зола, 7Серпентин, ХМасса 1 м г/м Прочность РСТ, мН Прочность ССР, мНПрочность, БСТ, мИИзобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к изготовлению упаковочныхвидов бумаги и картона,5Целью изобретения является сни-.жение себестоимости бумаги и картонапри сохранении их качества.Сущность изобретения заключаетсяв том, что при изготовлении упаковочной бумаги и картона в волок-нистую массу дополнительно вводятнаполнитель - серпентин формулы1 ОН) .ИГ з(МР)с размером частид1-40 мкм в количествй 2,3-10% от 15массы волокна.На беспримесной стадии серпентиннаходится в форме моноклинного, скры-, зываемым сеточным силикатам и обычно, тальк. Сетка серцецтица образуется из 30одного кремниевого четьрехграццогослоя, отрицательный заряд которогонейтрализуется слоем брусита. На каждый ион магния тальк имеет на двагидроксильных иона меньше, и, таким; образом, слой брусита принимает дополнительный положительный заряд,который цейтрализуетсл с помощью другого гексагонального слоя кремниевогочетырехгранного слоя, 40Еогда серпецтиц дробится и измель, чается, положительные заряды создаются, стороны, тальк остается почти нейт, ральным или теряет свой заряд в от" 45стое и может легко оставаться гидрофобным. Ерайце высокая способность кскольжению талька определяется двумявозможными плоскостями скольжения.Серпентин облапает меньшей способ 10костью к скольжению, поскольку онимеет только одну плоскость скольжения. Спас.обность к скольжению является преимуществом, если бумага подвер ,гается глянцеванию, цо во многих слу чаях она может также быть недостатком,если бумага используется для изготовления сложных изделий, таких как различная упаковочная продукция, Благодаря своей мягкости, серпецтиц це повреждает и це царапает машины ни в процессе каландровацця , ци при сушке.Волокна в бумажной массе имеют отрицательный Е-потенциал, тогда как Е-потенциал серпентина является положительным+10 мВ), Эта особенность является очень важной в связи с использованием его в качестве наполнителя, поскольку серпентин легко присоединяется к сетке волокна. В этом случае серпентин также связывается с мелким волокном. Таким образом, фильтрующий эффект сетки волокна, который удерживает частицы наполнителя, теряет свою важность в отношении удерживаемости. Серпентин имеет также кристаллическую форму, которая обладает преимуществом в отношении удерживаемости. При использовании в качестве наполцителя сернентин не нуждается в дополнительных химических веществах для того, чтобы прилипнуть к поверхности волокна.Прилипание серпецтина к поверхности волокна усиливается благодаря исключительно высокой удельной поверхности серпентица, которая изменяется от 50000 до 500000 см 2 /г в зависимости от типа, и благодаря высокой пористости серпентина. Высокая температура плавления (около 1400 С) серпентина и тот факт, что оц постепенно расплавляется от жидкого состояния пока кристаллическая вода испаряется, обеспечивает хорошие огнеупорные свойства бумаги, которая заполнена или покрыта серпецтнцом. Пористость серпецтица позволяет также использоватьпоглощающие тепло добавки.Одним из преимуществ серпентина является его гидрофильность, которая приводит к легкому разделению, что опять же помогает в обработке мице- ральных ингредиентов, Ероме того, мягкость серпентица делает возможным использование размера крупинок, большего, чем при обычных наполцителях, большой размер крупинок серпентина увеличивает прочность и, таким образом, уменьшает курлатинировацие, например, конвертцой бумаги.П р и м е р 1, Сульфатцую небе- леную сосновую целлюлозу измельчают в дисковом рафинере, После измельчения рН волокнистой массы (обычно около 9) уменьшают приблизительцо до 6,5посредством серной кислоты, Затемдобавляют квасцы в количестве 0,8 ьот объема волокнистой массы. Во вса 72 25 сывающую сторону лопастного насосадобавляют клеевую массу - гидрофобныйклей из талловой смолы. Доза клеясоставляет приблизительно 0,2 Е отобъема волокнистой массы. Серпентин,который подают в лопастной насос,имеет распределение зерен в пределах100 ь - 20 мкм и 60 ь - 10 мкм, Диспергирующие агенты не используются.Серпентин используют в количестве от0 до 6,5 Х объема волокнистой массы. 15Иасса полученного картона составляетпримерно 125 г/м, плотность - 600650 кг/м, пористость (Гарли) 20-30 с.