UA80701C2 - Composition for papermaking that includes complex of starch-latex, filling suspension and method to obtain it, pulp composition for paper making, paper and method to make it - Google Patents

Description

Опис винаходу

Даний винахід відноситься до обробки наповнювача складами набряклого крохмалю-латексу, одержаними у 2 присутності спільно діючих домішок або за їх відсутності, для використання при виготовленні сортів паперу, які містять наповнювач, що не містять деревини і що містять деревину. Винахід також відноситься до комбінації набряклого крохмалю і латексу для використання як домішок до композиції паперу у сортах, які не містять наповнювач, таких як паперові мішки і вироби з картону.

При виготовленні паперу, що містить наповнювач, шлам наповнювача додається до суспензії пульпи перед 70 тим, як вона перекачується у секцію формування папероробної машини. Затримувальна домішка або система затримувальних домішок, що містить декілька компонентів, завжди додається до суспензії пульпа/наповнювач (також відомої, як композиція паперу), щоб затримувати в аркуші стільки наповнювача, скільки можливо.

Додавання наповнювача до паперу створює для виробника паперу численні поліпшення в якостях аркуша, включаючи поліпшені непрозорість, яскравість, сприйняття на дотик і чіткість друку. Крім того, коли 79 наповнювач дешевше, ніж пульпа, додавання наповнювача в аркуш приводить у результаті до зниження витрат завдяки заміні волокон на наповнювач. Ці зниження можуть бути істотними, коли наповнювачі низької вартості, такі як осаджений карбонат кальцію (ОКК), використовуються для заміни дорогих волокон целюлози. Більш того папір, що містить наповнювач, набагато легше сушиться, ніж папір без наповнювача, і у результаті папероробна машина може працювати швидше з меншою витратою пари, що зменшує вартість і підвищує продуктивність.

Тому додавання великих кількостей ОКК в аркуш значно знижує вартість виготовлення тонкого паперу.

Однак для даної ваги аркуша є межі кількості наповнювача, яка може бути додана. Міцність паперу звичайно є найбільш важливим фактором, що обмежує вміст наповнювача, хоча інші фактори, такі як затримання, збезводнення і потреба у хімікатах для затримання і проклеювання, також є значними.

Виготовлення паперу з високим вмістом наповнювача потребує ефективної системи затримувальних с 22 домішок. Потрібно, щоб затримувальна домішка створювала хороше затримання наповнювача при високих Го) величинах зсуву і турбулентності, які виявляються у папероробній машині, і щоб вона поліпшувала збезводнення, але без погіршення формування. Хімікати затримувальних домішок додають у композицію для виготовлення паперу у місці перед входом у напірний ящик папероробної машини або біля нього. Затримувальні домішки складаються з одиничних або подвійних хімічних домішок, які поліпшують затримання наповнювача і - тонких частинок за допомогою механізму місточкового зв'язку і/або флокуляції. Хімікати допомагають ав прикріплювати частинки наповнювача і тонкі частинки (маленькі фрагменти волокон) до довгих волокон або викликають їх агрегацію у великі флокульовані частинки, які більш легко утримуються на ситі. Для того, щоб в створити прикріплення і флокуляцію, хімікати повинні адсорбуватися на поверхнях наповнювачів, тонких Га») частинок і волокон. На ступінь адсорбції хімікатів і сили прикріплення впливає багато показників, включаючи 3о чистоту композиції і хімічний склад композиції, властивості доданих хімікатів, величину зсуву у процесі со приготування паперу і час контакту між затримувальними домішками і компонентами композиції.

Міцність паперу неминуче знижується при заміні волокон наповнювачем не тільки тому, що в аркуші є менше волокон, що знижує число зв'язків між волокнами в аркуші, але також тому, що присутність наповнювача знижує «4 площу контакту між волокнами, що залишилися. Частинки наповнювача не зв'язуються між собою, і їх З 50 розміщення на площі зв'язаних між собою волокон запобігає виникненню водневих зв'язків між волокнами с пульпи. У результаті високі кількості наповнювача, що залишаються, виробляють більш слабкий аркуш, який

Із» може порватися більш легко у папероробній машині, клеїльному пресі, пристрої для нанесення покриттів, моталках і друкувальних пресах. Більш слабкі зв'язки між волокнами також знижують поверхневу міцність паперу, викликаючи зменшення опору на відрив і збільшення пуховідділення. Поганий зв'язок між частинками наповнювача у волокнистій структурі може також збільшити утворення пилу у пресовому цеху. бо Загалом відомо, що всі звичайні неорганічні наповнювачі (наприклад, глина, подрібнений карбонат кальцію ав | (ПКК), ОКК, крейда, тальк, двоокис титану, осаджений сульфат кальцію) погіршують міцність і підвищують потребу у хімікатах. Зокрема, наповнювачі з високою площею поверхні, такі як ОКК у вигляді скаленоедру, який 7 широко використовується при виготовленні тонкого паперу, має надзвичайно негативні впливи на міцність і ріст ав! 20 потреби у хімічних домішках, що використовуються для зміцнення, проклеювання і затримання. У зв'язку з його формою, вузьким розподілом розмірів частинок і високою площею поверхні, ОКК має тенденцію знижувати та зв'язування в аркуші більше, ніж інші звичайні наповнювачі для виготовлення паперу, такі як крейда, ПКК і глина, і також додає аркушу відкритої структури, що робить аркуш надзвичайно проникним або пористим. Висока пористість аркуша є шкідливою для якості друку і абсорбції рідини. Коли вміст ОКК у композиції збільшується, 29 потреба у хімікатах, що проклеюють, таких як димер алкілкетену (АКД) і алкеніловий бурштиновий ангідрид

ГФ) (АСА) збільшується для того, щоб зберегти необхідний ступінь проклеювання або водовідштовхування. Це відбувається тому, що непропорційна фракція хімікату, що проклеює, адсорбується на великій площі поверхні о ОКК. Низька ефективність проклеювання і втрата водовідштовхування з плином часу (оборотність проклеювання) є звичайними проблемами, пов'язаними з використанням ОКК у паперах з високим вмістом 60 наповнювача, без деревної маси, проклеєних з АКД і АСА. В останні роки багато папероробних заводів, що виробляють сорти паперу, які містять деревну масу, були переведені на нейтральне виготовлення паперу, щоб дати можливість використовувати яскраві наповнювачі з карбонату кальцію, такі як ПКК і ОКК, і основними проблемами, пов'язаними з використанням ОКК у цих сортах, залишаються затримання, міцність аркуша і операції друкування. бо Провідна тенденція у промисловості полягає у пониженні маси аркуша, щоб зменшити вартість. На жаль,

коли маса знижується, майже всі властивості паперу погіршуються, включаючи обмежувальні фактори - непрозорість, міцність на вигин і проникність. Зменшення маси може також знизити затримання наповнювача під час виготовлення паперу, і підвищити частоту розривів аркуша як у папероробній машині, так і під час переробки і друкування. Щоб подолати втрати у непрозорості аркуша, виробник паперу може додати більше наповнювачів з високою непрозорістю, але це, у свою чергу, може спричинити додаткове погіршення міцності аркуша. Промисловості потрібна ефективна за вартістю технологія для виготовлення сортів паперу з легсою вагою, з хорошим затриманням наповнювача і збезводненням, і прийнятними міцністю, формуванням, оптичними і друкарськими характеристиками. 70 Розчинні у воді природні і синтетичні полімери звичайно використовуються для підвищення міцності при виготовленні сортів паперу, що містять наповнювач і що не містять його. Крохмаль є найстарішою і найбільш широко використовуваною домішкою для підвищення міцності паперу. Для того, щоб підвищити міцність, макромолекули крохмалю повинні адсорбуватися на довгих волокнах і зміцнювати площадки зв'язків між волокнами. Катіонні і амфотерні крохмалі додаються у мокрий кінець папероробної машини при виготовленні /5 тонких паперів, що мають покриття і не мають їх, без деревної маси, вибілених картонів і множини сортів, що містять наповнювач і що не містять його. Оскільки крохмаль є недорогим у порівнянні з синтетичними полімерами, величина його дозування може бути такою високою, як 40кг на тонну, або більше. Катіонний крохмаль також використовується при приготуванні дисперсій АКД, АСА і каніфольних проклейок, і як затримувальна домішка у поєднанні з мікрочастинками кремнезему, такими як аніонна колоїдна кремнієва

