Способ получения наполнителя для бумажной массы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 0 21 Э 3 И 21 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ЕНИ Данилова,А. В. Кучледователь.чно-исслетических я бунность, кл.106 кл.162 АПОЛНИТЕючающий АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 21) 3375322/29-1222 29,12. 81(7 21 Т. Н. Судаков а, Д. А,Г. И. Фишман, В. В. Лапин,менко и 3. И. Ермолаева7 Ц Центральный научно-иссский институт бумаги и Наудоватеуьский институт пласмасс им. Г.С. Петрова53) 676.1.023.6(088.8)56) 1. Иванов С. Н. Технолмаги. М., "Лесная промышле1970, с. 246-250,2. Патент США Р 391253308, 1975.3. Патент США Р 390934166, 1975 прототип) .54 (57 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯДЯ ДЛЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ, вк ЯО 1010171 А взаимодействие мочевины с формальдегидсодержащим реагентом в водной среде в присутствии серной кислоты при повышенной температуре, нейтрали.зацию полученной суспензии и фильтрование осадка, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода наполнителя и белизны бумаги при одновременном снижении себестоимости его и загрязнения окружающей среды, в качестве формальдегидсодержащего реагента используют кубовый остаток от ректификации метанола из над ." смольной воды производства мочевиноформальдегидной смолы с содержанием формальдегида 4-10, и взаимодействие осуществляют при эквимолярном Я соотношении Мочевины и формальдегида, содержащегося в кубовом остатИзобретение относится к способамполучения синтетических наполнителейбумажной массы для изготовления высококачественных видов бумаги высокой степени белизны и непрозрачности,Известны способы получения синтетических минеральных наполнителейбумажной массы (сернокислого бария,двуокиси титана) путем осаждения ихиз реакционных растворов 1,Однако минеральные наполнители, 10получаемые согласно известным способам имеют высокую плотйость (2,64,2 г/смф),что затрудняет получениебумаги малой массы 1 м, Кроме того,абразивный характер этих наполнителей отрицательно сказывается на срокеслужбы одежды бумагоделательных машин и печатных Форм. К недостаткамуказанных способов относится такжевысокая стоимость получаемых продуктов.Известен способ получения наполнителя путем полимериэации предконденсата мочевины и формальдегидав присутствии кислотного катализатора с образованием нерастворимогоорганического покрытия на поверх,ности минеральной подложки - каолина. Этот способ позволяет улучшитьоптические свойства наполнителя, егоудержание в бумаге а при введениитакого наполнителя в бумажную массу - снизить ее разносторонность,повысить ее белизну и непрозрачность 2,Однако поскольку покрытие наносит З 5ся на минеральную подложку, то получаемый наполнитель также имеет относительно высокую плотность, Дисперсность получаемого данным способомнаполнителя зависит от размера частиц, 40используемого каолина, Вследствиеэтого дисперсность имеет определенные ограничения и не может регулироваться путем размола.45Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения синтетического органического наполнителя путем взаимодействия мочевины и формальцегидсодержащего -реагента в присутствии серной кислоты при повышенной температуре, нейтрализации полученной суспензии, фильтровании осадка. В качестве формальдегидсодержащего реагента используют товарный формальдегид. При этом молярное соотношение мочевины и Формальдегида составляет от 1:1,3 до 1;1,8, Получаемый осадок может быть высушен и подвергнут размолу. Получаемый по известному способу наполнитель имеет высо кую белизну, плотность около 1,45 г/см, практически не абразивен и позволяет получать легковесные виды бумаги с высоким уровнем оптических свойств 3 .65 Однако использование в данном способе товарного формальдегида обусловливает высокую стоимость получаемого продукта, При этом указанное молярное соотношение мочевины и формальдегида не позволяет полностью связать формальдегид, что приводит с одной стороны к снижению выхода наполнителя, а с другой - загрязнению сточной воды непрореагировавшим формальдегидом.Цель изобретения - повышение выхода наполнителя и белизны бумаги при одновременном снижении себестоимости его и загрязнения окружающей средыПоставленная цель достигается тем, что согласно способу получения наполнителя для бумажной массы, включающему взаимодействие мочевины с формальдегидсодержащим реагентом в водной среде в присутствии серной кислоты при повышенной температуре, нейтрализацию полученной суспенэии и фильтрование осадка, в качестве Формальдегидсодержащего реагента используют кубовый остаток от ректификации метанола из надсмольной воды производства мочевино формальдегидной смолы с содержанием формальдегида 4-10, и взаимодействие осуществляют при эквимолярном соотно,шении мочевины и формальдегида, содержащегося в кубовом остатке,Использование в предлагаемом способе в качестве формальдегидсодержащего реагента кубового:остатка от ректификации метанола из надсмольной водь., образующейся в процессе производства карбамидной смолы, позволяетутилизировать отходы указанного производства, исключить необходимость использования товарного формальдегидаи существенно снизить вследствие этого стоимость наполнителя.Найденное молярное соотношение мочевины и формальдегида приводит кпрактически полному извлечению формальдегида из реакционного растворачто повышает выход продукта, снижаетзагрязнение сточных вод формальдегидом в процессе получения наполнителя и способствует повышению белизны бумаги,Предлагаемый способ осуществляютслецующим образом,В реактор, снабженный мешалкойи рубашкой для обогрева и охлаждения, заливают кубовый остаток от рек.