RU2130985C1

RU2130985C1 - Method of manufacturing paper pulp

Info

Publication number: RU2130985C1
Application number: RU98112442A
Authority: RU
Inventors: А.В. Кучин; В.А. Демин; Г.Я. Осипова; Л.С. Кочева; Г.В. Леплянин; Ю.М. Шаульский; Р.Р. Гизатулин; Л.Ф. Антонова
Original assignee: Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: pulp-and-paper industry. SUBSTANCE: invention relates to production of printer's paper. Water- fibrous dispersion of cellulose fiber is prepared, which is supplemented, glued, and precipitated with coagulant and flocculant, the former being aluminum sulfate and the latter: polysulfone-pyrrolidinium chloride, MW 2500-3000; or copolymer of methacrylamide with methacrylic acid ammonium salt, MW 10000-100000; or piperylene-acrylonitrile copolymer, MW 10000; or piperylene-methacrylic acid copolymer, MW 10000. EFFECT: enhanced efficiency of paper production, increased degree of paper pulp and kaolin retention, improved physico-chemical characteristics of paper, and reduced specific consumption of wood. 2 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к способу получения бумажной массы при производстве типографской и книжно-журнальной бумаги в целлюлозно-бумажной продукции. The invention relates to a method for producing paper pulp in the production of printing and book-magazine paper in pulp and paper products.

Из большого числа органических полимеров, синтезированных как в России, так и за рубежом, и являющихся потенциальными вспомогательными добавками при производстве бумаги, исследовано в качестве флокулянтов ограниченное их число. Результаты использования катионных и анионных полиэлектролитов марок "Perkol", "Zetag", "Magna" и др. для оптимизации процесса, повышения качества бумаги дается в публикациях. Мономерные структуры и функциональный состав не публикуется. Of the large number of organic polymers synthesized both in Russia and abroad, and which are potential auxiliary additives in paper production, a limited number of them are studied as flocculants. The results of using cationic and anionic polyelectrolytes of the brands "Perkol", "Zetag", "Magna" and others to optimize the process and improve the quality of paper are given in publications. Monomeric structures and functional composition are not published.

В настоящее время в ЦБП широко применяется полимер импортного производства - полиакриламид. Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ изготовления бумажной массы, выбранный в качестве прототипа и включающий приготовление водно-волокнистой дисперсии, наполнение, проклейку и осаждение коагулянтом и флокулянтом, в качестве коагулянта использован сульфат алюминия, а в качестве флокулянта - полиакриламид (Иванов С.Н. Технология бумаги. Из-во "Лесная промышленность", М., 1970 г. с. 140, 141, 189, 192, 195, 233-235, 238, 239-242). Currently, the pulp and paper industry is widely used imported polymer - polyacrylamide. Closest to the claimed invention is a method of manufacturing paper pulp, selected as a prototype and comprising preparing a water-fiber dispersion, filling, sizing and precipitating with a coagulant and flocculant, aluminum sulfate was used as a coagulant, and polyacrylamide was used as a flocculant (Ivanov S.N. Paper Technology, Forest Industry, Moscow, 1970, pp. 140, 141, 189, 192, 195, 233-235, 238, 239-242).

Недостатками этого способа являются недостаточная степень удержания волокнистой массы и каолина, низкое качество бумаги, в результате чего мелкие волокна и частицы каолина уходят в сточные воды. The disadvantages of this method are the insufficient degree of retention of the pulp and kaolin, poor quality of paper, resulting in small fibers and particles of kaolin go into waste water.

