Бумажная масса, проклеенная в нейтральной среде

(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Бумажная масса, проклеенная в нейтральной среде, содержащая волокнистый полуфабрикат, канифольный модифицированный продукт, наполнитель и коагулянт, отличающаяся тем, что она в качестве канифольного модифицированного продукта содержит продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-С 18, стабилизированный казеинатом аммония, а в качестве наполнителя - мел при следующем соотношении компонентов, мас.ч. волокнистый полуфабрикат 100,0 продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-С 18,стабилизированный казеинатом аммония 0,3-1,6 мел 4,0-20,0 коагулянт 0,5-1,5.(56)1576 1, 1997.480789 , 1975.3906142 , 1975.501128 , 1976.779481 , 1980.1189921 , 1985.0192952 1, 1986.4657706 , 1987.61151265 , 1986. Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству и может быть использовано при изготовлении высокосортных видов бумаги и картона, например для писчей, чертежной, рисовальной и тетрадной бумаги, бумаги для ксероксов и технических носителей информации, бумаги для обоев, пачечной бумаги,этикеточной и оберточной бумаги, бумаги-основы для клеевой ленты, картона макулатурного, хром-эрзац и коробочного, картона для спичечных коробок и для потребительской тары. Известен композиционный состав бумажной массы, включающей волокнистый полуфабрикат, наполнитель,проклеивающее вещество (талловая или живичная канифоль, модифицированная малеиновым ангидридом и этиленгликолем, с последующей стабилизацией полученного продукта казеинатом натрия и разбавлением водой до получения 15-20 -ной эмульсии) и коагулянт 1. Недостатком известной бумажной массы является невысокая гидрофобность бумаги и картона, невысокая степень удержания наполнителя в структуре бумажного и картонного полотна, а также ограничения по выбору вида используемого волокнистого полуфабриката. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является бумажная масса при следующем соотношении компонентов, мас.ч. 4908 1 волокнистый полуфабрикат 100,0 продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-18 0,4-3,0 наполнитель 4,0-20,0 коагулянт 1,5-8,0 2. и в которой в качестве волокнистого полуфабриката используют сульфитную хвойную беленую целлюлозу,сульфатную лиственную беленую целлюлозу и сульфатную хвойную беленую целлюлозу. В качестве наполнителя используют каолин, двуокись титана или бланфикс. В качестве канифольного модифицированного продукта используют продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции 10-18. В качестве коагулянта используют сернокислый алюминий или квасцы. Недостатком такой бумажной массы является невысокая гидрофобность бумаги и картона, недостаточно высокая степень удержания наполнителя в структуре бумажного и картонного листа и повышенный расход коагулянта за счет проведения процесса проклейки волокнистой массы в кислой среде при значениях рН 4,55,2. Задачей изобретения является улучшение качества бумаги и картона за счет повышения гидрофобности при одновременном снижении расхода гидрофобизирующего вещества и коагулянта и повышении разрушающего усилия в сухом состоянии и степени удержания наполнителя при проведении процесса проклейки волокнистой массы в нейтральной среде при значениях рН 6,5-7,2. Для решения поставленной задачи предложена бумажная масса, содержащая волокнистый полуфабрикат,канифольный модифицированный продукт, наполнитель и коагулянт, отличающаяся тем, что она в качестве канифольного модифицированного продукта содержит продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции 10-18, стабилизированный казеинатом аммония, а в качестве наполнителя - мел при следующем соотношении компонентов, мас.