Способ получения бумажной массы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистическик Республик(22),Заявлено 21.1278 (21) 2700272/29-12с присоединением заявки йо(51)М. Кл.зО 21 О 3/00 О 21 Н 3/66 ГосударствеииыЯ комитет СССР по делам изобретеииЯ и открытиЯ(71 Заявители Центральный научно-исследовательский институт бумагии Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности н касается способа изготовления бумажной массы, используемой для изготовления наполненных и проклеенных видов бумаг,как окрашенных, так и неокрашенных, например писчей,тетрадной, обложечной и некоторых печатных видов бумаги.Для повышения гидрофобных и прочностных свойств бумаги бумажную массу обрабатывают различными полимерными латексами, которые фиксируют-ся на волокне солями многовалентных металлов. В результате образуются нерастворимые или комплексные;соединения с волокном или полимером 1) .Недостатком таких способов обработки бумажной массы полимерными латексами является то, что обработку осуществляют в водной суспензии целлюлоэных волокон, где полимер вместе с наполнителем образуют гетерогенную систему. Химическое воздействие с эакрепителем (например, с солями поливалентных металлов) протекает в первую очередь в водной фазе, при этом продукты реакции оседают на волокне и наполнителе преимущественно за счет последующей адсорбции на нх поверхности,Это приводит к агрегации волокон,ухудшенйю "просвета бумаги, необхо,димости дополнительной термообра ботки.Ближайшим аналогом настоящегоизобретения является способ изготовления бумажной массы, где каолинперед введением его в волокнистую 10 суспенэию предварительно обрабатывают водным раствором карбоксиметилцеллюлозы .2 .После введения на)толнителя в бумажную массу.иэ нее отливают бу мажное полотно. При обработке каолина карбоксиметилцеллюлозой онприобретает свойства, способствующиеУвеличению прочности бумаги.Однако в предлагаемом способе 20 )троисходит недостаточная фиксацияполимерного модификата на поверхности минерального порошка. Переход полимера в водную фазу приводитк нежелательным эффектам: агрега ции целлюлозных волокон, ведущейк ухудшению просвета бумаги и образованию при крашений бумаги в массетруднорастворимых комплексных соединений с красителями, которые в 30 виде крупных агломератов оседают779473 30 3на волокне, Окраска бумаги теряет чистоту и яркость оттенка.Кроме того, карбоксиметилцеллюлоза ввиду своей гидрофильной природы незначительно улучшает гидрофобные свойства бумаги. 5Целью настоящего изобретенияявляется улучшение гидрофобных,ипрочностных свойств бумаги, а также увеличение интейсивностй:ее окраски при изготовлений окрашенной бумаги.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе получения бумажной массы, включающем обработкуводной суспензии наполнителя анионным полимерным .веществом и смешение обработанной суспензии наполнителя с суспензией волокнистого полуфабриката, согласно изобретениюперед обработкой суспензии наполнителя анионным полимерным веществом 20ее последовательно обрабатываютрастворами щелочного агента и солиалюминия при расходе щелочного агента 1 г-экв на 0,5-0,7 г-экв солиалюминия. 25В. качестве анионного полимерноговещества используют карбоксилатныесополимеры, например сополимеры дивинила, метилметакрилата и метакриловой кислоты; привитые сополимеры карбоксилсодержащих полисахаридов свинильными мономерами, например привитые сополимеры карбоксиметилцеллю-.лозы или альгината натрия с метилакрилатом; соли высших жирных нафтено-вых кислот алкил- или алкиларилсульФокислот, алкил- или арилсульфонаты.Кроме того, в качестве анионного полимерного вещества могут быть использованы винильные или диеновые сополймеры, полученные в присутствии 40 анионных эмульгаторов, например дивинйл-стирольные сополимеры.Исходными наполнителями могут слу жить обычно применяемые в бумажном производстве каолин; двуокись титана, 4 двуокись кремния, сульфат бария и др.