Бумага, способ изготовления ее и способ изготовления изделий из бумаги

(51)4 П 21 Н 3 12 5 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,ф,К ПАТЕНТЪГ(71) Ляннен Техтаат Ой (Р 1) (72) Дан Экслунд, Юкка Эрккиля, Матти Ингман, Андерс Лассус, Кауко Пелтонен и Кари Сааринен (Р 1)(54) БУМАГА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЕЕ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ ИЗ БУМАГИ(57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и позволяет повысить стойкость бумаги кгниению и ее влагостойкость. Бумагу,выполненную из целлюлозы хвойньх пород древесины, пропитывают М"метилоловым соединением, являющимся продуктом реакции мочевины, глиоксаля иформальдегида, при его расходе 1-37от массы бумаги в присутствии катализатора - хлористого магния, а затемвысушивают при температуре 130-170 С,С целью получения бумаги с частичнозамещенными волокнами перед пропиткойна бумажное полотно с помощью сетчатого цилиндра наносят 7 Х-ный водныйраствор карбоксиметилцеллюлозы. Полученную бумагу используют для изготовления различных изделий, напримергоршочков для растений, 3 с.п. и3 з.п. ф-лы, 8 табл, Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промьвленности, в частНости к изготовлению бумаги, которая.содержит химически замещенную целлюлозуи может быть использовано для5изготовления горшочков для растений.Цель изобретения - повьппение стойкости бумаги к гниению и ее влагостойкости.Сущность изобретения заключается,в том, что бумагу изготавливают изцеллюлозы хвойных пород древесины,(ДОЭМ) йли метилоловыймеламин,или,Н-метилол-ацетилендимочевину,Приведенные вьппе соединения образуют стабильные связи с целлюлозой.Когда используются цикличные Х-мети 5лоловые соединения, то выгодно, чтобы атом углерода, помещенный в качестве соседнего атома от атома азота,имел соседними атом азота или кисло-.рода. Это имеет место, например, вдиметилол-диокси-этиленмочевине иметилоловом меламине.Бумагу согласно изобретению предпочтительно изготавливают посредствомповерхностной обработки обычной бумаги. При высокой температуре или 35особенно при использовании длительного периода времени реакции рекомендуется применять поверхностную обработку в отдельном от бумагоделательной машины блоке. В принципе также 40возможно добавлять агенты в клеильномпрессе бумагоделательной машины иосуществлять простое конденсированиев отдельной установке,Для осуществления реакции необходима повышенная температура и выпаривание воды, вырабатываемой при реакции, Б-метилоловые соединения дополнительно требуют катализаторадля осуществления реакции с целлюлозой. Обычным катализатором являетсяМС 1, подходящей концентрацией катализатора являются, например,20 мас.% при расчете от реагирущцегосоединения. Температура может быть, 55например, в пределах 130-200 фС,предпочтительно 140-180 С . Необходимое время конденсации зависит от температуры. Если используеч я слльноклслОтньй кзталнзагОр и вон.жая температура, то необходимо очень небольшое время конденсации,Изменением концентраций реагируюшего агента в растворе или дисперсииможно регулировать количество. реагирующего агента, поглощаемого бумагой1и тем самым оказывать влияние настепень стойкости бумаги к разложению. Подхоцящая дозировка составляет в зависимости от желаемой стойкости к разложению 1-3% Б-метилоловогосоединения при расчете из содержаниясухих твердых веществ в бумаге.Использованием дифункциональныхили полифункциональных реагентов можно создавать перекрестные связи, которые помимо стойкости к разложениютакже придают бумаге отличную влагопрочность,Предлагаемые исходные материалыбумаги имеют относительно небольшуюстойкость, бумага может быть изготовлена при вполне мягких условиях, ипоскольку при изготовлении используются только реагенты, растворимыеили диспергируемые в воде, производство также удобно с точки зрения гигиены труда.. Предлагаемая бумага имеет хорошуюстойкость к разложению и хорошуювлагопрочность и степень этих свойствможет легко регулироваться посредством изменения степени замещения поперечных связей целлюлозы. И-Метилоловые соединения также повьппают размерную стабильность и жесткость бумажных изделий, что является важнымпреимуществом, например, в изготовлении и использовании гофрированногофибрового картона.