Кислота. Катіонний крохмаль або катіонні дисперсії крохмаль-проклейка звичайно легко адсорбуються на волокнах і тонких частинках з негативним зарядом і затримуються в аркуші під час процесу формування. На жаль, коли катіонний крохмаль використовується у композиціях з целюлозою, поліпшення міцності паперу часто є невеликим, і додавання великих кількостей крохмалю не підвищує міцність. Це явище відноситься до обмеженої кількості крохмалю, яка може бути адсорбована на волокнах. Виявилося, що якщо негативний заряд с ов на поверхні волокон нейтралізується катіонним зарядом макромолекул крохмалю, крохмаль більше не адсорбується, навіть при високих, швидкостях дозування. У композиціях з механічною деревною масою і) експлуатаційні якості крохмалю звичайно знижуються за рахунок високих величин, тонких волокон і аніонних колоїдних твердих частинок. Аніонні колоїдні тверді частинки, також відомі, як аніонні відходи або розчинені і колоїдні речовини (РКР), можуть нейтралізувати велику частину катіонного заряду крохмалю, роблячи його «- зо неефективним для поліпшення зв'язків між волокнами. Застосування крохмалю при виготовленні сортів, що містять наповнювач без деревної маси, і деяких сортів, що містить деревну масу, часто обмежене максимумом о від 4 до 10кг/т паперу. При більш високих швидкостях дозування крохмаль може погіршити збезводнення та інші М якості аркуша, такі як формування, пористість і яскравість, і поліпшення міцності на розтягування звичайно малі. У наш час немає економічно ефективних полімерів, здатних створювати адекватну міцність при додаванні о

Зв ДО композицій, що містять великі кількості тонких частинок і РКР, таких, які виявляються у композиціях з со механічною деревною масою.

Катіонний крохмаль звичайно використовується як домішка у виробництві паперу після того, як він буде повністю проварений. Звичайно порошок крохмалю диспергується у холодній воді при концентрації приблизно 290-690, потім він вариться або відбувається гелеутворення або у варильних казанах періодичної дії при « 20 9690-1009С на період приблизно півгодини, або у варильних котлах, обладнаних соплом, при 120-1402С шщ с протягом декількох хвилин. Ці процеси варення приводять до повного гелеутворення гранул крохмалю, за яким ц йде їх розчинення на макромолекули амілози і амілопектину. У спеціальних застосуваннях, наприклад, при "» виготовленні виробів з важкого картону, дисперговані гранули крохмалю також наносяться безпосередньо на відформований аркуш шляхом напилення не провареного шламу крохмалю на мокре полотно паперу.

Припускається, що гелеутворення гранул крохмалю має місце під час операції сушіння аркуша. Вдосконалення (ее) процесу варення крохмалю для використання при виготовленні паперу було описане більш ніж сорок років тому у Іпатенті США 2805966)|, в якому описане варення шламу крохмалю у варильному котлі з інжекцією пари. о Зазначалося, що це дозволяє регулювати нагрівання так, щоб велика частина гранул крохмалю була набряклою, -І але не зруйнованою. Два інших способи виробництва набряклого крохмалю, гранули якого не руйнувалися під час змішування, були описані у (патенті США 2113034 і патенті США 2328537). У (патенті США 2113034) це було о виконано шляхом реакції крохмалю з формальдегідом. У (патенті США 2328537| це було виконано шляхом - й реакції крохмалю з визначеними хлоридами сурми або фосфору, або оксихлоридами. У патенті припускалося, що ці продукти можуть бути корисні при виготовленні паперу. Однак оскільки ці продукти мають обмежені характеристики набрякання навіть у гарячій воді, і тільки частково затримуються в аркуші паперу, їх ніколи не вважали прийнятними у промисловості виготовлення паперу. У |(патенті США 5620510) також описаний спосіб приготування набряклого крохмалю для використання як домішки для підвищення міцності у сухому стані у і) процесі виготовлення паперу. У даному винаході набряклі гранули крохмалю вироблялися при контрольованих ко умовах за температурою і рН, які запобігали їх руйнуванню під час перемішування. Альтернативний спосіб виробництва набряклого модифікованого крохмалю для підвищення міцності паперу був описаний у (патенті УМО бо 97/46591). Модифікований крохмаль готувався за допомогою процесу, що містить стадію набрякання катіонізованого крохмалю з поперечними зв'язками в умовах, вибраних таким чином, що речовина з поперечними зв'язками, триметафосфат натрію, підтримує в'язкість набряклого продукту на рівні нижче, ніж 400Оспз. Промитий набряклий продукт повинен бути доданий у композицію паперу біля напірного ящика папероробної машини або перед ним. Набряклий крохмаль з усіх зазначених вище патентів був запропонований 65 для додавання до композиції пульпи папероробної машини.

Загальновідомо у папероробній промисловості що додавання аніонного латексу у композицію для виготовлення паперу у поєднанні з галунами (хлоридом алюмінію) викликає осадження латексу і за допомогою цього підвищує міцність картону. Ряд патентів, зокрема (патент США 4178205, патент США 4189345 і патент

США 4187142| розкривають загальну ідею, що катіонний латекс може бути доданий у композицію для

Виготовлення паперу. У зв'язку з аніонною властивістю композиції пульпи, катіонний латекс легко адсорбується на поверхнях пульпи і забезпечує додатковий зв'язок між волокнами і міцність на розтягування виробу з паперу.

Дані патенти відносяться насамперед до так званих "високоміцних" паперів, які у більшості випадків виготовляються без додавання наповнювачів. Композиції цих сортів паперу містять багато інших домішок, включаючи крохмаль, проклейку, галуни і затримувальні домішки. Тому переваги зміцнення від додавання /о латексу можуть бути приписані його взаємодії з цими домішками. У наших лабораторних дослідженнях виливків з суспензій пульпи, що не містять інших домішок, було виявлено, що при рівних величинах дозування катіонні латекси були приблизно у 10 разів менш ефективними, ніж проварений катіонний крохмаль при підвищенні міцності. Наприклад, додавання у пульпу катіонного крохмалю у кількості 190 виробляє більшу міцність внутрішнього зв'язку і міцність на розтягування, ніж дозування 1095 катіонного латексу, незалежно від великої 7/5 Кількості латексу, затриманої в аркуші. Подібні низькі результати по міцності були також одержані, коли аніонні латекси були додані у суспензії пульпи, в яких волокна були заздалегідь зроблені катіонними для стимулювання адсорбції латексу.

Інший підхід для поліпшення затримання наповнювача, міцності і характеристик проклеювання полягає в обробці суспензії наповнювача домішками перед змішуванням з вихідною пульпою. Наприклад, декілька патентів, включаючи (патент США 4225383, патент США 4115187, патент США 4445970, патент США 5514212, патент Великобританії 2016498, патент США 4710270 і патент Великобританії 1505641) розкривають вигоди від обробки наповнювача домішками для затримання і властивостей аркуша. Відомо, що оскільки частинки найбільш звичайних неорганічних наповнювачів у суспензії несуть негативний заряд, катіонні домішки адсорбуються на їх поверхнях за допомогою електростатичної взаємодії, що викликається їх агломерацією або флокуляцією. При сч ов аніонних домішках для стимуляції флокуляції частинок наповнювача потрібний позитивний заряд, щоб дати можливість адсорбції аніонної домішки. Флокуляція частинок наповнювача звичайно поліпшує затримання під і) час виготовлення аркуша, і також підвищує міцність аркуша, але надмірна флокуляція наповнювача може також зменшити вигоду в оптичних властивостях, очікувану від додавання наповнювача. У |патенті Великобританії 2016498)| описується флокуляція наповнювачів за допомогою складу, що містить проварений крохмаль, «- зо органічний поліелектроліт і речовину для контролю ступеня флокуляції і в'язкості дисперсії. Одержаний у результаті заздалегідь флокульований наповнювач описаний, як такий, що забезпечує підвищену міцність на о розтягування у папері, забезпеченому наповнювачем. У |(патенті США 4710270 описані частинки попередньо М флокульованого наповнювача, покриті дисперсією з катіонного крохмалю і карбоксиметилцелюлози, або альгінату, що приводить у результаті до поліпшення міцності і затримання. о

У Цпатенті Великобританії 1505641| описана обробка наповнювача - карбонату кальцію, аніонним со бутадієнстирольним латексом. Попередня обробка наповнювача - карбонату кальцію, особливо вибілювання крейдою, з цим латексом, використовується для виробництва захищених частинок наповнювача, які потім додаються у виготовлення паперу для поліпшення міцності аркуша, що містить наповнювач. Цей патент також описує, що наповнювач - карбонат кальцію має позитивний дзета-потенціал, одержаний шляхом попередньої « обробки наповнювача малою кількістю повністю провареного катіонного крохмалю. Частинки наповнювача /---) с робляться катіонними за допомогою додавання крохмалю для того, щоб стимулювати адсорбцію аніонного латексу на поверхнях частинок наповнювача. Суспензія обробленого латексом наповнювача, що містить аж до ;» 20 частин латексу на 100 частин крейди, додається перед напірним ящиком папероробної машини, наприклад, у рол або подрібнювач, і має менший негативний вплив на міцність у порівнянні з необробленим наповнювачем.

