Способ размола целлюлозосодержащего волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 012 б 9) 21 01/ ЕИЗ НИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТО РСКО ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленно-. сти(54) СПОСОБ РАЗМОЛА ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО ВОЛОКНИСТОГО ПОЛУФАБРИКАТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ(57) Изобретение относится к раэмолу целлюлозосодержащих волокнистых полуфабрикатов - целлюлозы и древесной массы Изобретение относится к размолу целлюлоэосодержащих волокнистых полуфабрикатов - целлюлозы и древесной массы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве различных видов бумаги.Цель изобретения - интенсификация процесса при сохранении качественных показателей бумаги.Согласно предлагаемому способу волокнистую массу подвергают механической обработке, например, в дисковых мельницах или роллах в присутствии каолина, модифицированного канифольным клеем, или поли-(й,й-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлоридом, или катионным полиакрила-,при производстве различных видов бумаги и позволяет интенсифицировать процесс размола при сохранении качественных показателей бумаги. Волокнистую массу подвергают механической обработке, например, в дисковых мельницах или роллах в присутствии каолина, модифицированного канифольным клеем, или поли-(й,й-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлоридом, или.катионным полиакриламидом, или смесью канифольного клея с поли-(й,й-диметил)-3,5 метилендиперидиний хлоридом, или смесью сополимера стирола и итако новой кислоты с полиф,й-диметил)-3,5. метиленпиперидиний хлоридом, при содержании модифика- Ф тора 0,01-1,00 от массы каолина, при этом модифицированный каолин .берут в количестве 0,5 - 10,0 от массы абсолютно сухого волокна. 2 табл.Ф Фе мидом, или смесью канифольного клея с поли-(й,й-диметил)-3,5 метиленпиперидинийхлоридом, или смесью сополимера стирола и итаконовой кислоты с поли-(И.й-диметил)- 3,5 метиленпиперидиний хлоридом при содержании модификатора 0,01-1,00 от массы каолина, при этом модифицированный каолин берут в количестве 0,5-10,0 от массы абсолютно сухого волокна (а.с.в.),Каолин в процессе размола выполняет не только абразивную, но и коллоидно-химическую функцию, связанную с нейтрализацией радикалов (зарядов), образующихся при разрыве связей в макромолекуле целлюлозы с лоявлением микрофибрилл, Первичные микрофибриллы, имеющие заряд, 1601264противоположный заряду поверхности целлюлозного волокна, весьма неустойчивы и ликвидируются за счет электростатическихсил на прежнее место в волокне, Для дальнейшей фибрилляции требуется дополни- -5 тельная энергия, способная разъединитьмикрофибриллу от волокна на расстояние, превышающее радиус кулоновского взаимодействия,Для стабилизации образующихся микрофибрилл, что равнозначно повышению эффективности размола, целесообразнопроводить размол в присутствии веществ, способных нейтрализовать заряд на микрофибрилле или базовый заряд поверхности волокна.Модифицированный наполнитель, полученный путем предварительной обработки веществом анионного или катионноготипа, а также обработкой наполнителя - каолина этими веществами, но в различнойпоследовательности, с образованием бинарных поверхностных ассоциатов, обладает большим сродством к целлюлозномуматериалу и, в зависимости от количестваэтих веществ на наполнителе, несет различный объемный заряд,При введении модифицированных наполнителей в бумажную массу для размолапроисходит взаимодействие поверхностейфибриллирующейся целлюлозы и наполнителя с нейтрализацией зарядов фибрилл, что равносильно сокращению времени размола, т.е. повышению эффективности размола. Снижение времени размола приводит к улучшению некоторых показателей качества бумаги.В связи с тем, что при размоле зарядповерхности волокон накапливается, для нейтрализации заряда требуется модифицированный наполнитель с объемным зарядом, эквивалентным заряду поверхности целлюлозы с определенной степенью помола, Соответствующий заряд поверхности наполнителя устанавливается за счет степени модифицирования катионным или анионным полиэлектролитом, а также их смесью, изменяющейся от 0,01 до 1 по отношению к наполнителю, Дополнительно общий объемный заряд, необходимый для нейтрализации заряда поверхности целлюлозы, устанавливается изменением массы модифицированного наполнителя, изменяющейся от 0,5 до 10 от массы а,с.в.П р и м е р 1. Волокнистую массу из сульфатной хвойной беленой целлюлозы (СФА) размалывают в дисковой мельнице с добавкой модифицированного канифольным клеем наполнителя - каолина в количестае 0,5 от массы а,с.в, до конечной 101520303540 45 50 55 степени помола, равной 60 ШР. Время, необходимое для размола указанной степенипомола, составляет 15 мин. При этом модифицированнь 1 й наполнитель получают предварительной обработкой суспензиикаолина соответствующим количеством модификатора лри скорости ротора мешалки5000 об/мин в течение 30 мин. Содержаниемодификатора составляет 0,01 от массыкаолина. Используют канифольный клей сконцентрацией 15 г/л, Модифицированныйнаполнитель добавляют .