Бумага может быть использованавсюду, где необходимы хорошие стойкость к разложению и влагопрочностьа именно при производстве упаковочных материалов - пакетов, гофрированного фибрового картона, коробоки бочек, бумажной веревки и, в частности, горшочков для растений и осно"ваний для выращивания растений,При изготовлении бумажных пакетов,веревки, бочек и других изделий возможно либо обрабатывать бумагу, изкоторой будет изготавливаться изделие, либо придать изделию необходимуюготовую форму н обработать .законченное изделие. Обработка всегда одна3 142994 и та же: бумага пропитывается раствором или дисперсией, содержащей соединение И-метилола, после чего имеет место высушивание и конденсация, требующая подвода тепла. В качестве промежуточного режима производства может быть рассмотрено производство, в котором бумага пропитывается, высушивается, чэделию придается форма и затем готовое иэделие обрабатывается теплом.В производстве всех этих изделий существенно, что степень проклеивания бумаги мала, чем можно избежать использования канифольных клеев, и что бумага изготавливается из хвойной целлюлозы. Таким образом, не требуется никаких высоких концентраций И метилоловых соединений для 20 обеспечения существенной стойкости к разложению. С другой стороны, иэбегается ломкость бумаги и ухудшение других технических свойств бумаги.Бумага, которая разлагается путем 25 образования отверстий, также может быть изгоТовлена посредством нанесения вещества, содержащего карбоксильные группы на определенные участки бумаги. В этих участках В-метилоловое соединение реагирует только с этим защитным веществом" и целлюлоза останется незамещенной. Подходящим веществом является, например, карбок.- симетилцеллюлоза (КМЦ). Удобно использовать водный раствор низкой вязкости для получения достаточного поглощения вещества. Подходящая концентрация вещества составляет, например, 7 Е.Вещество, содержащее карбоксиль 40 ные группы, может добавляться в бумагу, например, при помощи сеточного цилиндра. После добавления водного раствора вода выпаривается высушиванием. Таким образом вещество прикле ивается к волокнам й избегается проникновение вещества за определенные места.С помощью сетчатого цилиндра размер и количество пятен можно легче регулировать.При изготовлении стойкого к гниению гофрированного фибрового картона предпочтительно, чтобы как гофрирующая среда (бумага для гофрирования), так и наружный слой обрабатывались И-метилоловым соединением перед гофрированием и соединением слоев вмес 54те. Таким образом также достигаетсяд.Гаточное пропиты",:аее для среднего слоя гофрированного фибровогокартона. Клей для гофрированного картона должен быть водостойким. Такимклеем, например, является крахмальный клейстер, к которому добавляетсясинтетическая смола - мочевино-формальдегидная или резорцин-формальдегидная. Конденсация Н-метилоловогосоединения осуществляется после гофрирования.В качестве исходных материаловгофрированного картона возможно использовать имещциеся облицовочньпкартон и картон для гофрирования.Важно, однако, чтобы степень проклейки картона была насколько возможноболее низкой, что облегчает пропитывание. Современный средний слой гофрированного картона часто изготавливается из полухимической массы лист"венной древесины. Она, однако, содержит избыток карбоксильных групп,иэ-за чего предпочтительно, чтобы,например, средний слой изготавливался из хвойной древесины (или возможно макулатуры) .Прочность предлагаемой бумаги испытывают посредством ферментирова"ния ее в течение трех дней в растворе, содержащем 2,5 л буферного раствора, 25 г порошка Мехсе 1 аэе" (энзимцеллюлозы), 0,7 г "Тг 1 оп" (пеногаситель), 31 г лимонной кислоты,40 г ИаНР 04 + 2 НО,С бумагой, пропитанной Д 1 ЯОЭМ,также проводились испытания на длительное разложение. Образцы помеща"лись в ящики, которые были заполненыэемлей с рН 4,8, проводимость 4,7,концентрацией питательных веществ,мг/л: Са 830; К 117; Р 20; Мя 283и М 10. Ящики содеожались в инкубаторе "Ройпа" при ЗООС при относительной влажности 757 Прочность на раз-рыв определялась в соответствии состандартами общества по стандартампри помощи аппарата "А 1 мегоп".