Аналогічно, у |патенті США 4445970) описаний спосіб виготовлення паперу, що містить суміш наповнювачів - о глини і тальку, і аніонний латекс, щоб стимулювати міцність. Латекс переважно додається в ящик машини, найбільш переважно у кількостях в діапазоні між З і 795 на основі сухої композиції. о Ні в одному з зазначених вище патентів не розкривається, що крохмаль може бути набряклим у присутності -І латексу, або аніонного або катіонного, з використанням спільно діючих домішок або без них для підвищення 5р Місточкових зв'язків між гранулами набряклого крохмалю і латексом. Також тут немає посилань або пунктів о формули винаходу, що відносяться до поєднання набряклого крохмалю і латексу в обробці наповнювача для

Кк використання при виготовленні паперу, або як домішки до композиції, що використовується при виготовленні паперу.

Задачею даного винаходу є створення складу, що застосовується при виготовленні паперу. 5Б Ще однією задачею винаходу є створення суспензії наповнювача, що застосовується при виготовленні паперу. (Ф, Ще однією задачею винаходу є створення композиції пульпи для виготовлення паперу. ка Ще однією задачею винаходу є створення способу одержання суспензії наповнювача для виготовлення паперу. 60 Ще однією задачею винаходу є створення способу одержання паперу.

Ще однією задачею винаходу є створення нового паперу.

Відповідно до одного аспекту винаходу передбачений склад, що застосовується при виготовленні паперу, який містить гранули набряклого крохмалю і латекс у водному розчиннику.

Відповідно до ще одного аспекту винаходу передбачена суспензія наповнювача, що застосовується при 65 Виготовленні паперу, яка містить частинки наповнювача, гранули набряклого крохмалю і латекс у водному розчиннику.

Відповідно до ще одного аспекту винаходу передбачена композиція пульпи для виготовлення паперу, що містить волокна пульпи, частинки наповнювача, гранули набряклого крохмалю і латекс у водному розчиннику.

Відповідно до ще одного аспекту винаходу передбачений спосіб одержання суспензії наповнювача для

Виготовлення паперу, що включає контактування частинок наповнювача з набряклим крохмалем і латексом у водному розчиннику.

Відповідно до ще одного аспекту винаходу передбачений спосіб виготовлення паперу, що містить стадії: а) утворення водної композиції для одержання паперу, який містить волокна пульпи, частинки наповнювача, гранули набряклого крохмалю і латекс у водному розчиннику; Б) збезводнення композиції через сито, щоб /о утворити аркуш; і с) сушіння аркуша.

Відповідно до ще одного аспекту винаходу передбачений папір, що містить матрицю з волокон пульпи і частинок наповнювача, систему затримання для вказаного наповнювача, похідну від вмісту твердих частинок гранул набряклого крохмалю і латексу.

В одному втіленні винаходу передбачена суспензія наповнювача, що застосовується з волокнами пульпи при /5 Виготовленні паперу, яка містить частинки наповнювача у рідкому розчиннику, типово водному, і набряклий крохмаль і латекс у вказаному розчиннику; суспензія може також містити спільно діючі домішки для крохмалю і латексу, і речовини для виготовлення паперу.

У ще одному втіленні винаходу передбачений склад для обробки наповнювачів у виробництві паперу, що містить набряклий крохмаль і латекс; склад може також містити спільно діючі домішки для крохмалю і латексу, і 2о речовини для виготовлення паперу.

У ще одному втіленні винаходу передбачена композиція паперу, що містить водну композицію розчинника, волокна пульпи, частинки наповнювача, набряклий крохмаль і латекс; композиція може також містити спільно діючі домішки для крохмалю і латексу, і речовини для виготовлення паперу.

У ще одному втіленні винаходу передбачений спосіб одержання паперу шляхом додавання суспензії сч 2г5 наповнювача, що містить частинки наповнювача, набряклий крохмаль і латекс у водному розчиннику у вихідну волокнисту пульпу для утворення композиції паперу і виробництва паперу з композиції. Аніонні і катіонні і) речовини можуть бути додані у композицію, яка містить оброблений наповнювач для того, щоб підвищити затримання і поліпшити збезводнення. Композиція може також містити спільно діючі домішки для крохмалю і латексу, і речовини для виготовлення паперу. «- зо Винахід також відноситься до способу одержання складів з набряклого крохмалю-латексу і їх введення у суспензії наповнювачів. о

Склад набряклого крохмалю-латексу, у присутності спільно діючих домішок або за їх відсутності, М відповідним чином готується у варильних котлах періодичної дії або з соплом, або шляхом змішування суспензії крохмалю і латексу з гарячою водою. Для даного крохмалю набрякання відбувається у регульованих умовах о з5 температури, рН змішування і часу змішування для того, щоб уникнути руйнування гранул набряклого крохмалю. со

Склад швидко додається у суспензію наповнювача, яка потім вводиться у композицію паперу, у місці перед напірним ящиком папероробної машини або біля нього. Під час операції сушіння затримані гранули набряклого крохмалю з частинками наповнювача будуть руйнуватися, за допомогою цього вивільняються макромолекули амілопектину і амілози, щоб зв'язувати тверді компоненти аркуша. «

Поєднання набряклого крохмалю і латексу може бути використане при обробці наповнювача і при в с виготовленні паперу в умовах кислого, нейтрального або лужного навколишнього середовища. Склади

Й призначені для використання при обробці наповнювача так, щоб оброблений наповнювач добре затримувався в и?» аркуші і мав мінімальний негативний вплив на міцність аркуша. Використання складів набряклого крохмалю-латексу для обробки наповнювача з спільно діючими домішками або без них створює більші вигоди щодо затримання і міцності, ніж при використанні одного набряклого крохмалю, або одного латексу, або при о стандартному підході до додавання повністю провареного крохмалю. Також було виявлено, що додавання набряклого крохмалю до шламу наповнювача, що супроводжується додаванням латексу, дозволяє одержати о корисні суспензії обробленого наповнювача, що застосовуються при виготовленні паперу, що містить -І наповнювач. Поєднання набряклого крохмалю і латексу було також визначене корисним для використання як домішки до композицій, що містять наповнювач або не містять його, для удосконалення міцності. о Коли наповнювач оброблений складом набряклого крохмалю-латексу, виготовленим зі спільно діючими

Кк домішками або без них за даним винаходом, і доданий у шлам пульпи, частинки наповнювача агломеруються, і агломеровані частинки наповнювача адсорбуються на поверхнях тонких частинок і волокон, викликаючи швидку флокуляцію у композиції. Це приводить у результаті до хорошого затримання наповнювача і тонких частинок і в поліпшує збезводнення полотна паперу, навіть без додавання затримувальної домішки. Однак при високих значеннях зсуву, турбулентності і вакууму, затримання наповнювача може бути зменшене у зв'язку з (Ф) дефлокуляцією і відділенням наповнювача від поверхонь волокон. Додавання аніонних мікрочастинок, таких як ка колоїдна кремнієва кислота, у композицію для виготовлення паперу, яка містить оброблений наповнювач, біля напірного ящика або перед ним, і переважно на пресувальну сітку папероробної машини, істотно підвищує бор Затримання і збезводнення.

Зі здивуванням було виявлено, що додавання латексу до не провареного крохмалю, після чого йде часткове проварювання при температурах трохи нижчих за точку гелеутворення для виробництва набряклого крохмалю, дозволяє одержати поліпшену систему додавання, ніж додавання або одного набряклого крохмалю, або одного латексу. 65 Було виявлено, що виготовлення частинок наповнювача катіонними шляхом обробки їх водорозчинними катіонними полімерами, включаючи проварений катіонний крохмаль, поліетиленімін,

полідіалілдиметиламонійхлорид або полівініламін, допомагало адсорбції аніонного латексу на їх поверхнях.

Однак поліпшення у міцності паперу, що містить наповнювач, були значно нижчими, ніж одержані за даним винаходом з використанням складів набряклого крохмалю-латексу. Приготування складів набряклого

Ккрохмалю-латексу або комплексів провареного крохмалю-латексу, або для використання при обробці наповнювача перед тим, як додати їх у суспензію пульпи при виготовленні паперів, які містять наповнювач, або для використання як домішки у вихідну пульпу при виготовленні сортів паперу і картону, які не містять наповнювач, не було раніше описане. а) Наповнювачі 70 Наповнювачі відповідно до винаходу являють собою типові неорганічні матеріали, що мають середній розмір частинок у діапазоні від 0,5 до ЗОмкм, більш звичайно від 1 до 10 мікрон, такі як звичайні наповнювачі для виготовлення паперу тину глини, подрібненого карбонату кальцію (ПКК), крейди, осадженого карбонату кальцію (ОКК), тальку і осадженого сульфату кальцію (ОСК) та їх сумішей. Шлам пульпи для виготовлення паперу, в який повинен бути доданий оброблений наповнювач відповідно до винаходу, може складатися з механічної деревної /5 маси, целюлози або рециркулюючої пульпи та їх сумішей.