Поверхностный заряд дисперсной фазы водных суспензий волокнистых древесных материалов и наполнителя оказывает наибольшее влияние на силу сцепления между отдельными волокнами и частицами наполнителя и, соответственно, на степень удержания массы и физико-механические показатели бумаги. Установлено, что водорастворимые синтетические полимеры и сополимеры в результате адсорбции их на поверхности волокна и частиц наполнителя способны не только изменять величину поверхностного заряда, но и компенсировать его (точка нулевого заряда), а также вызывать перезарядку. The surface charge of the dispersed phase of aqueous suspensions of fibrous wood materials and filler has the greatest effect on the adhesion between individual fibers and filler particles and, accordingly, on the degree of mass retention and physical and mechanical properties of paper. It was found that water-soluble synthetic polymers and copolymers as a result of their adsorption on the surface of fibers and filler particles can not only change the surface charge, but also compensate for it (zero charge point), and also cause recharging.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления бумажной массы с использованием синтетических водорастворимых полимеров и сополимеров в качестве флокулянта при производстве типографской и книжно-журнальной бумаги в ЦБП, который позволил бы повысить степень удержания бумажной массы на сеточном столе БДМ, значительно повысить степень удержания каолина, улучшить свойства бумаги, уменьшить расходы флокулянта, и, в конечном итоге, снизить расход древесины на единицу продукции в соответствии с экономическими и экологическими требованиями. The present invention is to develop a method for the manufacture of paper pulp using synthetic water-soluble polymers and copolymers as a flocculant in the production of printing and book-magazine paper in pulp and paper industry, which would increase the degree of retention of paper pulp on a mesh table PM, significantly increase the degree of retention of kaolin, improve paper properties, reduce flocculant costs, and, ultimately, reduce wood consumption per unit of production in accordance with economic and environmental logical requirements.

В этом состоит технически результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками. This is technically the result, which is in a causal relationship with the essential features.

Существенным признаком изобретения является: приготовление водно-волокнистой суспензии, наполнение, проклейка и осаждение коагулянтом и флокулянтом, в качестве коагулянта используется сульфат алюминия, а в качестве флокулянта используются водорастворимые синтетические органические полимеры и сополимеры, содержащие в своем составе амидную, или карбоксильную, или сульфоновую или нитрильную группы, способные за счет адсорбции макромолекул полимеров и сополимеров на волокнах и частицах наполнителя изменять величину и знак поверхностного заряда дисперсной фазы, изменять структуру дисперсии бумажной массы, усиливать флокуляцию за счет увеличения электростатической составляющей сил взаимодействия, тем самым значительно повышая степень удержания волокнистой массы и наполнителя на сеточном столе БДМ. При этом улучшаются физико-механические показатели бумаги, уменьшается расход флокулянта. An essential feature of the invention is: preparation of a water-fiber suspension, filling, sizing and precipitation with a coagulant and flocculant, aluminum sulfate is used as a coagulant, and water-soluble synthetic organic polymers and copolymers containing amide, or carboxyl, or sulfonic are used as a flocculant. or nitrile groups capable of changing the size and sign of the surface surface due to the adsorption of macromolecules of polymers and copolymers on fibers and filler particles charge of the dispersed phase, change the structure of the dispersion of paper pulp, increase flocculation by increasing the electrostatic component of the interaction forces, thereby significantly increasing the degree of retention of the pulp and filler on the PM table. At the same time, the physical and mechanical properties of the paper are improved, and the flocculant consumption is reduced.

В качестве полимера, содержащего сульфоновую группу, используется полисульфонпирролидинийхлорид MM2500-3000 (KK-10) структурной формулы

в качестве сополимера, содержащего амидную группу, используется метакриламид с аммонийной солью метакриловой кислоты MM 10000-100000 (KK-2), структурной формулы

в качестве полимера, содержащего нитрильную группу, используется сополимер пиперилена с акрилонитрилом MM-10000 (KK-3) структурной формулы

в качестве полимера, содержащего карбонильную группу, используется сополимер пиперилена с метакриловой кислотой MM 10000 (KK-4), структурной формулы

где m, n - количество мономеров в макромолекуле полимера.As a polymer containing a sulfonic group, polysulfone pyrrolidinium chloride MM2500-3000 (KK-10) of the structural formula is used

as the copolymer containing an amide group, methacrylamide with the ammonium salt of methacrylic acid MM 10000-100000 (KK-2), structural formula is used

as a polymer containing a nitrile group, a copolymer of piperylene with acrylonitrile MM-10000 (KK-3) of the structural formula is used

as a polymer containing a carbonyl group, a copolymer of piperylene with methacrylic acid MM 10000 (KK-4), structural formula

where m, n is the number of monomers in the polymer macromolecule.