Скорость привода на сетке составляет порядка 60 м/мин, а давление влажного сжатия - 50-60 кг/см.Способ измельчения(ИБ), м 1 ьОбъем измельчения,кВтч/тСтепень измельчения,град, размола 23в бассейне машины (ка 7 23в напорном ящике ка 7 25Степень измельчения пульпы была З 0высокой.В табл. 1-5 приведены данные поразмолу целлюлозы.П р и м е р 2, Изготовление мешочной бумаги.35В качестве исходного материала используют обычный состав, в которомколичество.рециркулирующей целлюлозысоставляло 10-40 Е.В качестве абсорбента используютполимин БК(ВАБГ) (0,153) и другие вещества - квасцы, кислоту, клей икрахмал,В табл, 6-10 представлены данныепроцесса. 45, Использование серпентина обеспечивает явную экономию энергии, расходуемой на сушку, что выражается вуменьшении расхода пара и понижениидавления пара (см. табл, 8) .50понижение давления пара (испытания 0-6) от 2,12 до 1,98 и (испытания 7-10) от 2,10 до 1,89 кПа создаетпотенциальную возможность повьппенияпроизводительности бумагоделательноймашины при условии, что в сеточнойи.прессовых частях бумагоделательноймашины обеспечивается удаление водыв достаточной степени. В табл. 9 предс.тавлены данныеабсорбции серпентина в целом (общийпоказатель абсорбции 90,2 ь).В табл. 11 представлены результатыиспытаний на.трение и прочность внутренних связей (1 ВБ),Значения трения измерялись с использованием наклонной плоскости.Например, при измерении с использованием наклонной плоскости и с учетомколичества рециркулирующей целлюлозыйспользование серпентина в количестве 67. обеспечило улучшение значениятрения в диапазоне от 2 до 3,57 Вовсех Случаях прочность внутреннегосцепления при использовании серпенти"на была улучшена (испытания 1-6 и7-10 Ь) .В табл, 12 и 13 отражены относительные технические характеристикиполученной бумаги.На основе технических результатовиспытания бумаги (табл. 8) можносделать вывод, что многие технические характеристики, важные для упаковочной бумаги, выше, чем в случаебез добавления серпентина.Например, лучшими являются такиехарактеристики, как размерная стабильность сопротивление надрыву,светонепроницаемость, воздухопроница"емость, плотность и трение (верхнейстороны о верхнюю сторону). Остаютсяпочти неизменными такие свойства, какжесткость, эакручиваемость концов иводовпитывающая способность (по прибору Кобба), Чуть хуже такие характеристики, как прочность на разрыв,нагрузка удлинения - растяжения ипоглощение энергии растяжения, однакоэти свойства.не являются, важными дляупаковочной бумаги.П р и м е. р 3, Изготовление оберточной бумаги.В качестве исходного материалаиспользуют обычную целлюлозу дляоберточной бумаги (20 БК). Количествоклея составляет 1,2 Х, квасцов 2,5 ь,Бумага лощеная. В качестве абсорбента используют полимин ЯК(ВАБГ)в количестве 0,2 ь,В табл. 14 отражены данные процесса (целлюлоза для получения оберточной бумаги 20 БК).В табл. 15 представлены данные ораспределении размеров частиц исполь"эованного серпентина.,результаты испытаний бумаги,Для сравнения изготавливают оберточную бумагу с тальком в качестве,наполнителя. В качестве исходного ма:териала используют волокнистую массу,для упаковочной бумаги 20 БК и те жехимикаты, что и раньше, а полученнуюбумагу суперкаландрируют. Грануло Ометрический состав талька бып идентичен гранулометрическому составу серпентина,В табл. 17 суммированы относительные технические результаты испытания 5бумаги.В большинстве случаев результатысравнения между серпентином и талькомидентичны, однако некоторые технические характеристики бумаги лучше в слу-Очаеиспользования серпентина. Идентичными также являются такие свойства, как прочность на разрыв, поглощение энергии растяжения и сопротивлениенадрыву. Серпентин обеспечивает 5лучшее сопротивление продавливанию,значительно улучшает такое свойствобумаги, как воэдухостойкость, а также такие характеристики, как светонепроницаемость, трение или сцепление Ои выход конечной продукции. Талькобеспечивает чуть более высокую степень белизны по сравнению с серпентином,Серпентин обеспечивает улучшениеи повышение таких свойств бумаги,как размерная стабильность, сопротив,ление надрыву, светонепроницаемость,воздухопроницаемость, сцепление илитрение, сопротивление продавливанию, 10воздухостойкость, и выхода конечнойпродукции по сравнению с тальком.