У той час як наповнювач в основному може містити частинки, що мають розміри в основному діапазоні від 0,5 до ЗОмкм, в основному частинки знаходяться всередині нижнього діапазону розмірів від 1 до 10 мікрон, і частинки наповнювача в основному значно менше, ніж гранули набряклого крохмалю.

Б) Гранули набряклого крохмалю

Крохмаль, придатний для використання за даним винаходом, включає крохмаль, одержаний з кукурудзи, воскової кукурудзи, картоплі, пшениці, тапіоки, сорго, воскового сорго, рису. Крохмаль може бути катіонним (з позитивним зарядом), аніонним (з негативним зарядом), амфотерним (поєднання позитивного і негативного зарядів), перетвореним або не модифікованим. Середній розмір частинок більшості не набряклих гранул знаходиться у діапазоні між 5 і Збмкм. сч

Гранули крохмалю є не розчинними у холодній воді у зв'язку з організацією їх структури з водневими зв'язками. Щоб диспергувати "проварений" крохмаль, необхідно підвести досить енергії, щоб зруйнувати і) водневий зв'язок і ввести молекули води. Коли водні суспензії крохмалю нагріваються, гранули проходять спершу через стадію легкого, оборотного набрякання доти, доки буде досягнута критична температура. При цій температурі, відомій як температура утворення пасти або гелеутворення, структура гранул "розплавляється". «- зо Відбувається набрякання всієї маси, що викликає велике збільшення в'язкості. Поза цією стадією в'язкість зменшується знову у зв'язку з руйнуванням набряклих гранул. Кожний різновид крохмалю має різний діапазон о температур утворення пасти. Гранули набряклого крохмалю, використані у винаході, відрізняються від ї- провареного крохмалю. Проварений крохмаль одержують у результаті, коли гранули набряклого крохмалю руйнуються вище точки гелеутворення крохмалю, після чого утворюється амілоза і амілопектин, розчинні у о з5 водному середовищі. со

В залежності від джерела крохмалю розмір частинок гранул набряклого крохмалю знаходиться у діапазоні між 5 мкм і УОмкм або вище. Найкраща характеристика досягається, коли гранули набряклого крохмалю ретельно контролюються, щоб запобігти їх руйнуванню. Переважний діапазон гранул є таким, що 8095 набряклих частинок знаходяться у діапазоні від ЗО до 7Омкм. « с) Латекс з с Важливим аспектом даного винаходу є використання придатного латексу. Латекс може бути аніонним, катіонним або амфотерним. ;» Придатні латекси включають акриловий латекс, катіонну дисперсію стиролу/бутилакрилату, карбоксильовану дисперсію стиролу/бутадієну, дисперсію полівінілацетату, катіонну дисперсію стиролу/бутадієну, співполімер н-бутилу акрилату-акрилонітрилу-стиролу. Середній розмір частинок латексів може знаходитися у діапазоні між о 800 і 130Онм. а) Склад набряклого крохмалю-латексу о Гранули набряклого крохмалю і латекс взаємодіють так, що гранули стають носіями для латексу. Зокрема, -І аніонні хімічні групи, наприклад, карбоксильні групи на частинках латексу, можуть взаємодіяти з катіонними ділянками на гранулах набряклого крохмалю, щоб зв'язати частинки латексу з гранулами, Частинки латексу о можуть бути абсорбовані на набряклих гранулах. шк Загалом, склади містять від бО до 9595 за вагою гранул і від 40 до 5956 за вагою латексу від загальної кількості 10095 за вагою, на основі загального вмісту твердих частинок гранул і латексу. Приготування крохмалю і латексу у складі залежить від наповнювача, який повинен бути оброблений, і сорту паперу, який повинен бути в Виготовлений.

Необхідно зрозуміти, що склад містить комплекси латексу, зв'язаного з гранулами набряклого крохмалю, а

Ф) також вільні гранули набряклого крохмалю і вільні частинки латексу. ка Склад гранул набряклого крохмалю і латексу відповідним чином використовується у кількості від 1 до 1095 за вагою сухих твердих частинок на основі ваги частинок наповнювача. во е) Спільно діючі домішки

Склади за винаходом можуть за вибором включати спільно діючі домішки для гранул набряклого крохмалю і латексу, причому ці спільно діючі домішки підвищують ефективність складу гранул крохмалю і латексу. Типово, спільно діючі домішки є аніонними, наприклад, карбоксиметилцелюлоза, поліакрилова кислота, альгінат, колоїдна кремнієва кислота, поліакриламід бентоніту і розчинне мило, або катіонними, наприклад, 65 поліетиленімін, хітозан, полівініламін, поліалюмінійхлорид, полідіалілдиметиламонійхлорид, галуни, тривалентні і чотиривалентні катіони.

Загалом, там, де використовується спільно діюча домішка, вона присутня у кількості від 196 до 1095 за вагою, відповідним чином від 0,595 до 595 за вагою, на основі загальної ваги твердих частинок гранул набряклого крохмалю і латексу.

ТУ) Речовини для виготовлення паперу

Склади, суспензії і композиції за винаходом можуть додатково включати традиційні речовини для виготовлення паперу, наприклад, проклеювальні речовини, такі як димер алкілкетену, алкеніловий бурштиновий ангідрид і каніфоль; речовини для забезпечення міцності у мокрому стані і катіонні або аніонні полімерні затримувальні домішки. Склад може включати затримувальну домішку, яка може бути одиничним хімікатом, /о0 таким як аніонні мікрочастинки (колоїдна кремнієва кислота, бентоніт), аніонний поліакриламід, катіонний полімер (катіонний поліакриламід, катіонний крохмаль), або подвійна система хімікатів (катіонний полімер/аніонні мікрочастинки, катіонний полімер/аніонний полімер). Вибір хімікатів затримуваної домішки і місць їх введення у систему підходу до папероробної машини буде залежати від властивостей іонного заряду шламу обробленого наповнювача і композиції для виготовлення паперу. 49) Компоненти складу

Вибір переважних крохмалю, латексу і за вибором спільно діючих домішок для приготування складів з набряклого крохмалю-латексу, та їх додавання до шламу наповнювача, залежить від властивості іонного заряду використаних крохмалю і латексу, так само, як від властивості поверхневого заряду наповнювача, який повинен бути оброблений. Наприклад, при катіонному крохмалі переважно використовувати аніонний латекс, у той час як при аніонному або амфотерному крохмалі переважно використовувати катіонний латекс. Коли катіонний латекс використовується з катіонним крохмалем, після чого йде обробка наповнювача, аніонний полімер, такий як КМЦ, поліакрилат або алігнат, або аніонні мікрочастинки, такі як кремнезем або бентоніт, можуть бути додані для того, щоб стимулювати місточкові зв'язки між частинками наповнювача і утворення мікропластівців. Якщо аніонний латекс повинен бути використаний з аніонним або амфотерним крохмалем, тоді катіонна речовина, с об Така як описані вище, потрібна для утворення комплексу і стимулювання місточкових зв'язків між частинками обробленого наповнювача. і)

Для того, щоб одержати найкраще поєднання крохмалю, латексу і за вибором спільно діючих домішок для обробки наповнювача, важливо розглянути властивості зарядів крохмалю і латексу, так само як властивість заряду наповнювача, який повинен бути оброблений. Для катіонного крохмалю або амфотерного крохмалю в «- зо залежності від заряду латексу (аніонного або катіонного) спільно діюча домішка може бути катіонною або аніонною. о

Загалом, частинки обробленого наповнювача за винаходом, що містять частинки наповнювача у гранулах М набряклого крохмалю і латексі, використовуються у кількості від 595 до 6090, як тверді частинки на основі сухої ваги пульпи у композиції. о

Було виявлено, що виливки, виготовлені з наповнювачами з ОКК або глини, обробленими складами со набряклого крохмалю і латексу, навіть при вмісті наповнювача 4095, мають більшу міцність внутрішнього зв'язку, як виміряно за допомогою технології зв'язку Скота, ніж контрольний аркуш, виготовлений без наповнювача. При рівному вмісті наповнювача властивості щодо міцності на розтягування і повітростійкості аркушів, виготовлених з обробленим наповнювачем, були всі поліпшені, і були набагато більше, ніж для тих аркушів, які були «

Виготовлені з не обробленим наповнювачем. в с Використання поєднань набряклого крохмалю і латексу за даним винаходом дає можливість одержання

Й паперу, що містить наповнювач, такого як тонкий папір з покриттям або без нього, суперкаландрований папір і и?» газетний папір, з мінімальною втратою міцності, поліпшеним опором повітрю і хорошими оптичними якостями.

