UA132628U - Папір вбирний санітарно-гігієнічного призначення з розмелених волокон сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта - Google Patents

Abstract

Папір вбирний, що містить розмелені волокна сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, причому як сульфатну білену целюлозу з листяної деревини використовують целюлозу з деревини евкаліпта, волокна якої розмелені до ступеня помелу 17-23°ШР, а волокна сульфітної целюлози з хвойної деревини розмелені до ступеня помелу 29-36°ШР, при цьому отримані фракції змішують перед формуванням паперового полотна.

Description

Корисна модель належить до целюлозно-паперової промисловості і може бути використана під час виготовлення паперу санітарно-гігієнічного призначення або фільтрувального.

Цією корисною моделлю заявляється папір вбирний, що містить розмелені волокна сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, а як сульфатну білену целюлозу з листяної деревини використовують целюлозу з деревини евкаліпта, волокна якої розмелені до ступеня помелу 17-23"ШР, а волокна сульфітної целюлози з хвойної деревини розмелені до ступеня помелу 29-36"ШР, при цьому отримані фракції змішують перед формуванням паперового полотна за співвідношення компонентів, мас. 9о: сульфітна білена целюлоза із хвойної деревини 52-58 сульфатна білена целюлоза із деревини евкаліпта 42-48.

Найбільш ефективно корисна модель може бути використана для виробництва паперу, призначеного для виготовлення виробів санітарно-гігієнічного призначення: серветок, прокладок, простирадл, паперових рушників тощо, а також фільтрів для очищення та стабілізації якості рідинних продуктів, в медицині, для абсорбуючих виробів особистої гігієни (для вбирання рідини) або очищення різних поверхонь.

Якість вбирного паперу зазвичай визначається і залежить від якості волокнистих напівфабрикатів - від виду целюлози, ступеня та умов їхнього розмелювання, параметрів технології, процесів виливання волокнистої суспензії і формування паперового полотна.

Метою роботи є досягнення підвищеної вбирної (всмоктувальної) здатності та пухкості паперу за збереження рівня механічної міцності.

Механічну міцність паперу оцінювали за показником руйнівного зусилля, всмоктувальну здатність - за показником капілярного всмоктування в середньому за двома напрямками протягом 10 хв, пухкість визначали як величину обернену величині щільності паперу.

Недоліком вбирного паперу різного призначення є те, що папір або вироби з нього за незначного намокання та зминання в руці, зазвичай, руйнуються і перетворюються в щільну мокру масу. Тобто, вироби з такого паперу мають низький рівень міцності за незначної дії вологи та низьку еластичність, що є небажаним для виробів такого типу, призначених для витирання і фільтрування рідин. Як тільки вони насичуються рідиною - стають некорисними (непотрібними), тобто непридатними для подальшого використання.

В основу корисної моделі поставлена задача створити паперове полотно, з властивостями, близькими до тканини або рушника, з високою вбирною здатністю і низької щільності, які зберігали б цілісність під впливом вологи і поводили себе подібно до губки, за рахунок вибору і комбінування волокон целюлози на основі хвойної деревини та деревини евкаліпта, способів розмелювання та відповідної підготовки целюлозних волокон для формування необхідних структури та властивостей паперу.

Таким чином, вбирний папір повинен мати необхідний комплекс властивостей - характеризуватись достатньою вбирною здатністю, м'якістю і пухкістю, а також відповідною механічною міцністю, необхідною для забезпечення технологічності його перероблення на вироби, товари тощо, умов їхнього використання та експлуатації. Крім цього вироби з такого паперу повинні мати привабливий вигляд, тобто характеризуватись відповідним показником білості.

Рівень міцнісних або фізико-механічних властивостей вбирного паперу визначається зазвичай структурою паперового полотна, особливості якої залежать від капілярно-пористої будови паперу. Паперу властива анізотропія (нерівномірність) розподілу, орієнтування та взаємодії всіх компонентів, що створюють структуру в об'ємі паперового аркуша, що пов'язана з особливостями технологічного процесу підготовки целюлозного волокна, і залежить від виду целюлози, ступеня розмелювання, довжини та товщини волокон, відповідного співвідношення складових компонентів паперової маси, умов формування паперового полотна та інших.