Отливки готовились на листоотливном аппарате ЛА-2 (Центральная лаборатория АО "Сыктывкарский ЛПК"). Определение физико-механических показателей проводилось по ГОСТ 13525.1-79, СТСЭВ 2426-80, ГОСТ 7690-66. Поверхностный заряд дисперсной фазы бумажной массы определяли методом обратного потенциометрического титрования. The castings were prepared on a LA-2 sheet-blowing apparatus (Central Laboratory of Syktyvkar Timber Processing Plant JSC). The determination of physical and mechanical parameters was carried out in accordance with GOST 13525.1-79, STSEV 2426-80, GOST 7690-66. The surface charge of the dispersed phase of the pulp was determined by inverse potentiometric titration.

Пример 1: Готовят волокнистую массу, в качестве сырья используют 30% хвойной целлюлозы, 50% лиственной целлюлозы, 20% термомеханической массы. К волокнистой массе добавляют наполнитель-каолин при расходе 140 кг/Т, проклеивающее вещество при расходе 21 кг/Т, в качестве осадителей используют полиакриламид при расходе 0,44 кг/Т и сульфат алюминия при расходе 45 кг/Т, добавляют катионизированный крахмальный клей при расходе 5,5 кг/Т, pH массы 4,65, поверхностный заряд нулевой (точка нулевого заряда). Из приготовленной бумажной массы готовились отливки. Получены результаты: удержание массы - 64%, удержание каолина, %/зольность бумаги, % - 57,3/7,3, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,33, степень пыления - 0,35%, скорость обезвоживания - 0,28 л/мин. Example 1: A pulp is prepared, 30% softwood pulp, 50% hardwood pulp, 20% thermomechanical pulp are used as raw material. Filler-kaolin is added to the pulp at a flow rate of 140 kg / T, a sizing agent at a flow rate of 21 kg / T, polyacrylamide at a flow rate of 0.44 kg / T and aluminum sulfate at a flow rate of 45 kg / T are used as precipitants, cationized starch glue is added at a flow rate of 5.5 kg / T, mass pH 4.65, surface charge zero (zero charge point). Castings were prepared from the prepared pulp. The results were obtained: mass retention - 64%, kaolin retention,% / paper ash,% - 57.3 / 7.3, surface plucking resistance - 1.33, dusting rate - 0.35%, dehydration rate - 0.28 l / min

Пример 2: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта использован полисульфонпирролидиний хлорид при расходе 0,32 кг/Т, pH массы 4,75, поверхностный заряд дисперсии - отрицательный. Получены результаты: удержание массы - 94,7%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 73,7/10,1, скорость обезвоживания - 0,19 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,32, степень пылимости - 0,44%. Example 2: Prepare paper pulp according to example 1, but as a flocculant used polysulfonopyrrolidinium chloride at a flow rate of 0.32 kg / T, the pH of the mass of 4.75, the surface charge of the dispersion is negative. The results were obtained: mass retention - 94.7%, kaolin retention% / paper ash% - 73.7 / 10.1, dehydration rate - 0.19 l / min, surface resistance to plucking - 1.32, dustiness - 0 , 44%.

Пример 3: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта используют сополимер метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты при расходе 0,30 кг/Т, pH массы - 4,85. Получены результаты: удержание массы - 90,3%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 74,5/10,2, скорость обезвоживания - 0,21 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,33, степень пылимости - 0,34%. Example 3: Prepare paper pulp according to example 1, but as a flocculant use a copolymer of methacrylamide with ammonium salt of methacrylic acid at a flow rate of 0.30 kg / T, the pH of the mass is 4.85. The results were obtained: mass retention - 90.3%, kaolin retention% / paper ash% - 74.5 / 10.2, dehydration rate - 0.21 l / min, surface resistance to plucking - 1.33, dustiness - 0 , 34%.