В качестве солей поливалентных металлов могут быть испоЛьзованы водорастворймые соли алюминия, хрома, железа и др, поливалентных металлов у(сульфаты, хлориды, нитраты и др.),Согласно изобретению на пбверхности частиц наполнителя возникает слой положительно заряженных гидроокисей "Многовалентного металла, способных к взаимодействию и образованию прочных связейс указанными выше анионными высокомолекулярными органическими соединениями. Вследствие этого на поверхности частиц наполнителя образуется нерастворимое анионоактивное . 40 гидрофобное соединение.В предлагаемом способе необходимым-условием проведения процесса мо. - дификации наполнителя является соблюдение количественных соотношений меж ду щелочным реагентом, вводимым для регулирования основности соли поливалентного металла, и анионным органическим соединением. Количество щелочного агента должно быть достаточным для образования гидроокиси поливалентного металла на. отрицательно заряженной поверхности субстрата. В противном случае, если катион поливалентного металла остается в растворе, анионные органические . соединения, взаимодействуя с ним, будут выпадать в осадок иэ раствора, а не связываться с поверхностью наполнителя. С другой. стороны,избыток щелочного агента приводит к образованию гидроксида металла, в .результате чего уменьшается катион-. ная и сорбционная активность наполнителя по отношению к анионным органическим соединениям.Было установлено, что расход щелочного агента должен находиться в пределах 1 г-экв на 0,5-0,7 г-экв соли поливалентногометалла.Обработку наполнителя ведут следующим образом.10-30-ную водную суспензию каолина или другого минерального наполнителя обрабатывают при перемешивании расчетным количеством щелочного агента (кальцинйрованной соды, . гидроокиси натрия, аммония и т.д.) и добавляют раствор соли поливалентного металла, В полученную суспензию вводят при перемешивании водную дисперсию полимера или воднйй раствор натриевой соли высших жирных кислот. Затем приготовленную суспензию наполнителя смешивают с водной суспензией волокнистого полуфабриката и. отливают бумажное полотно обычным способом.аПри получении окрашенной бумажной массы раствор красителя предпочтительнее вводить в суспенэию наполнителя для увеличения адсорбции красителя и фиксацииего на поверхности частиц наполнителЯ. Однако краситель можно добавлять и в бумажную массу.. Введение обработанного таким образом наполнителя в бумажную массу повышает механическую прочность, влагопрочность бумаги, спбсобствует улучшению ее гидрофобных свойств, повышает интенсивность окраски при изготовлении окрашенных видов бума- ГИП р и м е р 1. К 100 масс.ч. 20-ной водной суспенэии каолина добавляют при перемешивании 2,25 масс.ч. (0,043 г-экв) 5-ного раствора кальцинированной соды, перемешивают в течение 5-10 мин, а затем вносят 5,6 массч. (0,025 г-экв) 10-ного раствора сернокислого алюминия (или аммиачных квасцов).Суспензию каолина перемешивают в течение 15-20 мин и вводят 10 масс.ч. нагретого до50-7 ФС 5-ного раствора натриевой соли высших жирных кислот. К суспензии обработанного каолина добавляют при перемешивании 1 масс.ч. 2,5-ного раствора красителя.Полученную таким образом суспензию каолина вводят в размолотую до 35 ф ШР суспенэию сульфитной беленой целлюлозы, добавляют сернокислый алюминий до рН 4,8-5,2.Из полученной бумажной массы в лабораторных условиях на листоот- . ливном аппарате Рапид-Кеттен отливают бумагу массой 70 г/мПараллельно изготовляют окрашенную бумагу в аналогичных условияХ, но беэ проведения описанной обработки . каолина.В первом случае готовят контрольные образцы бумаги без добавления анионных полимерных веществ.Для.сравнения эффективности обработки суспензии каолина во втором случае контрольные образцы бумаги готовят с введением 10 масс.ч. 5-но. го раствора натриевой соли высших жирных кислот в волокнистую суспенэию. Результаты анализа полученных образцов бумаги приведены в таблице. Бумага, полученная с введением в бумажную массу обработанного Каолина, отличается более высокими опкаэателями механической прочности, влагопрочности, более гидрофобна, и имеет большую интенсивность окрас.- ки по сравнению с контрольными образцами.П р и м е р 2, К 100 масс.ч.20-ной водной суспензии каолина добавляют при перемешивании 2,25 масс.