Корисна модель стосується композиції і способів покращення вбирної здатності, механічної міцності і пухкості вбирного паперу різного призначення за зниженої маси 1 м".

Пухкість паперу - зворотна величина щільності, показує, який об'єм в см3 займає 1 г паперу і визначається як результат відношення його товщини до маси площею 1 ме, в см3/г. Пухкість характеризує також ступінь стискання паперу, його м'якість і є важливою властивістю вбирних видів паперу широкого спектра застосування.

Пухкий папір має більш рихлу макропористу структуру, що створюється за рахунок проміжків між волокнами різних видів целюлози і розмірів за довжиною і шириною, які заповнюються повітрям і вологою. Пухкий папір з макропорами буде інтенсивно всмоктувати рідинні компоненти, наприклад вологу, а також легко піддаватися стисканню. Зокрема корисна модель стосується композиції та співвідношення компонентів в ній, які за відповідних умов розмелювання та підготовки целюлозного волокна (паперової маси), покращують вбирну здатність, пухкість і механічну міцність виготовленого з нього паперу.

Тому для виготовлення вбирного паперу з необхідним комплексом споживчих властивостей нами зроблена спроба встановити співвідношення між кількістю довговолокнистої фракції, що застосовується для створення структурного каркасу, і кількістю коротковолокнистої фракції з целюлози деревини евкаліпта, що використовується як наповнювач або зв'язувальна речовина.

Оптимальним співвідношенням нами встановлено 52-58 906 довговолокнистої фракції невисокого ступеня помелу і 42-48 9о коротковолокнистої фракції.

Згідно з цим, корисна модель стосується способу отримання волокнистої паперової маси, який включає вибір волокнистої сировини - сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до ступеня помелу 29-36"ШР та сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта, розмеленої до 17-23"ШР, за визначення ефективного співвідношення композиції на основі сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і з сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта.

З іншого боку корисна модель стосується виготовлення тонкого паперу з підвищеною вбирною здатністю, механічною міцністю та пухкістю - важливими показниками для цього виду паперу, який включає такі стадії: розмелювання, підготовку і одержання двох видів паперової маси з сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта; одержання композиції волокнистої паперової маси на основі суміші сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта за відповідного їхнього співвідношення; отримання волокнистої суспензії паперової маси на основі суміші одержаної композиції; виливання з цієї суспензії паперового полотна, його пресування, крепування і сушіння.

В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом досягнення однорідної структури паперу підвищити його експлуатаційні властивості за призначенням - вбирну здатність, механічну міцність, пухкість і білість - показники якості, які є головними для вбирних видів

Зо паперу різного призначення.

Для забезпечення підвищених показників механічної міцності та вбирної здатності зазвичай використовують сульфітну білену целюлозу з хвойної деревини і сульфатну білену целюлозу з листяної деревини, виходячи з таких міркувань: волокна сульфітної целюлози більш гнучкі, в меншій мірі вкорочуються під час розмелювання, фібрилюючись при цьому, що сприяє отриманню зімкнутого паперового полотна. Поєднання довгих і міцних волокон целюлози з хвойної деревини в композиції з короткими і більш ширшими волокнами целюлози з листяних порід деревини дає можливість підвищити вбирну здатність паперу та його механічну міцність.

Слід зазначити, що в матеріалах, які стосуються використання в композиції паперу волокон листяної целюлози мають на увазі целюлозу, отриману на основі деревини осики або суміші осики та берези (ГОСТ 14940 Целюлоза сульфатная беленая из лиственной древесинь! (осиновая). Технические условия).

Останнім часом широке застосування отримала сульфатна білена целюлоза з деревини евкаліпта.