Наповнювачі, оброблені відповідно до винаходу, можуть таким чином дати можливість виробникам паперу, які одержують папір, що містить наповнювач, збільшити вміст наповнювача в аркуші без втрати властивості міцності

Го! у сухому стані або підвищення вартості затримувальних домішок. Загалом, потенційні вигоди від використання суспензій обробленого наповнювача за даним винаходом включають поліпшене затримання, збезводнення, о міцність, непрозорість і якість друку, і знижують використання дорогих зміцнювальних волокон целюлози і -І використання затримувальної домішки.

У визначених умовах поєднання набряклого крохмалю і латексу може також бути використане для о ефективного зміцнення інших сортів, які не містять наповнювача, наприклад, паперових мішків і виробів з

Кк картону.

Конкретні способи відповідно до винаходу включають обробку наповнювачів системами домішок, що містять набряклий крохмаль, латекс і спільно діючі домішки. Гранули крохмалю у шламі крохмалю при вмісті 2-1090 ов твердих частинок і кімнатній температурі можуть набрякати при температурах нижче точки гелеутворення крохмалю у варильному котлі періодичної дії, варильному котлі, обладнаному соплом, або шляхом змішування з (Ф, гарячою водою. Переважним способом за даним винаходом є набрякання гранул шляхом змішування шламу ка крохмалю, приготованого у холодній воді, з гарячою водою. Температура використовуваної гарячої води залежить від консистенції вихідного шламу крохмалю у холодній воді, температури холодної води, рН і чару бор перебування для приготування набряклих гранул. Величини температури і час реакції для приготування складу набряклого крохмалю-латексу залежить від тину використаного крохмалю, рН шламу крохмалю і часу нагрівання. 1) Дисперсія крохмалю, змішаного з латексом у холодній воді, набрякає, потім склад набряклого крохмалю-латексу додається у перемішувану суспензію наповнювача. У даному способі порошок крохмалю 65 спочатку диспергується у холодній воді, потім латекс об'єднується з дисперсією за допомогою зсуву. Суміш крохмаль-латекс перемішується з гарячою водою або нагрівається при температурі нижче точки гелеутворення крохмалю протягом декількох хвилин. Склад набряклого крохмалю-латексу потім швидко перемішується з суспензією наповнювача, звичайно при кімнатній температурі, при консистенції між 1095-6095, більш переважно між 2096-4090. 2) Дисперсія крохмалю спочатку набрякає, потім додається у перемішувану суспензію наповнювача, після чого йде введення латексу. У даному способі порошок крохмалю диспергується у холодній воді, потім перемішується з гарячою водою або нагрівається при температурі нижче точки гелеутворення крохмалю.

Набряклий крохмаль потім швидко перемішується з суспензією наповнювача, звичайно при кімнатній температурі, при консистенціях між 1095-6095, більш переважно між 2095-4095, після чого йде додавання латексу. 70 Зазначені вище два полімерних склади і способи обробки наповнювача були підготовлені у хороших умовах перемішування. Аніонні речовини або катіонні речовини можуть бути додані під час приготування складів набряклий крохмаль-латекс для утворення комплексу, або у суспензію наповнювача, оброблену зсувом, для розвитку місточкових зв'язків між частинками наповнювача. Шляхом використання належного змішувального обладнання, дані концепції обробки можуть давати гомогенні суспензії наповнювача, які є стабільними під час зберігання протягом тривалого періоду. В'язкість шламу ОКК при постійній концентрації, перед обробкою набряклим крохмалем і латексом і після неї, що вимірюється у широкому діапазоні зсуву, має тенденцію ставати нижче, ніж в'язкість шламу необробленого ОКК. Розмір агрегованих частинок наповнювача можна контролювати шляхом прикладення сил зсуву.

Суспензії обробленого наповнювача можуть безпосередньо вводитися у шлам пульпи або розбавлятися, за необхідності, і додаватися у вихідну пульпу папероробної машини перед процесом формування аркуша, тобто у змішувальний бак, бак машини або на вхід лопатевого насоса. Введення обробленого наповнювача у суспензію пульпи стимулює флокуляцію у шламі пульпи. На ступінь флокуляції, однак, впливає величина зсуву і часу перебування. Загалом, суспензії оброблених наповнювачів мають тенденцію зберігати їх параметри флокуляції з плином часу, коли вони додаються у шлами пульпи для виготовлення паперу. Для підвищення затримання с об наповнювача аніонні мікрочастинки, такі як кремнезем, аніонні полімери, такі як КМЦ, або традиційні полімерні затримувальні домішки, такі як поліариламід, можуть бути додані у композицію (що містить пульпу і оброблений і) наповнювач) переважно у місці перед напірним ящиком або притискною сіткою, або біля них. Після додавання кремнезему або КМЦ у вихідну пульпу, що містить оброблений наповнювач, затримання і збезводнення істотно поліпшуються. «- зо Мікроскопічний аналіз показує, що частинки наповнювача у формі маленьких агрегатів добре розподіляються в аркуші. Міцність зв'язків, властивості міцності на розтягування і повітростійкість аркушів, виготовлених з о обробленим наповнювачем, були всі поліпшені та були набагато більше, ніж властивості аркушів, виготовлених з М не обробленим наповнювачем. Оброблений наповнювач також поліпшує оптичні якості аркуша. Також було виявлено, що збільшення пропорції латексу у складах набряклий крохмаль-латекс, які використовуються при о обробці дисперсії наповнювача, додатково підвищує міцнісні властивості аркуша, що містить наповнювач. со

Фіг.1 і 2 схематично ілюструють процес приготування складів, що містять гранули набряклого крохмалю і латекс, з домішками спільної дії або без них, і для виготовлення суспензії обробленого наповнювача за даним винаходом і його додавання у вихідну пульпу папероробної машини.

Фіг.3 і 4 показують міцність внутрішнього зв'язку (зв'язку Скота), тобто МЗС (Дж/м 7), і довжину розриву, « 70 тобто ДР (км) для аркушів, що містять наповнювач. ОКК, тобто ОКК 95, що являє собою вміст ОКК в аркушах з - с використанням традиційного процесу і процесу за винаходом. ц Фіг.1: 1) вихідна пульпа, 2) лопатевий насос, 3) напірний ящик, 4) секції формування, пресування і и"? сушіння, 5) вихідний наповнювач, б) змішувач, 7) насос, 8) латекс, 9) домішка спільної дії, 10) холодна вода, 11) порошок крохмалю, 12) змішувальний бак, 13) затримувальна домішка, 14) папір. Змішування може

Здійснюватися за допомогою механічного перемішування з робочим колесом або за допомогою відцентрового о насоса.

У процесі за Фіг.1 холодна вода 10 і порошок крохмалю 11 подаються у змішувальний бак 12, і домішка о спільної дії 9 додається у змішувальний бак 12. Ці компоненти змішуються у змішувальному баку 12, і одержана -І у результаті суміш подається з додаванням латексу 8 у змішувач 7 для додаткового змішування і набрякання.

Одержана у результаті суміш і вихідний наповнювач 5 подаються у змішувач б для одержання суспензії о обробленого наповнювача. Суспензія наповнювача додається у пульпу з вихідної пульпи 1 і закачується насосом - М 2 у потоку під напором у напірний ящик 3. Затримувальна домішка 13 додається у потік під напором. Композиція пульпи з напірного ящика З подається у секції 4 формування, пресування і сушіння папероробної машини, з якої виходить папір 14.

Фіг.2: 1) вихідна пульпа, 2) лопатевий насос, 3) напірний ящик, 4) секції формування, пресування і сушіння, 5) вихідний наповнювач, б) змішувач, 7) змішувач, 8) латекс, 9) домішка спільної дії, 10) холодна

Ф, вода, 11) порошок крохмалю, 12) змішувальний бак, 13) затримувальна домішка, 14) папір. ко Процес за Фіг.2 подібний до процесу за Фіг.1, за винятком того, що домішка спільної дії 8 додається у суспензію наповнювача зі змішувача 6 і змішується із суспензією наповнювача. во Фіг.3 ії 4: А) аркуші, що містять наповнювач з ОКК без додавання полімеру, В) аркуші, що містять наповнювач з ОКК з додаванням 1,595 крохмалю до композиції (пульпа"ОКК) традиційний процес, С) аркуші, що містять наповнювач з ОКК, обробленим відповідно до винаходу (набряклий крохмаль/латекс/спільно діюча домішка).

Приклади 65 Спосіб за даним винаходом може бути найкращим чином описаний і зрозумілий за допомогою наступних ілюстративних прикладів. У цих прикладах результати були одержані з використанням технологій у лабораторному масштабі.