П р и м е р 4. Изготовление оклеечной крафт-бумаги и бумаги для гофрированного слоя. 45В качестве наполнителя в оклеечнойбумаге, оклеечной крафт-бумаге и бумаге для гофрированного слоя используют серпентин,В качестве исходного материала ис-,фОпользуют специальную целлюлозу (18 Ж)выбранную таким образом, чтобы заключение о пригодности серпентинабыло сделано на основе наиболее существенных свейств бумаги.В качестве крахмала испольэоваликрахмал СОКАСБМ в количестве 27,а для более эффективной абсорбции: в качестве абсорбента испольэовалиРОЬУМ 1 ИБК (ВАБР) - в количестве 0,271В табл. 18 представлены данныепроцесса (целлюлозы для оклеечнойбумаги 18 БК).Б табл. 19 представлены данные ораспределении размеров частиц серпентина, количество которого лежало вдиапазоне 0-97 (продолжительностьвсех циклов испытаний составляетнесколько недель, а приведенные значения Выведены, как средние из множества циклов испытаний).В табл. 20 представлены сравнительные технические характеристикиполученной бумаги.Как видно иэ табл. 20, предложенная бумага отличается превосходнойабсорбцией (свыше 907), крайне высокими значениями прочности внутреннихсвязей. Получены хорошие показателиудлинения и прочности ССТ, БСТ иСИТ-ЗО, т,е. параметров, существенныхдля оклеечных сортов бумаги и бумагидля гофрированного слоя, Сопротивление продавливанию остается на оченьвысоком уровне. Удовлетворительныпоказатели прочности на разрыв и поглощение энергии растягивающих напряжений,На технические характеристикибумаги влияние оказывает положительное иэмельчение целлюлозы. Статистическая обработка результатов показала, что. дополнительное иэмельчениепозволяет повысить показатели плотности, прочности внутренних связей,СИТ и проницаемости для воздуха.Формула изобретенияСпособ изготовления упаковочной бумаги и картона включающий подго" товку волокнистой массы, введение в нее связующего и коагулянта, отлив полотна и сушку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения себестоимости бумаги и картона при сохранении их качества, в волокнистую массу дополнительно вводят наполни- тель - серпентин формулыс размером частиц 1-40 мкм в количестве 2,3-107. от массы волокна.Та блина Лнализ образцов напорного ящика Волокна,г/лОбразец Удерживающая Консистенция, Зола, Серпентин, среда, 7 г/л 7. г/л 0 11,45 0,550 4,18 0,015 Таблица 2 Анализ водных образцов на сетке Образец Удерживающаясреда, 7. Консистенция, Зола,г/л 70 0,60 0,15 0,87 0,402 0,468 Таблица Удерживание на сетке бумагоделательной машины Удержаниеволокна, 7. Образец Твердые частицы, Удерживающая86,4 0 87 О 79,2 87,1 0,015 35 Таблица 4 Физические и химические свойства картона бжатие, 120 сг/м 2 Плотерпен- Порисин, 7 тость1435160" 1 О Таблица 5 Связь,Лж/м Ра тяженце,Прочность наразрыв, мН ХБ РБ КБ РБ КБ РБ КБ РБ О/О 154 66 28 262 1/6 85 36 Испытание 10 10 Ф 40 40 0,15 40 10 1 0 э 40 Рн:мер частиц,мкм-20 -15 55 45- 10Образецсерпен: тин, 7 Прочностьна растяжение,кН/м Н ханцвские свойства образцов картона Поглощениеэнергии прирастяжении,Дж/м 1,6 3,2 140 136 1230 1240 1,9 3,9 160 145 1240 1435 Таблица 6Испытание Серпентин, Полимин БК, Рециркулирующая 7 7. .целлюлоза, % Таблица 7 Распределение размеров частиц серпентина14 1 "1 60 Таблица 8 Испытание Расход пара Давлепе Зола, 7,пара, кПа Нропэ ваРецирку- лируюшая дительность,ТН/ЧгК ТН/ч ТН/ТН целлвл за,7,6 8,1 10 Таблн алансированны условия в мокрой части бумагоделательной машинь мин ЯК7 0,73 1,92 0,256 8,60 2,28 О,16 22 86,7 68;6 09 Сбалансированный раскоп пара 15,48 2, 15 14,15 1,98 15,10 2, го 14,98 2,06 13,99 1,93 13,00 1,89 172,4 172,5 171,9 172,7 174,6 174,4 175,2(егапппаее), г/м 2 100 97,0 99,0 100 98,5 98,.3 101,0 Удлинение, 7: в продольномнаправлении поперек волокон 100 105,0 86, О 100 Прочность на разрыв, кН/м: в продольномнаправлении поперек волокон 100 80,8 88,0 100 Сопротивление надрыву, мН (вИ): в продольномнаправлении поперек волокон 100 101,0 121,0 100 8 110 109 фО 127 фО 100 76,0 119,0 100 Сопротивление продавливанию, кПа100 85,0 100,0 100 85,0 85,0 80,0 105,0 101,0 96,0 Испытание на прибореГьюрлея (воздухостойкость), с Испытание на прибореКобб Лингера (масловпитывающая способность), г/квм Испытание7-8