За результатами наших досліджень, папір на основі сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта, який останнім часом отримав широке використання у виробництві багатошарових матеріалів і виробів, має нижчі значення показника щільності, а відповідно, вищу пористість за одних і тих умов розмелювання целюлозного волокна паперової маси. Підтвердженням цього свідчить підвищений показник повітропроникності паперу на основі такої волокнистої композиції, що дає нам впевненість у тому, що здатність такого паперу до стиснення також має зрости, тобто повинен зростати показник пухкості такого паперу (величина обернена щільності).

Евкаліптова целюлоза - це порівняно новий волокнистий напівфабрикат з вмістом с- целюлози 82 95 і білістю - 90 95, який дає змогу, як показали наші попередні дослідження, підвищувати пухкість, м'якість, пористість і білість паперу, забезпечуючи привабливий вигляд виробів з нього, покращити процес його формування.

Волокна евкаліпта коротші від волокон берези і бука і значно тонші від них, лінійна щільність волокна складає лише 60 95 від показника березових волокон і 40 95 від букових, що свідчить: в 1 гевкаліптової целюлози вдвоє більше волокон ніж у березових і в тричі більше, ніж у букових порід. Крім цього волокна евкаліптової целюлози відрізняються більшою гнучкістю та 60 пластичністю, що характеризується відношенням довжини волокна до його ширини.

Завдяки специфічній морфологічній структурі і будові целюлоза з деревини евкаліпта має високу здатність до формування однорідного паперового листа та досягнення високої міцності, пухкості і білості.

Як показують результати проведених досліджень, целюлоза з евкаліптової деревини є винятково високоякісним волокнистим напівфабрикатом з оптимальним поєднанням технічних властивостей щодо застосування у виробництві високовбирних видів паперу з вмістом її використання до 42-48 9о у волокнистій композиції цих видів паперу.

Основною метою розмелювання коротковолокнистої целюлози з деревини евкаліпта для виробництва паперу вбирних видів є підвищення пластичності волокон для розвитку і забезпечення міцнісних властивостей волокнистого напівфабрикату. Тому розмелювання цих видів целюлози ми проводили за м'яких умов, тобто за незначних присадок поверхонь розмелювальної гарнітури. Кінцевий ступінь помелу вибирався в залежності від властивостей целюлози та здатності зберегти всмоктувальні властивості під час розмелювання і маси паперу площею 1 м.

За роздільного розмелювання хвойну целюлозу розмелювали до більш високого ступеня помелу 29-36"ШР, в той час як целюлозу з евкаліпта до 17-23"ШР. Вміст евкаліптової целюлози і хвойної біленої сульфітної целюлози складають відповідно 42-48 і 57-58 мас, 95.

Сульфатна целюлоза з деревини евкаліпта має міцність волокон нижчу від целюлози з хвойної деревини, оскільки її волокна є коротшими і міцність окремого волокна в папері є нижчою. Крім цього в композиції евкаліптової целюлози знаходиться значна кількість широких і коротких тонкостінних судин з великою кількістю пор і капілярів. А тому використання цієї целюлози повинне сприяти отриманню паперового полотна з підвищеною капілярною всмоктувальною здатністю, що є важливою споживчою та експлуатаційною властивістю даного паперу та виробів з нього.

Таким чином, отримання паперу високої вбирної здатності за достатньо високого рівня механічної міцності досягається за умови використання правильного співвідношення і поєднання коротких волокон целюлози з деревини евкаліпта з довшими целюлозними волокнами з хвойної деревини.

Відомий спосіб виробництва крепованого паперу, який описано в патенті України 29561 кл. ргін 27/00, 021Н 17/33 опубл. 15.11.2000р. бюл. Мо 6, згідно з яким для підвищення механічної міцності і капілярного всмоктування використовують склад для крепування на основі поліамідної смоли, модифікованої епіхлоргідрином, рослинної олії, продукту взаємодії бутилату калію і оксиду пропілену.