ч. волокнистый полуфабрикат 100,0 продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции 10-18, стабилизированный казеинатом аммония 0,3-1,6 мел 4,0-20,0 коагулянт 0,5-1,5. В качестве волокнистых полуфабрикатов бумажная масса может содержать сульфитную хвойную беленую целлюлозу, сульфатную лиственную беленую целлюлозу и сульфатную хвойную беленую целлюлозу, а также макулатуру белую, сборную и фракционированную и целлюлозу небеленую сульфатную и сульфитную. В качестве наполнителя бумажная масса может содержать мел, а в качестве коагулянта - сернокислый алюминий или квасцы. Используемый в бумажной массе продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции 10-18, стабилизированный казеинатом аммония,представляет собой однородную пастообразную массу темно-янтарного цвета с содержанием сухих веществ 505 и свободных смоляных кислот 305 и имеет общую формулу 3 где 1 - радикал первичного жирного спирта фракции 10-18 2 - радикал казеината аммония общей формулы 4 - 4 - СН 2 - СН 2 - 4. Сущность получения канифольного модифицированного продукта, используемого в бумажной массе, заключается в том, что сначала осуществляют модификацию живичной канифоли моноэфиром, полученным взаимодействием малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-С 18, а затем после частичной нейтрализации (до 30-35 ) 21 -ным раствором едкого натра в полученную клеевую композицию вводят расчетные количества приготовленного казеината аммония. В качестве исходного сырья для получения канифольного модифицированного продукта используют живичную канифоль, малеиновый ангидрид, первичные жирные спирты фракции 10-18, едкий натр, казеин и аммиачную воду. Сущность синтеза канифольного модифицированного продукта поясняется примером. 4908 1 Пример (по изобретению). В реактор, снабженный механической мешалкой с гидрозатвором, термометром и обратным холодильником, загружают 100,0 мас.ч. живичной канифоли, разогревают ее до 150 С и при непрерывном перемешивании добавляют небольшими порциями 18,4 мас.ч. моноэфиров малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-18. При этом моноэфиры получают реакцией этерификации путем взаимодействия эквимолярных количеств малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 1018 при температуре 185 С в течение 1 часа. После загрузки моноэфиров температуру в реакторе поднимают до 195 С и выдерживают смесь при непрерывном перемешивании при этой температуре в течение 1 часа. Затем содержимое реактора охлаждают до температуры 95-100 С и нейтрализуют модифицированные смоляные кислоты 48,5 мас.ч. 21 -ным водным раствором едкого натра. После вышеуказанных операций в реактор при постоянном перемешивании вводят порциями 18,0 мас.ч. казеината аммония, полученного путем предварительного набухания 30,0 мас.ч. казеина в 100,0 мас.ч. воды и дальнейшего взаимодействия его с 25,0 мас.ч. 24 -ного водного аммиака. Полученный канифольный модифицированный продукт содержит 505 сухих веществ и перед введением его в бумажную массу осуществляют разбавление его водой,подогретой до 70-80 С, до концентрации 2-5 . Полученная водная клеевая эмульсия имеет белый цвет и содержит мелкодисперсные клеевые частицы размером 0,3-0,5 мкм, значение рН находится в диапазоне 9,29,4, вязкость по ВЗ-4 составляет 11 с. Получение бумаги и картона из бумажной массы осуществляется по традиционному способу производства клееных видов бумаги и картона с той разницей, что процесс проклейки волокнистой массы осуществляют в нейтральной среде при значениях рН 6,5-7,2 с одновременным снижением дисперсности скоагулировавшего осадка клеевых частиц от 0,6-1,5 до 0,4-0,7 мкм и максимальным приближением процесса проклейки бумажной массы к режиму гетероадагуляции. Сущность изобретения поясняется примерами. Пример 1 (по изобретению). Бумажную массу готовят следующего состава, мас.