ч. (0,043 г-экв) 5-ного раствора кальцинированной соды, перемешивают в течение 5-10 мин, а затем добавляют 5,4 масс.ч. (0,024 г-экв) 10-ного раствора сернокислого алюминия.ЪСуспензию каолина перемешивают в течение 15-20 мин и вводят 7,5 масс, ч. 5-ной водной дисперсии карбоксилатного латекса марки ДММА.Крашение и отлив бумажной массы проводят аналогично примеру 1. Результаты испытаний приведены в,таблице.П р и М е р 3. К 100 масс.ч.20-ной водной суспензии каолина добавляют при перемешивании 5 масс.ч.(0,094 г-экв) 5-ного раствора кальцинированной соды, перемешивают в течение 5-10 мин,а затем добавляют 14,6масс.ч. (0,066 г-экв)"10-ного раствора сульфата алюминия. Суспензию1 О каолина перемешивают в течение20-30 мин и вводят 10 масс.ч. водной дисперсии привитого сополимериэата винильныхмономеров - метила=крилата с альгинатом.Крашение и отливбумажной массыпроводят аналогично примеру 1.Результаты испытаний приведеныв таблице.П р и м е р 4. К 100 масс.ч20-ной водной суспеизии каолина до 20 бавляют при перемешивании 1 масс.ч,1-ного раствора карбоксиметилцеллюлозы и перемешивают в течение 15-20мин (по прототипу).Крашение и отЛив бумажной массы .25 проводят аналогично примеру 1.Результаты испытаний приведеныв таблице.Из данных таблицы следует, чтопроведение предварительной обработки каолина анионным полимерным веществом по предлагаемому способудает воэможность получить бумагус улучшенными показателями механической прочности, влагопрочностии обладающую более высокой гидрофобностью (увеличение разрывной длины на 20, ,Рлагопрочности - на 50).Повышение прочностных.характеристик, влагопрочности бумаги позволяет повысить ее зольность в 1,5 ра 4 Ф за без снижения показателей качества, сократить. расход волокна и проклеивающих материалов в процессе ееполучения,При использовании предлагаемого45 способа изготовления бумажной массы .в производстве окрашенных видов бумаги возрастает интенсивность ееокраски в 1,2-1,5 раза,что йозволяетсократить. расход красителей, оптимизировать процесс крашения.779473 с ,х Анее оа ю е а хо хо хох еею н ах х ж ою О %о Ов СЧ о ьо Ч с оа аих е о е ЮАНЕЙ Янова НООхм хоххеЕ ИЕЗЕ м н о0 о х ео 1 а ЮЙ 3 ахх о е о ц о СО ц о оо ц 1 фЧе Х х е хн цо оо ахо цео она еоэ ион х оха а хахоке ей ех ЕЮ2 еахю аРю 5 ф Ео оэ е ахах Ец -хцЙе Еоао и оюэ ое Виюйхо Е о 3Й О Аххйеаоом хекахаее на анМ.;еюаа.ееа ко онацннхн ооеоаоееае ееемодхЕ:сх маа10 779473 Формула Изобретения Составитель Л. ЛукашевичРедактор И. Кузнецова ТехредА .Щепанская Корректор м.Демчик Заказ 9301/4 Тираж 430 Подписное ВИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ПНП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 41. Способ получения бумажной массы, включающий обработку водной суспензиинаполнителя анионным полимерным веществом и смещение обработанной суспензии наполнителя с суспенэией волокнистого полуфабриката, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения гидрофобных и прочностных свойств бумаги, а также увеличения интенсивности ее окраски при изготовлении окрашенной бумаги, перед обработкой суспенэии наполнителя анионным полимерным веществом ее последовательно обрабатывают растворами щелочного агента . и соли алюминия при расходе щелочного агента 1 г-экв на 0,5-0,7 г-экв соли алюминия. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве анионного полимерного вещества используют карбоксилатные сополимеры, например сополимеры дивинила, метилметакрилата и метакриловой кислоты;3. Способ по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качествеанионного полимерного веществаиспользуют привитые.сополимеры карбоксилсодержащих полисахаридов свинильными- мономерами, напримерпривитые сополиМеры карбоксиметилцеллюлозы или альгината натрия с меО тилакрилатом4. Способ по п1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что в качестве анионного полимерйого вещества используютсоли высших жирных нафтеновых кис 15 лот, алкил - или алкиларилсульфокислот, алкил - или арилсульфонаты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3740253,щ кл. 117-62, 1973.2. Патент Японии В 52-3004,39 В 2,1977 (прототип).