в виде суспензииконцентрацией 50 г/л,Концентрация волокнистой массыпри размоле составляет 3, После размола до 60 ШР изготавливают бумагу массой60 г/м 2.Сравнительные. данные по размолу ипоказатели качества бумаги приведены втабл, 1,П р и м е р 2. Размол СФА хвойнойцеллюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 0,5 О, от массы а.с.в. модифицированно-го канифольным клеем наполнителя,содержащего 0,1;6 модификатора от массыкаолина, Время размола до 60 ШР составляет 15 мин.П р и м е р 3. Размол СФА хвойнойцеллюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 0,5 от массы а,с.в. модифицированного канифольным клеем наполнителя,содержащего 1% модификатора от массыкаолина, Время размола до 60 ШР составляет 12 мин,П р и м е р 4, Размол СФА хвойнойцеллюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 5; от массы а.с.в. модифицированногоканифольным клеем наполнителя, содержащего 0,017 О модификатора от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет15 мин.П р и м е р 5. Размол СФА хвойнойцеллюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 5 ф от массы а,с.в, модифицированногоканифольным клеем наполнителя, содержащего 0,1% модификатора от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет15 мин.П р и м е р 6; Размол СФА хвойнойцеллюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 5 от массы а.с.в. модифицированногоканифольнымклеем наполнителя, содержащего 1 модификатора от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет12 мин,П р и м е р 7. Размол СФА хвойнойцеллюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 10,6 от массы а.с,в. модифицированногоканифольным клеем наполнителя, содержащего 0,01 модификатора от массы каоли 1601264на. Время размола до 600 ШР составляет 15 мин.П р и м е р 8. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят с добавкой 10% от массы а;с,в, модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 0,1 модификатора от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет 15 мин.П р и м е р 9. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят с добавкой 100 от массы а.с,в, модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 1 модификатора от массы каолина, Время размола до 60 ШР составляет 12 мин.Данные по примерам 1-9 приведены в табл. 1 в сравнении с известным способом, где в качестве добавки используют немодифицированный каолин в количестве 0,5-10 от массы а.с,в. Размол проводят в условиях примера 1. В контрольном опыте приведены данные по раэмолу СФА хвойной целлюлозы в отсутствие добавок,Из данных табл, 1 следует, что использование модифицированного каолина приводит к снижению времени размола на 6-37 при сохранении качества бумаги,Увеличение содержания модифицированного каолинадо 15 от массы а.с.в. приводит к снижению показателя прочности до уровня известного способа, при этом наблюдается большой промой наполнителя, но время размола при этом сокращается на 18.П р и м е р 10, Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 0,5 от массы а.с.в. модифицированного наполнителя, содержащего 0,1 по отношению к каолину модификатора. В качестве модификатора используют полиэлектролит - поли(й,й-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлорид(ВПК). Время размола до 60 ШР составляет 10,5 мин.Указанный полиэлектролит вводят в суспензию каолина в виде водного раствора концентрацией 2,5 г/л. Подготовку модифицированного наполнителя проводят аналогично примеру 1. После размола волокнистой массы в ролле изготавливают бумагу массой 60 г/м и испытывают ее.П р и м е р 11, Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 5 от массы а,с.в, модифицированного наполнителя, содержащего 0,1 модификатора (ВПК) от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет 12 мин.П р и и е р 12. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят аналогично примеру 1, но с введением в волокнистую массу 1 ОЯ, от массы а.с.в. модифицированного полиэлектролитом ВПКнаполнителя, содержащего 0,10 модификатора. Время размола до 60 ШР составляет 10 мин.П р и м е р 13, Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 при введении в волокнистую массу 0,5% от массы а.с.в. модифицированного наполнителя, где модификатором служит смесь (поверхностный ассоциат) канифольного клея с поли- электролитом ВПКпри их массовом соотношении 1:1. Модифицированный наполнитель получают обработкой в гомогениэаторе при 5000 об/мин суспензии каолина с канифольным клеем в течение 30 мин, а затем эту же суспензию обрабатывают в тех же условиях полиэлектролитом ВРКв количестве 0,10 от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет 11 мин,П р и м е р 14. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 5 от массы а.с,в. модифицированного наполнителя по лримеру 13. Время размола до 60 ШР составляет 10,5 мин.П р и м е р 15. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 100 от массы а.с.в, модифицированного наполнителя по примеру.13. Время размола до 60 ШР составляет 10 мин,П р и м е р 16, Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 0,5% от массы а.