ч. сульфитная хвойная беленая целлюлоза, размолотая до 35 ШР 100,0 продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-18,стабилизированный казеинатом аммония 0,3 мел 4,0 сернокислый алюминий 0,5. Из полученной бумажной массы изготавливают бумагу массой 70 г/м 2. Проклейку бумажной массы ведут в нейтральной среде при значениях рН 7,0. Полученные образцы бумаги испытывают по стандартным методикам и определяют степень проклейки по штриховому методу, впитываемость при одностороннем смачивании, разрушающее усилие в сухом состоянии и степень удержания наполнителя. Состав бумажной массы при изготовлении бумаги представлен в табл. 1 (примеры 1-12). Свойства бумаги представлены в табл. 2 (примеры 1-12). Остальные примеры по составу бумажной массы при изготовлении бумаги выполнены аналогично примеру 1 и отличаются композиционным составом бумажной массы по волокнистому полуфабрикату, по расходам канифольного модифицированного продукта, наполнителя и коагулянта. Примеры 13-18 по изобретению демонстрируют состав бумажной массы (табл. 1) при изготовлении картона массой 340 г/м 2, свойства которого представлены в табл. 2 (примеры 13-18). Пример 13 (по изобретению). Бумажную массу готовят следующего состава, мас.ч. макулатура сборная 100,0 продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-18,стабилизированный казеинатом аммония 0,3 мел 20,0 квасцы 0,7. Канифольный НаполВолокнистый полуфабрикат модифициронитель Целлюлоза беленая Целлюлоза небеленая Макулатура Приванный продукт Сульфит- Сульфат- СульфатСульфитмеры ФракциоСульфатная Сульфатная Белая ная ная ная лист- Сборная ная нированная хвойная лиственная хвойная хвойная венная хвойная 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Бумага массой 70 г/м 2 (по изобретению) 1 100,0 0,3 4,0 2 50,0 40,0 10,0 1,0 12,0 3 50,0 30,0 20,0 1,6 20,0 4 30,0 50,0 20,0 0,3 12,0 5 80,0 20,0 1,0 4,0 6 20,0 50,0 20,0 10,0 1,6 20,0 7 100,0 0,3 20,0 8 80,0 20,0 1,0 12,0 9 30,0 60,0 10,0 1,6 4,0 10 20,0 50,0 30,0 1,0 12,0 11 20,0 40,0 20,0 20,0 1,0 20,0 12 20,0 20,0 30,0 10,0 20,0 1,6 4,0 Картон массой 340 г/м 2 (по изобретению) 13 100,0 0,3 20,0 14 100,0 0,8 12,0 15 100,0 1,2 4,0 16 50,0 50,0 0,3 12,0 17 20,0 30,0 50,0 0,8 20,0 18 30,0 20,0 50,0 1,2 4,0 2 Бумага массой 70 г/м (по прототипу) 19 100,0 0,3 4,0 20 0 80,0 20,0 1,0 20,0 21 10,0 80,0 10,0 1,6 15,0 22 20,0 50,0 30,0 1,0 9,0 Картон массой 340 г/м 2 (по прототипу) 23 20,0 40,0 20,0 20,0 0,3 4,0 24 20,0 20,0 30,0 10,0 20,0 0,8 20,0 25 50,0 50,0 0,8 20,0 Состав бумажной массы (мас.ч.) Физико-механические показатели Степень проклейки по Впитываемость при Разрушающее штриховому одностороннем усилие в сухом методу, мм смачивании, г/м 2 состоянии, Н Свойства бумаги массой 70 г/м 2 (по изобретению) 1,20 20 65 1,90 12 60 2,40 8 53 1,30 26 63 1,95 11 45 2,20 10 42 1,40 25 61 1,80 15 58 2,30 9 55 1,25 18 59 1,90 12 57 2,20 10 43 Свойства картона массой 340 г/м 2 (по изобретению) 1,90 12 69 2,20 10 66 2,40 6 65 2,30 8 72 2,35 7 70 2,40 5 68 Свойства бумаги массой 70 г/м 2 (по прототипу) 0,75 33 42 1,40 25 37 1,60 22 40 1,30 22 39 Свойства картона массой 340 г/м 2 (по прототипу) 1,70 46 64 1,85 32 60 2,00 28 57 Из полученной бумажной массы изготавливают картон массой 340 г/м 2. Проклейку бумажной массы ведут в нейтральной среде при значениях рН 7,2. Полученные образцы картона испытывают по стандартным методикам аналогично примеру 1. Из табл. 2 видно, что бумага и картон, изготовленные из бумажной массы, содержащей в качестве канифольного модифицированного продукта продукт взаимодействия живичной канифоли и моноэфира малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции С 10-18, стабилизированный казеинатом аммония, отличаются улучшенными свойствами по сравнению с прототипом. Степень проклейки по штриховому методу повысилась на 25-45 , впитываемость при одностороннем смачивании снизилась на 2030 , разрушающее усилие в сухом состоянии и степень удержания наполнителя увеличились на 25-40 и 2535 соответственно. Источники информации 1. Патент СРР 59213, 1975. 2. Патент РФ 2099458, 1997 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.