Пример 4: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта используют сополимер пиперилена с акрилонитрилом при расходе 0,35 кг/Т, pH массы - 4,65, поверхностный заряд - положительный. Получены результаты: удержание массы - 87,9%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 75,2/10,3, скорость обезвоживания - 0,17 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,34, степень пылимости - 0,34%. Example 4: Prepare paper pulp according to example 1, but as a flocculant use a copolymer of piperylene with acrylonitrile at a flow rate of 0.35 kg / T, the pH of the mass is 4.65, the surface charge is positive. The results were obtained: weight retention - 87.9%, kaolin retention% / paper ash% - 75.2 / 10.3, dehydration rate - 0.17 l / min, surface resistance to plucking - 1.34, dustiness - 0 , 34%.

Пример 5: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта использован сополимер пиперилена с метакриловой кислотой при расходе 0,31 кг/Т, pH массы - 4,65, поверхностный заряд - положительный. Получены результаты: удержание массы - 86,3%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 78,1/10,7, скорость обезвоживания - 0,18 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,26, степень пылимости - 0,33%. Example 5: Prepare paper pulp according to example 1, but as a flocculant a copolymer of piperylene with methacrylic acid was used at a flow rate of 0.31 kg / T, the pH of the mass was 4.65, and the surface charge was positive. The results were obtained: mass retention - 86.3%, kaolin retention% / paper ash% - 78.1 / 10.7, dehydration rate - 0.18 l / min, surface resistance to plucking - 1.26, dustiness - 0 , 33%.

Как следует из представленных данных (см. таблицу), применение отечественных водорастворимых синтетических полимеров и сополимеров: полисульфонпирролидинийхлорида MM 2500-3000, метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты MM 10000-100000, и сополимеров пиперилена с метакриловой кислотой MM 10000 и пиперилена с акрилонитрилом MM 10000 в качестве флокулянта в составе бумажной массы при производстве бумаги позволяет за счет укрепления сил взаимодействия между компонентами бумажной массы повысить удержание массы на 35-48%, на 20-36% повысить удержание каолина и улучшить свойства бумаги. Тем самым, существенно снижается расход древесины на единицу продукции. As follows from the data presented (see table), the use of domestic water-soluble synthetic polymers and copolymers: polysulfone pyrrolidinium chloride MM 2500-3000, methacrylamide with ammonium salt of methacrylic acid MM 10000-100000, and copolymers of piperylene with methacrylic acid MM 10000 and piperylene with acrylonitrile as a flocculant in the composition of paper pulp in paper production, due to the strengthening of the interaction forces between the components of the paper pulp it is possible to increase the mass retention by 35-48%, to increase the retention by 20-36% aolina and improve the properties of paper. Thus, the consumption of wood per unit of production is significantly reduced.

Claims

1. A method of manufacturing paper pulp, including the preparation of a water-fiber dispersion, filling, sizing and precipitation with a coagulant and a flocculant, aluminum sulfate is used as a coagulant, characterized in that synthetic water-soluble organic polymers and copolymers containing or are used as a flocculant amide, or carboxyl, or sulfonic, or nitrile groups, capable of changing due to the adsorption of macromolecules of polymers and copolymers on fibers and filler particles the origin and sign of the surface charge of the dispersed phase and the structure of the dispersion of paper pulp, while polysulfone pyrrolidinium chloride MM 2500 - 3000 (KK-1), structural formula, is used as a polymer containing a sulfone group

as a polymer containing an amide group, use a copolymer of methacrylamide with ammonium salt of methacrylic acid MM 10000 - 100000 (KK-2), structural formula

as a polymer containing a nitrile group, a copolymer of piperylene with acrylonitrile MM 10000 (KK-3), structural formula

as a polymer containing a carboxyl group, a copolymer of piperylene with methacrylic acid MM 10000 (KK-4), structural formula

where m, n is the number of monomers in the polymer macromolecule.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the flocculant is 0.3 kg / T.