с,в, модифицированного наполнителя, где модификатором служит смесь (поверхностный ассоциат) полиэлектролита ВПКи канифольного клея при их массовом соотношении 1:1, который получают аналогично примеру 13, но в измененной очередности обработки указанными веществами суспензии каолина. Сначала каолин обрабатывают катионным полиэлектролитом ВПК(обработка М 1), а затем канифольным клеем (обработка ЬЬ 2). Время размола до 60 ШР составляет 11,5 мин.П р и м е р 17. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, нос введением в волокнистую массу 5 от массы а,с,в, модифицированного наполнителя по примеру 16, Время размола до 60 ШР составляет 8 мин.П р и м е р 18. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 10 от массы а,с.в. модифицированного напалнителя по примеру 16. Время размола до 60 ШР составляет 10 мин.7 1601264 8 Таблица 1 Уменьшениее времени размола,от времени по известному спосо- б Сопротивление излому,двойные перегибы Содержание канифольного клея,от массыкаолина Способразмола Время размола до 60 ОШ Р,минРазрывная дли" на,м Предлагаемый попримерам12 21 94 140 4400 5500 0,010,1 0,4 0,5 151 0.5 0,5 Данные физико-механических характеристик бумаги по примерам 10 - 18 приведены в табл. 2.Анализ данных табл. 2 показывает, что использование модифицированного напол; нителя, содержащего на поверхности катионный полиэлектролит, а также ассоциаты катионного и анионного полиэлектролитов, . ,позволяет резко, до 50, уменьшить время : размола целлюлозы при сохранении пока: зателей качества бумаги.П р и м е р 19. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят в присутствии 7 каолина от массы а.с.вмодифицированного0,025 от его массы катионным полиакриламидом (ПАА). Модифицирование проводят аналогично примеру 1. Для обработки суспензии каолина используют 0,250 -ный водный раствор ПАА. Время размола до 60 ШР составляет 9 мин.П р и м е р 20. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят в присутствии 5 ф от массы.а.с,в. модифицированного каолина, содержащего 0,28 окатионного полиэлектролита ВПКи 0,033 анионного поли- электролита (Умостат 26), представляющий собой сополимер стирола и итаконовой кислоты, нейтрализованный наполовину и этерифицированный, глицерином. Модифицирование проводят последовательной обработкой суспензии каолина в гомогенизаторе соответствующими полиэлектролитами. Время размола до 60 ШР составляет 10 мин.П р и м е р 21. Размол хлопковой беленой целлюлозы проводят аналогично примеру 1 в присутствии каолина, модифицированного раствором, содержащим 2,8 мг/г полиэлектролита ВПК, т.е.0,28 от массы каолина, Добавка модифицированного каолина составляет 2 от массы а.с.в, Время размола до 40 ШР по сравнению с размолом по известному способу, т,е, с добавкой 2% немодифицированного каолина, сокращается на 29 ь и составляет 15 мин.П р и м е р 22, Размол древесной-5 массы проводят в присутствии каолина, содержащего 0,280 катионного полиэлектролита (аналогично примеру 21). Добавкамодифицированного наполнителя составляет 4,5 от массы а.с.в, Время размола до10 .50 ОШР по сравнению с раэмолом по известному способу, т.е. с добавкой 4,5 немодифицированного каолина, сокращается на34 и составляет 12 мин,Таким образом, предлагаемый способ15 позволяет интенсифицировать процесс размола за счет значительного сокращенияпродолжительности при улучшении или сохранении качественных показателей бумаги,20 Формула изобретения Способ размола целлюлоэосодержащего волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги путем механической 25 обработки волокнистой массы в присутствии минерального наполнителя на основе каолина, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса при сохранении качественных показателей бума ги, в качестве минерального наполнителяиспользуют каолин, модифицированный канифольным клеем, или поли-й,й-диметил)- 3,5 метиленпиперидиний хлоридом, или катионным полиакриламидом, или смесью 35 канифольного клея с поли-(й,й-диметил)-3,5метиленпиперидиний хлоридом, или смесью сополимера стирола и итаконовой кислоты с поли-(й,й-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлоридом при содержании 40 модификатора 0,01-1,00 от массы каолина, при этом модифицированный каолин берут в количестве 0,5-10,0 от массы абсолютно сухого волокна.10 1601264 Продолжение табл, 1 Содержание канифольного клея,;6 от массы каолина Зольнос,Сопротивление излому, двойные перегибы Разрывная длина. м Уменьшение времени размола, % от времени по известному спосо- б Время размола до 60 ошР минСпособразмола Контроль ный опыт 4200 133 Таблица 2 Расход наполни.теля,от массы а.с.в,Очередность обработки модификатором(0,1 от массы каолина Зольность,Пример Разрывная длина,м Время размола до 60 ОШР,минВПК0,5 10 Составитель Н, ТупицаТехред М.Моргентал Корректор Н, Ревская Редактор А.Моносов Заказ 3253 Тираж 325 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 3 4 5 6 7 8 9 Извест- ный 10 13 16 11 14 17 12 15 18 0,5 5 5 5 10 10 10 0,5 5 10 1 2 1 2 1 2 1 0,01 0,1 1 0,01 0,1 137 12 12 29 6 6 25 Снижение времени размола,от времени по известному способу 44,7 42,1 39,5 29,4 38,2 52,9 37,5 37,5 37,5 4400 4500 .5700 4400 4100 5,200 4300 3700 4800 4100 5200 4850 5200 5300 5200 5000.5000 4900 5200 80 110 162 97 57 143 78 26 126 70 Сопро- тивление излому, число двойных переги- бов 170 185 217 242 201 253 164 160 202 0,6 1,2 1,3 1;8 1,6 1,5 2,3 0,4 1,4 18 0,5 0,5 0,5 1,0 1,6 1,5 1,5 2,1 2,0