П р и м е р 1. Бумага, пропитанная ММЦОЭМ,Бумагу пропитывают в течение 10 срастворами различных концентраций,содержащими монометилол-диокси-этиленмочевину (мочевина:глиоксаль:формальдегид = 1:1:1), в качестве катализатора используют МяС 16 НО (203от массы смолы) . Затем бумагу сушат29945 цитри или тетраметилол Г "илс"-димочевиной.Смолу приплатакивают следующим образом: смесь мочевины, глиоксаля иформальдегида (2: 1: 1"4) растворяют вводе до получения раствора 0,5 М, рНкоторого регулируют от 8 до 9, исмесь выдерживают в течение 5 ч.10 Бумагу пропитывают в течение 10 сраствором и высушивают при 150 С10 мин. В качестве катализатора используют МяС 16 НО в количестве 20 .от массы смолы, Результаты представлены в табл 7 П р и м е р 2, Бумага, пропитан,ная ДМДОЗМ.Бумагу пропитывают растворами, :содержащими 2-8 диметилол-диоксиэти.ленмочевины (катализатор - МяС 1 нбНдО в количестве 20 от массы смолы) в:отечение 10 с при 25 С и высушивают :10 мин при 160 С.Затем ее испытьвают. Для этого бумагу помещают в ящики, заполненные землей с рН 4,8, проводимостью 4,7, концентрацией питательных веществ, мг/л: Са 830, К 117; Р 20, Ме 283 и Н 10. Затем ящики помещают в инкубатор "Роша" и выдерживают при 30 С и относительной влажности 75 . Прочность на разрыв определяют в соответ ствии со стандартом при помощи аппарата "А 1 тгегоп", Результаты приведены в табл. 2 и 3. 5 14 при 150 С 10 мин. У бумаги замеряютоувеличение массы при пропитывании, а также прочность на разрьв как сырой бумаги, так и сухой до и после ферментации. Данные приведены в табл. 1. П р и м е р 7. Бумага БК,пропитанная диметилол-диокси-этиленмочевиной,Бумагу из отбеленной сульфатнойсосновой целлюлозы 88.-25 пропитывают(импрегнируют) водными растворами,содержащими диметилол-диокси-этилен"мочевину и МС 1 бН О в качестве катализатора. Массовое соотношение между реагентом и катализатором составляет 4. 1. После пропитывания бумагувысушивают при 160 С 10 мин.Результаты приведены в табл. 8, П р и м е р 3Бумага, пропитанная мочевино-глиоксальной смолой(ДОЭМ) .Бумагу пропитывают в течение 10 смочевино-глиоксальной смолой (1:1)и высушивают 10 мин при 150 С. В качестве катализатора используютМяС 16 НО в количестве 20 от массысмолы. Результаты приведены в табл,4.П р и м ер 4. Бумага, пропитанная Б-метилол-акриламидом.Бумагу пропитьвают в течение 10 сраствором, содержащим воду и латексв соотношении 1:1, причем латекс содержит 5 метилол-акриламнда и 95 винилацетата, и затем высушивают при130 С 9 и-.Результаты представлены в табл.5.П р и м е р 5. Бумага, пропитанная метилоловым меламином,Бумагу пропитывают в течение 20 сраствором, который содержит 80 г/лметилолового меламина ("Калган М,ВазГ) и 8 г/л МяС 1 бНО, и затемпроводят конденсацию около 10 минпри 160-170 .С.Результаты представлены в табл. 6,П р и м е р 6. Беленая сосновая сульфатная бумага, пропитанная моно-, 30 Формула изобр ет ения 1. Бумага, выполненная из целлюлозного волокна, замещенного И-метилоловым соединением, являющимся про дуктом реакции мочевины, глиоксаляи формальдегида, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения стойкостибумаги к гниению и еевлагостойкости, она содержит в качеаостве целлюлозного волокна целлюлозуиз хвойных пород древесины, замещенную Н-метилоловым соединением, вколичестве 1-Зот массы бумаги.2, Бумага по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве Ю-метилолового соединения она содержитдиметилол-диокси-этиленмочевину илимонометилол"диокси-этиленмочевину,или диокси-этиленмочевину, или метилоловый меламин, или И-метилол-ацетиленн-димоч евину.3, Бумага по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она содержитучастки с незамещенной целлюлозой.4. Способ изготовления бумаги,включающий пропитку бумажного полот"на, выполненного из целлюлозного волокна, раствором, содержащим И-мети7 1429945 8лоловое соединение, являющееся про" наносят 77"ный водный раствор карбокдуктом реакции мочевнны, глиоксаля симетилцеллюлоэы.