Однак, слід зазначити, що запропонований спосіб покращення механічної міцності та вбирної здатності, є складним щодо його технологічного здійснення, викликає труднощі під час сушіння паперового полотна (утворення клейких плям на поверхні сушильного циліндра) та під час крепування, що призводить до нерівномірності властивостей паперу по ширині паперу. Крім цього зазначена технологія призводить до зростання вартості паперу, виготовленого з її використанням.

В іншому патенті КО 2432427 С2 "Способ изготовления многослойного волокнистого материала" опубл. 27.10.2011, Бюл Мо 30. Спосіб включає виготовлення багатошарового картону, головним чином для пакувальної галузі з використанням довго і коротко волокнистих целюлозних волокон, для отримання яких використовують процес фракціонування волокнистої маси і розділення її на фракції за розмірами. Метою даної корисної моделі є підвищення механічних показників картону і максимальне використання целюлози листяних порід деревини.

В даній роботі використовують коротко волокнисту целюлозу з деревини евкаліпта, целюлозу з деревини берези, акації або їхні суміші з будь-яких двох порід деревини.

Відомий також винахід КИ 2266139 С2 "Распределительньй слой с улучшенньім переносом жидкости в удерживающий слой" на волокнистий матеріал дво- або більше шаровий, що має абсорбуючий шар, який містить облагороджену суміш зшитих целюлозних волокон і незшитих целюлозних волокон за співвідношення 85 95 і 15 95 відповідно і призначений для вбирання рідини. Такий шар має масу 1 м: від 90 до 180 г. В одному з варіантів абсорбуючого шару до складу вводять до 8 95 целюлози евкаліпта, 7 956 від маси волокон південної сосни і 85 95 від маси зшитих целюлозних волокон. Зшиті целюлозні волокна це волокна з хімічними поперечними зв'язками між ними.

В зазначених патентах волокна целюлози евкаліпта використовують в шарових видах картону та матеріалах для покращення їхньої механічної міцності та сорбуючої здатності. Однак ці матеріали мають високі товщину і масу площею 1 м, а вміст волокон целюлози евкаліпта в адсорбуючому шарі становить 8 95.

Близьким аналогом є папір вбирний підвищеної механічної міцності та пухкості (патент на корисну модель Мо 75427 від 26.11.2012 р.), у якому отримання паперу з підвищеними показниками вбирної здатності, механічної міцності та пухкості вирішується використанням композиції на основі біленої целюлози, що містить суміш сульфітної та сульфатної целюлози з хвойної деревини за співвідношення 60:40 відповідно, і волокон целюлози з листяної деревини.

За сумісного розмелювання сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини за співвідношення, мас. 905: 40:60 відповідно, отримували волокна з довжиною 1,9-2,1 мм (фракція І), а сульфатної біленої целюлози з листяної деревини отримували довжину волокон 0,8-1,1 мм (фракція ІІ). Отримані на основі сульфатної і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини (фракція І) та сульфатної біленої целюлози з листяної деревини (фракція ІІ) волокнисті маси змішували за відповідного співвідношення, а з отриманої композиції виливали звичайним способом паперове полотно.

Недоліком даної корисної моделі є складність в забезпеченні та контролюванні розмірів целюлозних волокон сульфатних і сульфітних видів целюлози з хвойної деревини та сульфатної з листяної деревини, що звичайно призводить до зростання собівартості виробництва паперу та ціни готового виробу.

Найближчим аналогом за технологічною сутністю та метою роботи може бути відомий папір санітарно-гігієнічного призначення (Горбушин В.А. Производство санитарно-бьтовьїх видов бумаги. - М.: Лесная промьішленность, 1986. - С. 96), що містить 50 95 сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, 30 95 сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, 20 95 сульфітної целюлози з хвойної деревини. Відомий папір отримують з використанням окремих технологічних потоків підготування паперової маси, з розмелюванням кожного виду целюлози до різного ступеня помелу за різних концентрацій з наступним домелюванням отриманої змішаної композиції: сульфатну целюлозу з хвойної деревини попередньо розмелюють до 18- 20"ШР з наступним домелюванням разом з сульфатною листяною целюлозою і сульфітною целюлозою з хвойної деревини до 23-25"ШР.

