SU1714015A1 - Способ проклейки волокнистых материалов в массе - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к целлюлозно- бумажной промышленности и позвол ет улучшить качество проклейки при одновременном удешевлении процесса. В размолотую волокнистую массу добавл ют термолизат биомассы активного ила в количестве 1-3% от массы абсолютно сухого волокна. Далее при перемешивании разбавл ют массу водой до концентрации 2,5% и ввод т проклеивающий агент в количестве 1,5% от массы абсолютно сухого волокна. В качестве проклеивающего агента используют омыленное талловое масло древесины лиственных пород. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к целлюлознобумажной промышленности и может быть использовано при изготрвлении упаковочного материала, например мешочной и оберточной бумаги и тарного картона.

Известен способ проклейки бумаги канифольным клеем с использованием в качестве коагул нтов соединений алюмини .

Способ основан на том, что в бумажную массу ввод т различные клеи на основе канифоли . Целлюлозные волокна и частицы канифольного кле  имеют отрицательный зар д, поэтому дл  осаждени  частиц кле  используют сульфат алюмини , алюмо-аммиачные или алюмо-калиевые квасцы и другие соединени  алюмини . В результате гидролиза этих соединений образуетс  положительно зар женна  гидроокись алюмини , котора  перезар жает частицы кле  и закрепл ет их на волокнах.

В указанном способе проклейки хорошие результаты получаютс  только в кислой среде при рН 4,5-5,0. Именно в этих пределах рН гидроокись алюмини  имеет положительный зар д. С повышением величины рН величина зар да гидроокиси понижаетс , а при рН 6,5-7,0 она мен ет знак зар да на обратный и как коагул нт клеевых частиц становитс  неэффективной. Бумага, полученна  в кислой среде, име  хорошую степень проклейки, обладает пониженными показател ми механической прочности и недолговечна.

Известен способ проклейки бумаги в массе путем введени  в бумажную массу кле  на основе канифоли и последующего осаждени  его на волокнах с помощью соединений алюмини , предварительно обработанных 0,25%-ным раствором полиэтиленимина, вз тым в количестве 0,1-0,5% к массе соединени  алюмини , а после осаждени  кле  рН массы довод т до 9,0-9,5.

10днако этот способ не экономичен иззэ дороговизны и дефицитности полиэтиленимина .

.Известен способ проклейки волокнистых материалов в массе,заключающи1 с  в

том, что проклейку провод т в присутствии добавки, в качестве которой используют целлюлозный полуфабрикат, полученный делигнификацией древесины При этом показатели механической прочности готового продукта несколько выше, чем в других известных способах, но степень проклейки остаетс  низкой.

Известен способ проклейки бумаги и картона заключающийс  в том, что перед введением в волокнистую массу 7090 мае.% анионного проклеивающего агента ее смешивают с 10-30 мас.% катионного полиэлектролита, содержащего в каждом из звеньев не менее одной первичной, вторичной или третичной аминогруппы, и диспергируют в течение 3-4 . Затем полученную смесь ввод т в волокнистую массу.

В данном способе степень проклейки недостаточно выбока (впитываемость воды при одностороннем смачивании) и составл ет 30-56 г/м.

Кроме того, картон обладает пониженными показател ми механической прочности несмотр  на использование экзотических дл  целлюлозно-бумажной промышленности исходных продуктов.

Наиболее близким к за вл емому  вл етс  способ проклейки волокнистых материалов , включающий операции введени  в волокнистую массу диспергатора - динатрийметиленбиснафталинсульфонат СН2(С1оНб50зМа)2 (диспергатор НФ) дл  стабилизации эмульгированных частиц смолы в бумажной массе и кле  из талловой канифоли с последующим его осаждением.

Недостатком способа  вл етс  наличие свободного формальдегида 0,5-1,5% в диспергаторе НФ, который  вл етс  продуктом конденсации нафталинсульфокислот с формальдегидом , а токсичность последнего известна . Кроме того, диспергатор НФ и используемый клей на основе канифоли значительно удорожают процесс, вследствие высокой стоимости этих продуктов.