Основна процедура складалася з додавання кількості суспензії обробленого наповнювача до шламу пульпи при перемішуванні перед випробуванням на затримання і виготовлення аркуша. Випробування на затримання наповнювача було проведене з використанням посудини для динамічного затримання/збезводнення (що також називається посудиною Бріта) при кімнатній температурі. Для випробувань по затриманню у посудині Бріта консистенція композиції (пульпа/нлаповнювач) була 0,595 за вагою, і швидкість пропелера у посудині була 750об./хв. Аркуші паперу (б0Ог/м7) були приготовані при 502С з використанням динамічної аркушевої машини.

Вони були приготовані з перемішаних суспензій пульпи, що містять необроблений або оброблений ОКК. ОКК мав 70 середній розмір частинок 1,бмкм і був одержаний від Зресіану МіпегаІз Іпс. Безпосередньо перед виготовленням аркуша композиція розбавлялася у декельній рамі аркушевої машини від 195 до 0,195 при зсуві. Відформовані вологі аркуші пресувалися на лабораторному родовому пресі до приблизно 4095 твердих частинок і висушувалися на сушарці для фотографій. Перед випробуваннями фізичних властивостей висушені аркуші піддавалися кондиціонуванню у приміщенні при 5095 ОВ і 222 протягом 24 годин.

У наступних прикладах суспензії обробленого наповнювача були приготовані таким чином. 295 дисперсія порошку катіонного крохмалю з воскового маїсу (торгова марка Са 232, від Майопа! еїгагсй апа Спетісаї!

Согрогайоп) була приготована у холодній воді, потім частина аніонного акрилового співполімеру латексу (торгова марка Асгопа! 5866, від ВАБЕ) або катіонного стиролбутилакрилату співполімеру латексу (І аїех 8675 від ВАЗЕ) була включена у дисперсію при легкому перемішуванні. Гомогенна суміш крохмаль-латекс потім перемішувалася у нагрітій водяній ванні. Коли температура суміші крохмаль-латекс досягла 65 С, змішування могло продовжуватися протягом декількох хвилин. Після цього періоду суміш набряклий крохмаль-латекс була швидко додана до холодного шламу наповнювача при 2095 твердих частинок при переміщуванні робочим колесом. Інша суспензія обробленого наповнювача була також приготована при тих самих умовах, за винятком того, що порошок катіонного крохмалю з воскового маїсу був доданий в 0,195 розчину КМЦ. КМЦ, що Є використовується у прикладах, була технічним сортом, одержаним від Аїагісп. Її середня молекулярна вага о складала 700000, і ступінь заміщення складав 0,9. Суміш набряклий крохмаль-КМЦ-латекс була потім додана до шламу наповнювача при 2095 твердих частинок при перемішуванні робочим колесом. Наповнювачі з зазначених вище двох обробок були потім додані до 195 суспензій пульпи при перемішуванні перед тим, як проводити випробування по затриманню і виготовлення виливка. У деяких випробуваннях аніонний кремнезем з -- мікрочастинками (Ека МР8ОО, від Ека Море!) був доданий у композицію зі зсувом під час випробування по о затриманню і виготовлення виливка. Кремнезем дає можливість виготовити композицію з мікропластівцями і поліпшені затримання і формування. Деякі зразки наповнювача були оброблені одним набряклим крохмалемабо її. одним латексом і використовувалися для виготовлення аркушів, що містять наповнювач, для порівняння. о

Три види пульпи були використані у наступних прикладах. Одна являла собою вибілену пероксидом термомеханічну деревну масу (ВТМДМ). Інша була відібрана зі змішаної сировини папероробної машини, що 0 виготовляє тонкий папір, і складалася з вибіленої з твердої деревини крафт-целюлози (ВТДКЦ), вибіленої з м'якої деревини крафт-целюлози (ВМДКЦ) і рециркулюючої пульпи. Дана пульпа мала Ступінь Помелу за

Канадським Стандартом (СПКС), що дорівнює 540мл СПКС. Третя сировина пульпи була приготована у « лабораторії з 8095 ВТДКЦ і 2095 ВМДКЦ і мала ступінь помелу 5бОмл СПКС. рН складав 5,5 для всіх композицій, що містять наповнювач - глину, і 7,0 і 8,3 для ВТМДМ і композицій для тонкого паперу, відповідно, змішаних з - с наповнювачем - осадженим карбонатом кальцію. м Приклад 1. Результати затримання ОКК були одержані у посудині Бріта при 750о06./хв., використовуючи ОКК, » оброблений різними поєднаннями полімерів. Композиції при 0,595 твердих частинок були приготовані шляхом змішування обробленого ОКК з набряклим катіонним крохмалем (Сай 232), виготовленим за відсутності КМЦ і латексу, та у їх присутності, з суспензіями ВТМДМ при 509С і при зсуві. Кількість обробленого ОКК у бо композиції складала 4095. При таких самих величинах дозування затримання ОКК було низьким (тобто менш, ніж о 3090), коли ОКК був оброблений набряклим крохмалем, аніонним латексом (Асгопаї 5866) або катіонним латексом (Іаїех 8675). Затримання ОКК знаходилося-у діапазоні між 75 і 8095, коли ОКК був оброблений - складами набряклий крохмаль-латекс, виготовленими із спільно діючими домішками КМЦ або без них. Воно о 20 складало вище 9095, коли наповнювач, оброблений складами набряклий крохмаль-латекс, виготовленими у присутності КМЦ або за її відсутності, були додані до суспензії пульпи, потім йшло додавання аніонного "6 кремнезему (від 0,1 до 0,295 на основі композиції). Подібні результати затримання були одержані з каоліновою глиною. Подібні високі величини затримання ОКК були також виміряні, коли ОКК, оброблений набряклим крохмалем-латексом у присутності КМЦ, або за її відсутності, був доданий до композицій тонкого паперу, потім го йшло додавання кремнезему. Дуже високе затримання могло також бути досягнуте, коли кремнезем був о замінений на КМЦ.

Приклад 2. У таблиці 1 наведені властивості аркушів ВТМДМ бог/м?7, виготовлених з ОКК і без нього о (обробленого і необробленого) при рН 7,0. Всі аркуші були каландровані при тих же умовах (8ОкН/м і 502).

Обробка ОКК не мала шкідливого впливу на непрозорість аркуша. Вміст ОКК в аркушах бог/м2 змінювався між 23 бо і 3995. Аркуші, виготовлені з додаванням необробленого ОКК (27905 в аркуші) мають високу повітропроникність (більш відкритий аркуш) і мають більш низьку міцність зв'язку (зв'язок Скотта) і опір продавлюванню. Обробка

ОКК складами набряклого крохмалю-латексу у присутності КМЦ, або за її відсутності, знижує повітропроникність аркуша і значно поліпшує міцність зв'язків Скотта і опір продавлюванню. Обробка ОКК складами набряклого катіонного крохмалю-аніонного латексу підвищує міцність зв'язків в аркуші, що містить наповнювач, навіть при бо високому вмісті наповнювача. Менш проникний аркуш є більш бажаним через знижену абсорбцію рідин у чорнилах, нанесення покриттів і проклейки. Однак, спільною проблемою, пов'язаною з агрегацією частинок наповнювача, є зниження здатності розсіювати світло, яка приводить до зниженої непрозорості аркуша.

Непрозорість аркушів, виготовлених з необробленим ОКК або обробленим ОКК, є дуже схожою, передбачаючи,

ЩО обробка не значно погіршує здатність ОКК розсіювати світло. Подібні за тенденцією результати були одержані, коли ОКК був замінений на наповнювачі з каолінової глини. " аркуші, 95 |зв'язків, Дж/м2 продавлюванню, кПа -м2/г Герлей (с/100мл) о важ 000001101101ю01000001600001114 в

НКК/2,596АЛ

АЛ

НККО,196 КМЦ/2,596. АЛ я

Приклад 3. У таблиці 2 наведені властивості аркушів без деревної маси, з додаванням 2595 ОКК і без нього (обробленого і необробленого) до композиції пульпи 21 (відібраної зі змішаної сировини папероробної машини, су що виготовляє тонкий папір) при рН 8,3. Обробка ОКК набряклим катіонним крохмалем, за яким йде аніонний латекс, істотно поліпшує міцність зв'язків і властивості розтягування. Аркуші, що мають 2095 ОКК, мають більшу і9) міцність зв'язків, ніж аркуші, виготовлені без ОКК (контрольний зразок). Обробка ОКК цією сумішшю має дещо негативний вплив на досягнення яскравості і непрозорості через мале зменшення коефіцієнта розсіювання світла наповнювачем. «-- " о ча вмсгокквавуая 01 090002090ви0юо00000ма Ф зв со ч 2 пращацнаара анал ? с ОКК: осаджений карбонат кальцію, НКК: набряклий катіонний крохмаль, АЛ: аніонний латекс. :з» Приклад 4. У таблиці З наведені властивості аркушів без деревної маси, виготовлені з додаванням 2595 обробленого ОКК і без нього до композиції пульпи 22 (відібраної зі змішаної сировини папероробної машини, що виготовляє тонкий папір) при рН 8,3. ОКК був оброблений одним набряклим катіонним крохмалем (НКК) і трьома со 35 сумішами НКК/АЛ при 9095/1095, 7595/2590 і 5090/5095. Загальна величина дозування НКК або сумішей НКК/АЛ складала 1095 на основі сухої ваги ОКК. Обробка ОКК одним набряклим катіонним крохмалем поліпшує міцність (ав) зв'язків і властивості розтягування. Однак, обробка ОКК поєднанням НКК і АЛ істотно поліпшує ці властивості, - причому властивості міцності були набагато вищими, ніж у тих аркушах, які були виготовлені тільки з НК.