Отриманий за такою технологією папір має підвищену вбирну здатність, товщину, а відповідно і щільність, однак механічна міцність і пухкість його невисокі, а організація окремих потоків підготовки паперової волокнистої маси ускладнює процес виготовлення паперу, а відповідно, зростає його собівартість.

А тому з метою зниження цього негативного впливу, нами запропоновано композицію на основі суміші сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта, їхнього співвідношення, а також запропоновано роздільне розмелювання сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та окремо сульфатної біленої целюлози з

З5 деревини евкаліпта, що дає змогу максимально зберегти довжину волокон целюлози, що є важливим для одержання макропористої структури та забезпечує високий рівень вбирної здатності, механічної міцності і пухкості, виготовленого з цих волокон паперу.

Корисна модель ілюструється такими прикладами. Зразки паперу, згідно з корисною моделлю, виготовляли таким чином: сульфітну білену целюлозу з хвойної деревини розмелювали до ступеня помелу 29-36"ШР, а сульфатну білену целюлозу з деревини евкаліпта - до ступеня помелу 17-23"ШР. Розмелені волокна змішували між собою у воді, отримуючи композицію за різних співвідношень, мас. 95. З отриманої паперової маси відомим способом (формування, крепування до ступеня крепування 9 95 і висушування) виготовляли зразки паперу масою площі 1 м: 32 г, які випробували за показниками щільності, механічної міцності (руйнівне зусилля в машинному і поперечному напрямках), капілярного всмоктування в середньому за двома напрямками протягом 10 хв та пухкості. Також у процесі досліджень контролювали показник білості, що обумовлює естетичні властивості готового паперу та виробів з нього.

Приклад 1. Зразки паперу виготовляли з паперової маси, що має композицію з сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до ступеня помелу 36"ШР (фракція 1) та сульфатної целюлози з деревини евкаліпта, розмеленої до ступеня помелу 17"ШР (фракція ІІ) у співвідношенні, мас. бо: 52:48.

Приклад 2. Зразки паперу виготовляли з паперової маси, що має композицію з сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до ступеня помелу 34"ШР (фракція І) та сульфатної целюлози з деревини евкаліпта, розмеленої до ступеня помелу 19"ШР (фракція ІІ) у співвідношенні, мас. бо: 54:46.

Приклад 3. Зразки паперу виготовляли з паперової маси, що має композицію з сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до ступеня помелу 32"ШР (фракція І) та сульфатної целюлози з деревини евкаліпта, розмеленої до ступеня помелу 21"ШР (фракція ІІ) у співвідношенні, мас. бо: 56:44.

Приклад 4. Зразки паперу виготовляли з паперової маси, що має композицію з сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до ступеня помелу 29"ШР (фракція І) та сульфатної целюлози з деревини евкаліпта, розмеленої до ступеня помелу 23"ШР (фракція ІІ) у співвідношенні, мас. У: 58:42.

Приклад 5. Зразки паперу виготовляли з паперової маси, що має композицію з сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, розмеленої до ступеня помелу 29"ШР (фракція І) та сульфатної целюлози з деревини евкаліпта, розмеленої до ступеня помелу 23"ШР (фракція ІІ) у співвідношенні, мас. бо: 60:40.

Приклад 6 (аналог). Паперову масу отримували наступним чином: целюлозу сульфатну білену з хвойної деревини (СФА) за масового співвідношення 50 95 попередньо розмелювали до 20"ШР з наступним домелюванням разом з сульфатною листяною целюлозою (ЦлЛД) і сульфітною целюлозою з хвойної деревини (СФІ) за співвідношення 30 і 20 мас. 95 відповідно до ступеня помелу 24"ШР. З отриманої паперової маси відомим способом аналогічно і згідно з заявкою виготовляли зразки паперу масою 1 ме - 32 г, які після крепування до ступеня крепування 995 та сушіння, випробовували за такими ж показниками, що і зразки згідно з заявкою.

