Способ изготовления бумаги

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик971968(51) М. Кл.Р 2 Р 3/00 Р 21 Н 3/66 Государственный комитет Опубликовано 07.11.82. Бюллетень Ъе 41Дата опубликования описания 17.1.82(53) УДК 676 .023.7 (088.8) по делам нзооретеннй и открытий(72) Авторы изобретения Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ 1Изобретение 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 4,31 .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 нейтрали 2зовать 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 соголасно 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.:1.(юмини 51, ( резкому умсньшению КОличестиаИдок(пльных групп, способных к образова;ио водороднь(х связей с целлюлозой. Вследствие этого уме(ьпается возможность образования тр(хмсрных структур типа целиюлэпос во.окно - гидроокись алюминия цсллюлознос волоки). В результате из всей ввсдсной добавки В образовании поЗереч(ЫХ СБ 5(ЗСЙРИНИМс 1(3 Т Учс(СГИС ЛИШЬ НЕООЛЬПая СЕ ссСТ.,Ч:5 СОЗдаиня НЕОбХОдИМОГО кличества 1(неречных связей общее содерканпс добавки солей аломиния в бумажной )(а(с( О(ру 1 высоким 12)- О (в (ля длюми- (3(с( 1(а 1 Р и 1 И Х.(ОРИДа а. К)МИ НИ 51 В ЩЕЛОс )с) срс;с н 10- - 1 О",в су(1 ьфс 1 та ал(0п(ия 13 кислой среде, где возможость образования (юсрсчных связей сщс пи)ке). Скоростьро 1 СКсНИ 1 (СГИДРЭТЭЦИИ ОКН(.И аЛЮМИНИ 51 ЗЭВИ сГ Ог Очсь многих факторов (тсмперату, в)(Мсни, коцс(гтрации, кислотости сре,(ы), что делает процесс получения бумаги Гр, дноконтрол и рх емыэ( В производственных условиях и может привести к неудовлетворительной воспроизводимости механических характеристик получаемой буатаги.Применение Гсл) аморфнойи роокиси железа взамен солей алюминия позволяет у(Гранить указанные недостатки.Гель аморфной гидроокиси железа (ге" ), называемый также фсррогель, существует в среде с рН более 3,5 в виде полимерного сое(п(ия сзрхкт)рОЙ формхлыОР ОН ОН1-10 - Ее-О-ЕеО-Ге-ОНН 0 Е)2 О н,о110 лимсрная форма феррогеля содержит большое количество воды, которая по характеру связи делится на три типа: слабо связан(уо сорбционную воду, придающую гидро- окиси железа свойства, присущие гелю, коордЭцио 0 связанную воду и химически (Вязан(ую воду. Сорбционная вода удаляет(,; до 80"С, координационная - от 80 зо 200 С, х.Мическая от 200 до 300 С. Удалсшц 1:ослсд(шх двух типов вод в про све(.Е С,1 КИ В ПРИСУТСТВ)И ЦЕ.)10)(С(ЗЫ ПРИ- водит к псрсзаклк)чению освобождающихся сВязей идроокиси и ВОды па св 5(зи Гидроокп с (1 и 1 1 д 13 0 и с и.1 ь н и х Г Р У и ц с(1(1 О.1 0 и ы .Агом железа. В отличие от атома эл(ом 3 ния, меся незаполненную 3(1-орбита ь, которая при формировании 1(дроокис( удерживает дополнительно еце одну молекул 3 во- (Ы.В (роцсссс д шкп эта координационгн) связан(гая вода удаляется, а 3(1-орбиталь атома железа перекьпочастся на удержание близ)ас 0.1ск(нньх Ги,(РОксиг(ьных сВЯзсй цсл - .олозы. В результате кроме гидроксильных рупп гидроокиси железа (аналогично гид(к)ксильным группам гидроокиси алюминия) в образовании связей с целлк)лозой принимает учас(ие в случае геля гидроокиси железа еще и 3(1-орб 3 таль. )То свойство геля гидроокиси железа новыаст эффективность ее использования в качестве связующего при получении различногс вида бумаг и картона, причем для достижения высоки: механически.( характеристик можно ограничиться введением небольших (0,05- - 2/О) количеств геля аморфнои гидроокиси железа. ПримеНЕНИС МЕНЬШИХ КОЛИЧЕСТВ СВЯЗУЮЩЕГО ( 0,05(55не приводит к существенному увели епию прочности, применение добавок более 2(о ухудшает удсрживаемость гидроокиси железа.Таким образом, аморфная формаидроокисиферрогель содержит координацио(в но связанную воду и большое количество Гидроксилыых групп, способных образовывать водородные связи с гидроксильными группами неллолозы. При этом возникают трехмерные структуры типа целлюлоза гидроокись железацеллюлоза, 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 5,57. 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 Геля гидроокиси железа при отливке составляет 96 10 ГР/ чтоозволяст без затруднений использовать оборотные воды.В процессе хранения или при искусственном старении свойства бумаг, содержащих гидроокись, железа, изменяются незначительно.Осуществление способа.Небеленую сульф(3 тнуо ц(ллюлозу марки Ж(ГОСТ 6501-73) размалывают до О 111 Р и В нос(1 чсе(ну(0 Оума)кну(0 х(ассу ВВО- дят гель гидроокиси железа, полученный известным способом при раскде 0,5- 2",/, в гересчете на Ее О к массе абсолютно сухих волокон. После введения феррогеля р) Массы находится в пред(лах 5,5 в -7,0. Введение геля аморфной гидроокиси железа может быть осуществлено в любой точке технологического процесса до отлива бумаги. Отлив бумаги, сушку и ее термообработку ведут известным способом.Однозременно провели (получение бумаги известным способом с добавкой 2,5 Ос алюмината натрия на целлюлозе той же марки 1 Ж) .В таблице приведены рсзультать испытаний.971968 Ьумага полученная по предалагаемочу способу при бездобавок Показатели полученная по прототипу 0,05 х; рн=7,0 Масса 1 м 2 отливки, г 75 75 75 Разрывная длина в сухом состоянии, м 8900 8000 6600 10300 10100 10500 Сопротивление излому, число двойных пере- гибов 2250 2200 1500 2050 1100 1300 Влагопрочность,4 8,3 8,7 8,0 й,о 9,1 2,1 формула изобретения Способ изготовления бумаги путем раз мола целлюлозы, введения в бумажную массу неорганического связующего, отлива полотна, сушки и термообработки его, отличаюи 4 ийся 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 А. Ференц Заказ 8040/14 Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 45Как 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 количестве0,05 - 2 о/, от массы абсолютно сухой целлюлозы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1141876,кл. 55 1 11/01, 1962.2. Авторское свидетельство СССР679690 кл. 0 21 Н 3/66, 1977 прототип) .