Использование в качестве диспергатора волокнистой массы динатрийметиленбиснафталинсульфоната дает недостаточно стабильное качество проклейки бумажной массы, так как диспергатор НФ работает исключительно только как ПАВ, не обеспечива  при этом изменение зар да смол ных частиц, что в некоторых случа х (особенно при сезонных колебани х содержани  смолы в исходной древесине) приводит к смол ным затруднени м. Степень проклейки при одинаковом расходе кле  стабилизированным диспергатором НФ повышаетс  не

более, чем на 5-10%, против проклейки клеем , нестабилизированным диспергатором. Цель изобретени  -улучшение качества проклейки при одновременном удешевлеНИИ процесса.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе проклейки волокнистых материалов в массе, включающем обработку волокнистой массы диспергатором, введение в

0 нее проклеивающего агента и осадител , согласно изобретению в качестве диспергатора берут термолизат биомассы активного ила в количестве 1,0-3,0% от массы абсолютно сухого волокна, а в качестве проклеивающего агента используют омыленное талловое масло древесины лиственных пород.

Использование в качестве диспергатора термолизата биомассы активного или нар ду с другими признаками изобретени  позвол ет обеспечить лучшую диспергацию смол ных частиц, наход щихс  непосредственно в волокнистой массе, и вводимых клеевых частиц на волокнах, улучшить степень

5 проклейки волокнистой массы, физико-механические показатели картона, исключить образование смол ных отложений на оборудовании и в картоне, использовать в качестве клеющего агента омыленное талловое

0 масло древесины лиственных пород.

В термолизате биомассы ила активным веществом  вл ютс  аминокислоты, которые способствуют снижению отрицательного зар да смол ных частиц вследствие

5 взаимодействи  карбоксильных групп смол ных и жирных кислот с аминогруппами с образованием малодиссоциированных высокомолекул рных соединений, которые способны осаждатьс  и удерживатьс  на волокнах, т.е. уже не накапливаютс  и не осаждаютс  на оборудовании. Одновременно часть аминокислот термолизата, как ПАВ. может просто адсорбироватьс  на поверхности смол ных частиц, также предотвраща  образование смол ных бл шек. Кроме того, при введении осадител  клеевых частиц (солей 3-валентного алюмини ) достигаетс  более равномерное диспергирование клеевых частиц. Это способствует

0 улучшению степени проклейки волокнистой массы.

Низка  стоимость термолизата и лиственного таллового масле снижает себестоимость готовой продукции, а отсутствие в

5 термолизате токсичных примесей улучшает санитарно-гигиенические услови  труда.

Было неочевидно использование омыленного таллового масла древесины лиственных пород дл  проклейки волокнистой массы ввиду того, что лиственное талловое

масло содержит до 20-25% нейтральных (неомыл емых) веществ, которые  вл ютс  основными источниками (нар ду со смолой в самой волокнистой массе) смол ных отложений , которые существенно снижают качество проклейки.

В талловой канифоли, полученной ректификацией из таллрвого масла древесины хвойных пород и примен емой дл  проклейки волокнистой массы по известному способу, содержание нейтральных (неомыл емых) ве .ществ составл ет всего 4-6%, т.е. в 4-5 разменьше .

Предварительна  обработка волокнистой массы диспергатором на основе термолизата биомассы активного или позволила использовать предлагаемый проклеивающий агент (лиственное талловое масло), полностью исключив смол ные отложени  в картоне и на оборудовании, улучшив при этом качество проклейки.

Таким образом, по вл етс  реальна  возможность расширить сферу использовани  лиственного таллового масла, которое как побочный продукт получаетс  в больших количествах при сульфатном производстве целлюлозы, но не имеет сбыта ввиду .ограниченности его применени  в народном хоз йстве .

Весьма важно выдерживать именно за вл емые количества термолизата биомассы активного ила дл  предварительной обработки волокнистой массы.

Недостаток термолизата-ила при предварительной обработке волокнистой массы перед проклейкой не обеспечивает равномерную диспергацию смол ных частиц в волокнистой массе и клеевых частиц на волокнах, что приводит к по влению смол ных отложений и соответственно к снижению качества .проклейки. Избыток термолизата биомассы ила свыше 3% к абсолютно сухому волокну снижает физикомеханические показатели картона и также приводит к по влению смол ных отложеНИИ .

Технологи  способа проклейки волокнистых материалов в массе заключаетс  в следующем.

Сульфатную небеленую целлюлозу высокого выхода со степенью провара 4050 ед. Каппа подвергают размолу до 30-40° ШР на лабораторной мельнице ЦРА. В полученную массу добавл ют термолизат биомассы активного ила в количестве 1030 кг/т абсолютно сухого волокна, далее при перемешивании разб1авл ют массу водой до концентрации 2,5% и бвод т проклеивающий состав из расчета 1,5% к абсолютно сухому волокну. Проклеивающий состав содержит лиственное талловое масло 10%, щелочь 0,8% и воду 89,2%.