тификации метанола из надсмольнойводы производства мочевино-формальдегидной смолы, содержащей 4-10формальдегида и до 1 метанола. Далее в реактор загружают мочевпну,при этом молярное соотношение мочевины и формальдегида должно составлять 1:1. Смесь нагревают до=0 1010171100 ОС, предпочтительно 70-80 С и вводят кислотный катализатор серную кислоту до рН в реакционной смеси равного 1,0-1,5.Смесь выдерживают при указанных параметрах 1,5-2 ч. Затем смесь ох 5 лаждают до 20-30 С .и выдерживают дляозавершения реакции 1,5-2 ч. Полученную суспенэию нейтрализуют щелочнымагентом (едким натром или карбонатом натрия) до рН = 6-8. Твердый белыйнерастворимый продукт отделяют фильтрованием и промывают. Полученный осадок может применяться в качестве наполнителя как во влажном, так и высушенном состоянии. Для достижения 15необходимой степени дисперсии продукт может подвергнуться размолу.П р и м е р 1. К кубовому остатку от ректификации метанола из надсмольной воды, содержащему 4 фор мальдегида, добавляют при перемешивании 90 г мочевины и реакционнуюсмесь нагревают до 70 С. Затем до-обавляют серную кислоту до созданиярН = 1,5 и выдерживают реакционную 4месь при указанных условиях 2 ч.осле этого смесь охлаждают до 20 Си выдерживают при этой температуре для завершения реакции 1 ч. По окончании реакции дозируют едкий натр в виде 30-ного раствора до рН = 6. Образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают до нейтральной реакции, затем высушивают и размалывают.П р и м е р 2. К кубовому остат,ку от ректификации метанола из надсмольной воды производства мочевиноформальдегидной смолы с содержанием формальдегида 10 при перемешивании добавляют 200 г мочевины и нагревают 40 реакционную смесь до 90 С. После достижения необходимого температурного режима добавляют серную кислоту до рН = 1,0 и выдерживают смесь при указанной температуре 2 ч. Затем смесь 45 охлаждают до 306 С, и при этой температуре реакционная смесь выдерживается для завершения реакции 2 ч. Далее для нейтрализации серной кислоты в суспензию образовавшегося бе О лого нерастворимого продукта вводят раствор карбоната кальция до рН8,0. Образовавшийся осадок наполнителя отфильтровывают, промывают и при влажности 65-70 используют в ка честве наполнителя бумажной массы.В табл. 1 приведены результаты определения выхода продукта и характеристика образующихся в процессе получения наполнителя сточных вод при различном соотношении мочевины и формальдегида по предлагаемому способу и прототипу. Приведенные данные покаэывают,что предлагаемый способ получения на полнителя позволяет увеличить его выход на 10-25, значительно снизить загрязненность образующихся в процессе производства сточных вод непрореагировавшим формальдегидом и другими органическими веществами. При этом одновременно в процессе получения наполнителя по предлагае-. мому способу происходит утилизация отходов производства карбамидных смол.Получаемый согласно предлагаемому -пособу наполнитель имеет низкую плотность (1,45-1,6 г/см), высокие показатели белизны (88-96 по лейкометру Цейса) и маслоемкости (90- 120 г/100 пигмента) .В зависимости от степени размола средний размер частиц наполнителя 2-20 мкм, удельная поверхность 25- 40 г/м 2Введение наполнителя в бумагу и изготовление ее осушествляется по общепринятой технологии.П р и м е р 3. Полученный по предлагаемому способу наполнитель (пример 1) вводят в количестве 10 в бумажную массу, состоящую иэ размолотой беленой сульфитной целлюлозы, добавляют 1 канифольного клея, 2 сульфата алюминия и обычными приемами в лабораторных условиях изготавливают бумагу. Далее оценивают степень белизны и непрозрачности полученной бумаги.Результаты определения приведены в табл. 2.Ввиду различия исходных волокнистых полуфабрикатов с использованными по прототипу и аппаратурного различия определения степени белизны и непрозрачности оптическую эффективность наполнителей, получаемых по известному и предлагаемому способу, оценивают по.величине приращения показателей белизны и непрозрачности относительно исходной ненаполненной бумаги.Показатели оптических свойств опытных образцов бумаги приведены в табл. 2.Как видно иэ данных, приведенных в табл. 2, введение в бумажную массу наполнителя, полученного по предлагаемому способу, повышает белизну бумаги на 4,3, тогда как по прототипу - на 2,6.Предлагаемый способ позвопяет увеличить выход продукта при снижении его себестоимости в 8-10 раэ.Кроме того, способ получения напол нителя обеспечивает утилизацию отходов производства карбамидных смол и в то же время приводит к снижению, загрязнений сточных вод непрореагировавшим формальдегидом.1010171 Та блица 1 Соотношение мочевины к формальдегиду,моль/мольпо предлагаемому по прототипуспособу1: 1 1 ; 1,3 Показатели 1 : 1,6 Выход наполнителя по отношению к исходному содержанию формальдегида,В 200 180 150 Содержание в сточной воде,г/лОрганических вешеств 2,6 23,7 19,2 10,4 3,7 0,6 ФормальдегидаМетилольных групп 14,3 1,0 5,5 Т а б л и ц а 2 Непрозрачностбумаги, В Белизна бумаги, ЪВариант По предлагаемому способу Без наполнителя 88,8 77,8 С введением наполнителя 7,5 96,3 4,3 82,1 По прототипу 79,2 92,7 Без наполнителя С введением наполнителя 7,2 86,4 2,6 95,3 Коррек ор Ю. Макаренко Подписное Степень приращения белизны бумаги за счет введения наполнителя, Ъ Составитель Л. ЛукашевичРедактор Е. Лазуренко Техред Т,Маточка Заказ 2419/15 Тираж 382ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауцская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тепень приащения нерозрачности умаги за чет введения аполнителя,%