и формальдегида, и катапизатор - хлористый магний, и последующую сушку 6. Способ изготовления иэделий иэ при 130-1 О С, о т л и ч а ю щ и й - бумаги, эаключакюцийся в использовании5с я тем, что в качестве целлюлозного бумаги, содержащей целлюлоэнов волок- волокна используют целлюлозу из хвой- но, эамещенное Х-метилоловым соединеных пород древесины, нием, являющимся продуктом реакции5. Способ по п.4, о т л и ч а ю, - 10 мочевины, глиоксаля и формальдегида, щ и й с я тем, что, с целью получения о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,в. бумаги с частично замещенными волок- качестве целлюлозного волокна для бунами, перец пропиткой на бумажное по- маги используют целлюлозу иэ хвойных лотно с помощью сетчатого цилиндра пород древесины. Та блица 1Бумага Увеличениемассы припропитывании7 ф Предел прочности на разрыв; сухое состояние ажное состояние после фер до фермен- после ферментации тации ментации до ферментации Иэ беленой сосновой сульфатной целлюлозы 28,65 11,80 111,4 ЗК 25 84,0 52,7 60,3 44,8 80,4 77,3 106, 5 То же 4,92 97,6 92,8 39,8 Из небеленой березовой сульфатной целлюлозы 43,5 34,48 14,85 6,15 74,4 58,2 79,7 ЗК 25 То же 65,8 63,2 21,9 86,9 9,0 53,3 55,2 77,910 1429945 Увеличение Предел прочности на разрыв,Бумага влажное состояние 4 3 4,БК 6 2 же 9 65 2 05,31 о ж ой целлюлозы 43 2,44 То же 56 6 5 0,66 Т 8 9 0,3 Из беленой сосновой сульфатной целлюпозы Из небеленой сосновой сульфатнойцеллюлозы 3 беленой береовой сульфатной з небеленой б езовой сульфа Из небеленой ел вой сульфитнойцеллюлозы массы припропитывании, Х сухое состояние перед фер- после ферментацией ментации 62 16 перед ферментацией после ферментации1429945 Бумага 21 35 4 0,60 6,49 25 беленой березоатной цел вой сульф люлозы З 0,5,8 б а азрыв, НЕ умага Увеличениемассы при ел итыв ухое состоя ажное состояние ед фер тацией 8 6,1 6 8,40 6 7 32 з беленой сосновойульфатной целлнщоы ЗК 25 Из небеленой сосивой сульфатной целлюпозы ЗК 25 Из небеленой березовой сульфатнойцеллюлозы ЗК 25 небеленольфитнойы ЗК 30 Из беленой сосновойсульфитной целлюпозы ЗК 30 Из беленой со новой сульфат ной цеплюлозы Из небеленой березовой сульфатной целлюлозыЗК 25 величениеассы приропитыва 2Таблица 3 Сухая прочность на разрыв, М после разложения, дниосле фер- перед фер- после ферентации ментацией ментации13 1429945 Бумага Прочность на разрыв, К влажное состояние еред фер- после фер ентацией ментации перед ферментацней после ферментации 41,7 66 27 28. 28 50,5 Таблица 6 Прочность на разрыв, Н Бумага влажное состояние и ред фер" после ферментацией ментации 58 56 96 6,95 42 76 6,75 4,0 49 17 72 6,87 14 48 8,26.8 К 25 Из беленой сосновой сульфатной целлюлозыЯК 25 Из небеленойсосновой сульфатной целлюлозы БК 25 Из небеленойберезовой сульфатной целлюлозы БК 25 Из небеленойеловой сульфитной целлюлозыБК 30 Увеличениемассы припропитываХ величение ассы при ропитывании, Х сухое состояние сухое состояние перед фер- после ферментацией ментации Таблица 5)6Таблица 75 1429945 Пропитывающий агент Прочность на разрыв, Б Увеличение влажное состояние перед фер- после ферментацией ментацнн Монометилол-ацетилен-димочевина 11, 78 96 52 Диметилол-ацетилен-димочевина 53 11,40 102 2,1 Триметилол-ацетилен-димочевина 12,45 97 Тетраметилол-ацетилен-димочевина 13,08 67 113 85 Необработанная УвеличеПредел прочности на растяжение, Н влажное состояние сухое состояние до фермен- после фер- до фермен- после фертации ментации тации мент ацни 1216 88 0,0 0,7 12 1054 40 36 85 48 124 78 1,4 84 125 49 50 70 60 1,8 51 535 38 70 94 2,0 46 61 68 72 3,5 40 56 73 5,0 ВНИИПИ Заказ 5151/59 Тираж 348 ПодписноеПроизв-полигр.,пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние массы, Х массы припропитыванииф перед ферментацией после ферментации Таблица,8т Число перегибов до фер- после фермента" ментацни ции