Найкраще поліпшення міцності було досягнуте при ОКК, обробленому сумішшю, що складається з 7595 НКК і о 2595АЛ. Аркуші бог/м7, виготовлені з 2095 ОКК, оброблені трьома складами НКК/АЛ, мають непрозорість за МОС щкч 85905 і мають більшу міцність зв'язків і властивості розтягування, ніж аркуші, виготовлені без ОКК (контрольний зразок з непрозорістю за МОС 7290). Аркуші, виготовлені з обробленим ОКК, мають більш високий опір розриву, ніж аркуші, виготовлені з необробленим ОКК. Обробка ОКК одним набряклим НКК робить аркуші більш вв Проникними, у той час як аркуші, виготовлені з ОКК, оброблені з використанням набряклого НКК/АЛ, мають о тенденцію ставати менш проникними, коли кількість латексу у суміші збільшується. ю

Умови додавання ОКК в Міцність внутрішніх | ДР, Подовження, (Коефіцієнт розриву, Яскравість, Непрозорість, т дам ж КИ веж 00111111060103ю в з55000бя000юя 03 нкк

ОКК, оброблений НКЮАЛІ 17,3 355 4,00 35 Б,Б1 91,7 84,3 65 (80110)

ОКК, оброблений НКК/АЛІ 20,8 413 4,59 3,52 5,61 91,3 84А (75/25)

ОКК, оброблений НКК/АЛІ 20,8 364 4,05 3,59 5,6 91 85,5 (50/50)

ОКК: осаджений карбонат кальцію, НКК: набряклий катіонний крохмаль, АЛ: аніонний латекс, ДР - довжина розриву.

Приклад 5. У таблиці 4 наведені властивості аркушів без деревної маси, виготовлених з додаванням від 20 до 4095 ОКК і без нього, у композицію пульпи (виготовленої у лабораторії) при рН 8,3. ОКК був або 70 необробленим, або обробленим сумішшю набряклого НКК (7590) і АЛ (2590), у присутності 0,12595 КМЦ, або за її відсутності. Загальна величина дозування суміші НКК/АЛ/КМЦ складала 1095 по відношенню до ОКК на основі сухої ваги. На Фіг.3 і 4 показано, що введення ОКК в аркуші тонкого паперу без додавання зміцнювальних полімерів істотно знижує міцність внутрішніх зв'язків (зв'язків Скотта) і довжину розриву. Додавання 1,595 (15 кг/тонну) провареного крохмалю у композицію, що містить ОКК (традиційний процес) тільки злегка поліпшує ці 75 властивості. Обробка ОКК набряклим НКК/АЛ/КМЦ поліпшує їх міцнісні властивості краще, ніж обробка ОКК за допомогою НКК/АЛ. Для аркушів, що містять 19,5906 необробленого ОКК, їх міцність зв'язків Скотта знизилася на 5295 у порівнянні з аркушами, які не містять наповнювач, і довжина розриву знизилася на 60905. Аркуші, виготовлені з 23,796 ОКК, оброблені сумішшю набряклого НКК/АЛ мали міцність зв'язків Скотта, яка була на 3695 більше, і їх довжина розриву знизилася тільки на 3195. Обробка ОКК у поєднанні з НКК/АЛ/КМЦ істотно поліпшує дані властивості навіть при високому вмісті наповнювача (Фіг.З і 4). Наприклад, аркуші, виготовлені з 24,390

ОКК, обробленого сумішшю набряклого НКК/АЛ/КМЦ, мали міцність зв'язків Скотта, яка була на 5895 більше, і їх довжина розриву знизилася тільки на 1395. Аркуші, виготовлені з 35,695 ОКК, обробленого сумішшю набряклого

НКК/АЛ/КМЦ, мали міцність зв'язків Скотта, яка була на 4995 більше, і їх довжина розриву знизилася тільки на 2995. Тому, з використанням даного винаходу, стало можливим виготовляти аркуші, що містять високі вмісти с наповнювача, і з величинами зв'язків Скотта більшими, ніж для аркуша, що не містить наповнювач, і тільки з о невеликою втратою властивостей розтягування. Крім того, оптичні якості аркуша не погіршилися від цієї обробки, і проникність аркуша була поліпшена.

Таблиця 4 ч

Аркуші з тонкого паперу - лабораторна композиція пульпи

Умови додавання ОКК в Міцність внутрішніх | ДР, Подовження, |Коефіцієнт Яскравість, |Непрозорість, о аркуші, 95 |зв'язків, Дж/м? км 195 розриву, мНм/г о о у

Без ОКК о 1лю7зев; лез вит | вв тва

Необроблений ОК ве 1600016» мо 0156 0воя в і зв со

ТБ провареного крохмалю, доданого 174 | 00080000 2061 6боб | вав ве до композиції (волокнатоКю

ОКК, оброблений одним НКК «

ОКК, оброблений набряклим НКК/АЛ

ОКК: осаджений карбонат кальцію, НКК: набряклий катіонний крохмаль, АЛ: аніонний латекс, ДР - довжина розриву. . и? 9 м ї 8 (ее) - (ав) 5 -І 7 («в) -х в 1 13 г о в -е| не 2 З 1 іме) 60 . - Фіг.1 У б5

10 З і 12 5 7 6 8 1 м 13 й в вот 2 З 4

Фіг.2 й р 200 Е сч ооСз- о о

Щі шани з - зо З 100 об ш 50 - в о о (ее) 0 10 20 30 40

ОКК (2) - Фіг. З щі - - ш пн РУТ

ША Аавес 4,5 ні дв ес г» нн А Ше нон чи. а НИ (ее) 3,0 о Щи о ча ча "ЧНІ пише Чень й їв А ------ ет 111 Ж йо ок Пов о о, цк ПЛ 0 10 20 30 40 о ОКК (2) ко т т й Фіг. 4 й бо

Claims (41)

Формула винаходу

1. Склад, що застосовується при виготовленні паперу, який містить комплекс з гранул іонного 65 незруйнованого набряклого крохмалю та іонного латексу у водному розчиннику, причому вказаний склад містить від 60 до 95 95 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 96 за масою латексу від загальної кількості 100 Фо за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу, причому вказані гранули є носіями для частинок латексу у вказаному комплексі.

2. Склад за п. 1, в якому вказаний латекс має хімічні групи, які взаємодіють з вказаними гранулами, для ТОЮ, щоб вказані частинки латексу були зв'язані з вказаними гранулами.

З. Склад за п. 2, в якому вказаними хімічними групами є карбоксильні групи, катіонні групи або амфотерні групи.

4. Склад за п. 1, в якому вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 5 до 90 мкм.

5. Склад за будь-яким з пп. 1-4, в якому вказані гранули виготовлено з катіонного крохмалю, і вказаний 7/о латекс є аніонним.

6. Склад за будь-яким з пп. 1-4, в якому вказані гранули крохмалю виготовлено з аніонного або амфотерного крохмалю, і вказаний латекс є катіонним або аніонним.

7. Склад за будь-яким з пп. 1-4, в якому вказані гранули є по суті незруйнованими, і 80 95 гранул мають розмір у діапазоні від ЗО до 70 мкм.

8. Склад за будь-яким з пп. 1-4, що додатково містить від 0,5 до 5 95 за масою домішки спільної дії на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул крохмалю і латексу, причому вказана домішка спільної дії вибрана з групи, яка складається з катіонних речовин і аніонних речовин.

9. Склад за п. 8, в якому вказана домішка спільної дії є аніонною речовиною, вибраною з групи, яка складається з карбоксиметилцелюлози, поліакрилової кислоти, альгінату, з колоїдної кремнієвої кислоти, бентоніту і поліакриламіду.

10. Склад за п. 8, в якому домішка спільної дії є катіонною речовиною, вибраною з групи, що складається з хітозану, полівініламіну, поліетиленіміну і полідіалілдиметиламонійхлориду, галунів, поліалюмінійхлориду, тривалентних і чотиривалентних катіонів.