Посл перемешивани  Стечение 10мин целлюлозную массу разбавл ют водой до концентрации 0,5% и дл  осаждени  кле  на волокне ввод т осадитель - сернокислый глинозем до рН 4,5. После перемешивани  из зтой массы делают отливки картона на листоотливном аптпарате. Масса отливок состал ет 150 г/м, толщина 0,24 мм. Отливки сушат в камере листоотливного аппарата в течение 3 мин, а затем в сушильном шкафу при 130°С в течение 30 мин. Это максимально приближено к производственным услови м сушки. После кондиционировани  отливок в стандартных услови х провод т их испытани .

Лиственное талловое масло содержит в своем составе до 20-25% неомыл емых веществ , которые при определенных услови х обусловливают смол ные затруднени , что и сдерживает его применение.

Термолизат биомассы активного ила содержит до 10-15% свободных аминокислот, значительна  часть которых  вл етс  поверхностно-активнь1ми веществами и обладает диспергирующими свойствами. Обработка целлюлозной массы термолизатом биомассы активного ила способствует хорошей диспергации клеевых частиц, предотвраща  образование смол ных отложений на обо.пудрвании и в картоне и обеспечива  равномерный зффект проклейки.

Термолизат биомассы активного ила получают при термообработке суспензии ила с концентрацией сухих веществ 3060 г/л при 80-90°С в течение 2 ч.

Проклеивающий агент готов т следующим образом. В змульгатор при посто нном перемешивании загружают лиственное талловое масло и щелочь и добавл ют гор чую воду. Температуру смеси поднимают до 70°С и выдерживают в течение 30 мин, не прекраща  перемешивани . По окончании процесса смесь раз вод т холод ной водой до концентрации 20-30 г/л и используют дл  проклейки. Проклеивающий агент содержит следующие компоненты в количестве, мас.%: лиственное талловое масло 8-12, щелочь 0,5-1,5, остальное - вода.

.Пример (контроль - без введени  диспергатора).

Сульфатную небеленую целлюлозу со степенью провара 50 ед. Каппа подвергают размолу до 36° ШР. Полученную массу разбавл ют водой до концентрации 2,5%, ввод т проклеивающий агент в виде омыленного таллового масла в количестве 1.5% к массе абсолютно сухого вещества. В качестве осадител  используют сульфат алюмини , который добавл ют до рН 4,5.

Проклеивающий агент содержит лиственное талловое масло в количестве 10%, щелочь 0,8% и 89,2% воды. В эмульгатор при посто нном перемешивании загружают лиственное талловое масло, щелочь и воду в указанном соотношении. Температуру смеси поднимают до 70°С и выдерживают при перемешивании в течение 30 мин. Далее смесь развод т холодной водой до концентрации 20-30 г/л и используют дл  проклейки.

Из подготовленной целлюлозной массы готов т отливки массой 150 г/м, сушат в камере листоотливного аппарата в течение 3 мин при , затем в сушильном шкафу при 130°С в течение 30 мин. Высушенные отливки кондиционируют и испытывают. На стадии проклейки массы даетс  визуальна  оценка количества смол ных отложений на оборудовании, а после сушки определ етс  наличие смол ных вкраплений на поверхности отливок.

Отсутствие диспергатора на стадии подготовки целлюлозной массы к проклейке обусловило наличие значительных смол ных отложений на оборудовании и на поверхности картона и не обеспечило качественной проклейки картона.

Примеры 2-6. Дл  опытов используют сульфатную целлюлозу после промывки с жесткостью 50 ед. Каппа. Целлюлозу размалывают на лабораторной мельнице до степени помола 36° ШР. В размолотую маесу добавл ют термолизат биомассы активного ила в количестве 0,8; 1,0; 2,0; 3,0; 3,2% к массе абсолютно сухого волокна.

Далее, не прекраща  перемешивани , целлюлозную массу разбавл ют до концентрации 2,5%, ввод т проклеивающий агент в виде омыленного таллового масла в количестве 1,5% к абсолютно сухой массе волокна и продолжают перемешивание в течение 10 мин. По истечении этого времени массу разбавл ют водой до концентрации 0,5% по абсолютно сухому волокну и дл  осаждени  клеевых частиц на волокнах ввод т сернокислый глинозем (или другие соли алюмини ) до рН 4,5.