Результати випробування зразків паперу згідно з заявкою (1-5) та аналогом (б) наведено в таблиці.

Таблиця . о Значення показників паперу паперової маси, мас. Уо

Сульфітна | Сульфатна зусилля, Н всмокту-

Варіант білена білена Маса! Щіль- У вання в Пух- | ві- (приклад) | целюлоза з | целюлоза з 2 | в серед- . . хвойної деревини 1 ме, | ність, імашин-)| В попе- ньому з кість, | лість, . Г г/см3 | ному Іречному см3/г| Фо деревини евкаліпта : двох (фракція І) | (фракція І) нап- унапрям!) апрямів, рямі ММ 17171112 1 з 14151 61 71 8 |9 то 717 52 ющ| 48 13200242) 40 | 21 | 28 /|4л12 86 74 | 58 5 5Бюжюк ММ 42 131.9|10247) 59 | 30 | 40 /|404 86 75 | ю60 | 40 32010247) 58 | 29 | 40 /|404 85 б зо - ЦЛД;

Як свідчать результати виконаних досліджень, зразки паперу, що виготовлені у відповідності з заявкою на корисну модель, характеризуються високим рівнем показників механічної міцності, вбирної здатності, що забезпечується, на нашу думку, оптимальним вибором волокнистої композиції з целюлозних волокон сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з деревини евкаліпта та їхніх розмірів, що і сприяє утворенню необхідної макропористої структури виготовленого з них паперу. Отримана макропориста структура паперу, згідно з заявкою, забезпечує досягнення високої пухкості, що є також непрямою характеристикою важливих показників вбирних видів паперу, а саме: повітропроникності, всмоктувальної здатності, а наявність в композиції довгих волокон сульфітної біленої целюлози

Зо з хвойної деревини дає змогу підвищити і забезпечити механічну міцність паперу на достатньо високому рівні. Тобто, введення целюлози з евкаліпта за невисокого ступеня помелу (без значного укорочення розмірів волокон) дозволяє отримати папір з рівномірною і зімкнутою структурою, підвищеними пористістю, пухкістю і вбирною здатністю і забезпечити на високому рівні його механічну міцність.

Разом з тим слід зазначити, що використання сульфітної біленої целюлози понад 58 95 не призводить до покращення показників якості розробленого паперу, зумовлює зростання його собівартості та відповідно є недоцільним.

Папір, що виготовлений за аналогом, з використанням суміші сульфатної і сульфітної целюлози з хвойної деревини та целюлози з традиційної листяної деревини (берези, бука, осики) забезпечують нижчий рівень механічної міцності у порівнянні з папером згідно з заявкою,

такий папір є більш жорстким, менш пластичним, про що свідчить знижений рівень показників пухкості (м'якості) та вбирної здатності, які Є важливими для вбирних видів паперу і виробів з них.

Кращі результати досліджуваних характеристик паперу згідно з заявкою досягаються за невисокого вмісту волокон целюлози з хвойної деревини, які мають більшу вартість у порівнянні з целюлозою з евкаліпта та відповідно це сприятиме зниженню собівартості вбирного паперу з високим комплексом таких властивостей як капілярне всмоктування, механічна міцність та пухкість.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Папір вбирний, що містить розмелені волокна сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, який відрізняється тим, що як сульфатну білену целюлозу з листяної деревини використовують целюлозу з деревини евкаліпта, волокна якої розмелені до ступеня помелу 17-23"ШР, а волокна сульфітної целюлози з хвойної деревини розмелені до ступеня помелу 29-36"ШР, при цьому отримані фракції змішують перед формуванням паперового полотна за співвідношення компонентів, мас. 9о: сульфітна білена целюлоза із хвойної деревини 52-58 сульфатна білена целюлоза із деревини евкаліпта 42-48.