11. Склад за будь-яким з пп. 1-4, 9 або 10, що додатково містить домішку для виготовлення паперу, вибрану сч г З групи, яка складається з проклеювальних речовин, речовин, що додають міцності у мокрому стані, і мила.

12. Суспензія наповнювача, що застосовується при виготовленні паперу, яка містить частинки наповнювача і і) комплекс з гранул іонного незруйнованого набряклого крохмалю та іонного латексу у водному розчиннику, причому вказана суспензія містить від 6О до 95 95 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 95 за масою латексу від загальної кількості 100 95 за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу, "де зо причому вказані гранули є носіями для частинок латексу у вказаному комплекоі.

13. Суспензія наповнювача за п. 12, в якій вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного о наповнювача для виготовлення паперу, мають розмір від 1 до 10 мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю М мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 90 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача, і яка містить від 60 до 95 95 за масою вказаних гранул і о від 40 до 5 906 за масою латексу від загальної кількості 100 96 за масою на основі загального вмісту твердих со речовин вказаних гранул і латексу.

14. Суспензія наповнювача за п. 13, в якій вказаний латекс має хімічні групи, абсорбовані на вказаних гранулах; і вказані гранули виготовлено з катіонного крохмалю, і вказаний латекс є аніонним або катіонним.

15. Суспензія наповнювача за п. 13, в якій вказаний латекс має хімічні групи, що взаємодіють з вказаними « 70 гранулами; і вказані гранули виготовлено з аніонного або амфотерного крохмалю, і вказаний латекс є катіонним. в с

16. Суспензія наповнювача за п. 12, в якій вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного . наповнювача для виготовлення паперу, що мають розмір від 0,5 до 30 мікрон, і вказані гранули набряклого и?» крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 95 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача, і така, що містить від 60 до 95 906 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 95 за масою латексу від загальної кількості 100 906 за масою на основі загального о вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу.

17. Композиція пульпи для виготовлення паперу, яка містить волокна пульпи, частинки наповнювача і склад о комплексу з гранул іонного незруйнованого набряклого крохмалю та іонного латексу у водному розчиннику, -і причому вказаний склад містить від 60 до 95 95 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 95 за масою латексу від 5ор Загальної кількості 100 о за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу, о причому вказані гранули є носіями для частинок латексу у вказаному комплексі. як

18. Композиція пульпи за п. 17, яка містить вказані частинки наповнювача, гранули набряклого крохмалю і латекс у кількості від 1 95 до 60 95 за масою твердих речовин на основі сухої ваги волокон пульпи.

19. Композиція пульпи за п. 18, в якій вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного в наповнювача для виготовлення паперу, що мають розмір від 1 до 10 мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані склади з гранул крохмалю і латексу присутні у Ф) кількості від 1 до 10 956 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача. ка

20. Композиція пульпи за п. 18, в якій вказаний латекс має хімічні групи, абсорбовані на вказаних гранулах; і вказані гранули виготовлено з катіонного крохмалю, і вказаний латекс є аніонним або катіонним. во

21. Композиція пульпи за п. 17, в якій вказаний латекс має хімічні групи, абсорбовані на вказаних гранулах; і вказані гранули виготовлено з аніонного або амфотерного крохмалю, і вказаний латекс є катіонним або аніонним.

22. Композиція пульпи за п. 18, в якій вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для виготовлення паперу, що мають розмір від 0,5 до 30 мікрон, і вказані гранули набряклого 65 крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані склади гранул крохмалю і латексу присутні у кількості від 1 до 10 956 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача.

23. Спосіб одержання суспензії для виготовлення паперу, що включає контактування наповнювача у вигляді частинок з комплексом з гранул іонного незруйнованого набряклого крохмалю та іонного латексу у водному розчиннику, причому вказані гранули присутні у кількості від 60 до 95 95 за масою, і вказаний латекс присутній У кількості від 40 до 5 95 за масою від загальної кількості 100 96 за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу, причому вказані гранули є носіями для частинок вказаного латексу у вказаному комплексі.

24. Спосіб за п. 23, в якому вказаний комплекс утворюють шляхом змішування дисперсії крохмалю з латексом у воді, і набрякання крохмалю здійснюють при температурі, нижче точки гелеутворення крохмалю, щоб утворити 7/о вказані гранули незруйнованого набряклого крохмалю.

25. Спосіб за п. 23 або 24, в якому вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для виготовлення паперу, що мають розмір від 1 до 10 мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 95 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача.

26. Спосіб за пп. 23 або 24, в якому вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для виготовлення паперу, що мають розмір від 0,5 до ЗО мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 95 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача.

27. Спосіб одержання паперу, що включає: а) утворення водної композиції для одержання паперу, яка містить волокна пульпи, частинки наповнювача, гранули набряклого крохмалю і латекс, у водному розчиннику; р) зневоднення композиції через сито, щоб утворити аркуш; і с) сушіння аркуша.

28. Спосіб за п. 27, в якому вказана композиція додатково містить речовину для одержання паперу, вибрану сч г З групи, яка складається з проклеювальних речовин і речовин, що забезпечують міцність у мокрому стані.

29. Спосіб за п. 27 або 28, в якому вказана композиція містить вказані частинки наповнювача, гранули і) набряклого крохмалю і латекс у кількості від 1 956 до 60 956 за масою твердих речовин на основі сухої ваги волокон пульпи.

30. Спосіб за п. 29, в якому вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для «- Зо Виготовлення паперу, що мають розмір від 1 до 10 мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; о причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 95 за масою твердих речовин на М основі ваги наповнювача, і містять від 60 до 95 90 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 95 за масою латексу від загальної кількості 100 9о за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу. о

31. Спосіб за п. 29, в якому вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для со виготовлення паперу, що мають розмір від 0,5 до 30 мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 956 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача, і містять від 60 до 95 90 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 95 за масою латексу « Від загальної кількості 100 95 за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу. з с

32. Папір, що містить матрицю з волокон пульпи і частинок наповнювача і систему затримання для вказаного Й наповнювача, яка є похідною від вмісту твердих речовин гранул набряклого крохмалю і латексу. и?»

33. Папір за п. 32, в якому вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для виготовлення паперу, що мають розмір від 1 до 10 мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір Від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 95 за масою Го! твердих речовин на основі ваги наповнювача і містять від 60 до 95 95 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 9о за масою латексу від загальної кількості 100 9о за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних о гранул і латексу. -І

34. Папір за п. 32, в якому вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для 5р Виготовлення паперу, що мають розмір від 0,5 до ЗО мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір о від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 95 за масою шк твердих речовин на основі ваги наповнювача, і містять від 60 до 95 95 за масою вказаних гранул і від 40 до 5 9о за масою латексу від загальної кількості 100 9о за масою на основі загального вмісту твердих речовин вказаних гранул і латексу. 5Б

35. Композиція для виготовлення паперу, що містить волокна пульпи, частинки наповнювача і гранули незруйнованого, набряклого крохмалю і латексу у водному розчиннику. Ф)

36. Композиція за п. 35, що містить вказані частинки наповнювача і гранули набряклого крохмалю у ка кількості від 1 95 до 60 956 за масою твердих речовин у розрахунку на суху вагу волокон пульпи, де вказані частинки наповнювача є частинками неорганічного наповнювача для виготовлення паперу, що мають розмір від бо до 10 мікрон, і вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 5 до 90 мікрон; причому вказані гранули крохмалю і латекс присутні у кількості від 1 до 10 96 за масою твердих речовин на основі ваги наповнювача.

37. Композиція за п. 35 або 36, яка додатково містить від 0,5 до 5 95 за масою домішки спільної дії у розрахунку на загальну вагу вмісту твердих речовин вказаних гранул крохмалю і латексу, причому вказану 65 домішку спільної дії вибирають з групи, яка складається з катіонних речовин та аніонних речовин.

38. Композиція за п. 37, де вказаною домішкою спільної дії є аніонна речовина, вибрана з групи, яка складається з карбоксиметилцелюлози, поліакрилової кислоти, альгінату, з колоїдної кремнієвої кислоти, бентоніту і поліакриламіду.

39. Композиція за п. 37, де вказаною домішкою спільної дії є катіонна речовина, вибрана з групи, що складається з хітозану, полівініламіну, поліетиленіміну і полідіалілдиметиламонійхлориду і галунів.

40. Композиція за пп. 35-39, що додатково містить домішку для виготовлення паперу, вибрану з групи, яка складається з проклеювальних речовин і речовин, що додають міцності у мокрому стані.

41. Композиція за п. 36, де вказані гранули набряклого крохмалю мають розмір від 25 до 90 мікрон. 70 Офіційний бюлетень "Промислова власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2007, М 17, 25.10.2007. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. с щі 6) «- «в) ча «в) с -

с . и? (ее) («в) -І («в) - іме) 60 б5