Проклеивающий агент дл  проклейки картона содержит следующие компоненты, мас.%: лиственное талловое масло 10, щелочь 0,8, вода 89,2.

Проклеивающий агент готов т следующим образом. В эмульгатор при посто нном перемешивании загружают лиственное талловое масло, щелочь и воду в указанных соотношени х. Температуру смеси поднимают до 70°С и выдерживают в течение 30

мин, не прекраща  перемешивани . По окончании процесса смесь развод т холодной водой до концентрации 20-30 г/л и используют дл  проклейки.

Волокниста  суспензи  перемешиваетс  в течение 5 мин, после чего осуществл ют отлив на листоотливном аппарате. Масса отливок равна 150 г/м. Сушку образцов провод т в камере листоотливного аппарата в течение 5 мин, а затем в сушильном шкафу при 130°С в течение 30 мин. После кондиционировани  отливок в стандартных услови х провод т их испытани . Результаты испытаний по примерам 1-6 представлены в таблице.

На стадии проклейки даетс  визуальна  оценка количества смол ных отложений (смол ных бл шек) на оборудовании, а после сушки определ етс  наличие смол ных вкраплений на поверхности отливок.

В термолизате биомассы активного ила содержитс  12-15% аминокислот от сухих веществ. Качественное и количествен1;1ое определение аминокислотного состава термолизата биомассы активного ила показало наличие 18 аминокислот.

Результауы опытов, представленные в таблице, показывают, что предварительна  обработка целлюлозной массы термолизатом активного ила перед введением кле  на основе лиственного тал/ювого масла позвол ет улучшить степень проклейки в 2 раза по сравнению с контролем (без введени  термолизата биомассы ила) и преп тствует отложению смолы на оборудовании и в картоне , в то врем  как по известному способу степень проклейки увеличиваетс  лишь на 5-10%.

При этом улучшаютс  физико-механические показатели картона: сопротивление продавливанию на 5,0-5,5%, разрушающее усилие при сжатии на 9-11 %, число двойных перегибов на 25-30%.

Наилучшие результаты по степени проклейки и отсутствию смол ных отложений получены при расходе термолизата биомассы ила 1,0-3,0% к массе абсолютно сухого волокна. Проклейка получаетс  равномерной , причем степень проклейки высока . Недостаток термолизата ила при предварительной обработке целлюлозной массы перед проклейкой не обеспечивает равномерную диспергацию клеевых частиц на волокне, что приводит к по влению смол ных отложений. Избыток термолизата биомассы ила свыше 3% снижает физико-механические показатели картона и также приводит к по влению смол ных отложений .

Введение в технологическую схему проклейки картона стадии обработки волокнистой массы термолизатом биомассы активного ила позвол ет обеспечить лучшую диспергацию смол ных частиц в волокнистой массе и клеевых частиц на волокнах, улучшить степень проклейки, т.е. снизить впитываемость воды покровным слоем при одностороннем смачивании в 2 0аза, улучшить физико-механические показатели и исключить образование смол ных отложений на оборудовании и в картоне на основе лиственного таллового масла, которое ранее дл  этих целей вообще не использовалось .

Применение предлагаемого изобретени  позволит:

расширить ассортимент кле  дл  проклейки волокнистых материалов в массе и создать возможность замены дорогосто щих диспергаторов и клеевых составов на основе канифоли, использу  реагенты, получаемые непосредственно на целлюлознобумажных предпри ти х;

расширить рынок сбыта лиственного таллового масла:

использовать биомассу избыточного активного ила, который не просто дешевый, но по существу бросовый реагент, который  вл етс  многотоннажным отходом процесса очистки сточных вод на ЦБК;

исключить использование токсичного диспергатора НФ, содержащего 0,5-1,5% свободного формальдегида, улучшив тем самым санитарно-гигиенические услови  труда и сократив затраты на защитные меропри ти .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ проклейки волокнистых материалов в массе, включающий обработку волокнистой массы диспёргатором, введение в нее проклеивающего агента и осадител , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества проклейки при одновременном удешевлении процесса, в качестве диспергатора используют термолизат биомассы активного ила в количестве 1,03 ,0% от массы абсолютно сухого волокна, а в качестве проклеивающего агента используют омыленное талловое масло древесины лиственных пород.