Способ проклейки и наполнения бумажной массы в присутствии коагулянта и катионного полиэлектролита при производстве высокозольных видов бумаги

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПРОКЛЕЙКИ И НАПОЛНЕНИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ В ПРИСУТСТВИИ КОАГУЛЯНТА И КАТИОННОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВЫСОКОЗОЛЬНЫХ ВИДОВ БУМАГИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Костюкевич Андрей Валентинович Драпеза Андрей Анатольевич Черная Наталья Викторовна Колесников Виталий Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(56)12136 1, 2009. ЧЕРНАЯ Н.В. и др. Промышленная проверка и внедрение разработанной технологии канифольной проклейки бумаги и картона в режиме гетероадагуляции на ОАО Картонно-бумажный завод Альбертин, 2006,///2006 ЧЕРНАЯ Н.В. и др. Разработка технологии канифольной проклейки бумаги и картона в кислой и нейтральной средах в режиме гетероадагуляции, 2006,///2006//18007 ЧЕРНАЯ Н.В. // Материалы. Технологии. Инструменты. - 2005. - Т. 10.4. - С. 67-71. ЧЕРНАЯ Н.В. и др. // Труды БГТУ,серияХимия и технология органических веществ. - 2005. - Вып. . С. 143-146. ЧЕРНАЯ Н.В. // Труды БГТУ, серияХимия и технология органических веществ. - 2005. - Вып. . - С. 147-150. ЧЕРНАЯ Н.В. // Труды БГТУ, серияХимия и технология органических веществ. - 2005. - Вып. . - С. 151-155.9473 1, 2007.1585420 1, 1990.(57) Способ проклейки и наполнения бумажной массы в присутствии коагулянта и катионного полиэлектролита при производстве высокозольных видов бумаги, при котором в бумажную массу, имеющуюв диапазоне 6,9-7,3 и содержащую волокнистый полуфабрикат, проклеивающий агент - высокосмоляную гидродисперсию модифицированной канифоли, содержащей не менее 40 свободных смоляных кислот, с размером частиц дисперсной фазы, равным 196 нм, и электрокинетическим потенциалом -25,4 мВ и наполнитель, порционно вводят коагулянт, в качестве которого используют сернокислый алюминий или квасцы, причем первую порцию коагулянта вводят в машинный бассейн,вторую порцию коагулянта предварительно смешивают в соотношении 10,6 с катионным полиэлектролитом, в качестве которого используют полиамидполиаминэпихлоргидриновую смолу, после чего полученную смесь вводят во всасывающий патрубок смесительно 16044 1 2012.06.30 го насоса бумагоделательной машины, при этом компоненты бумажной массы берут в следующем соотношении, кг/т волокнистый полуфабрикат 708,0-772,0 проклеивающий агент 5,5-10,8 наполнитель 220,0-270,0 первая порция коагулянта 2,0-7,0 вторая порция коагулянта, смешанная с катионным полиэлектролитом в соотношении 10,6 0,5-4,2. Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к способам производства высокозольных видов бумаги, к числу которых относятся бумага для печати, а также бумага для ксероксов, типографская, офсетная, писчая, чертежная, рисовальная. Известен способ изготовления бумаги для печати, включающий обработку каолина карбоксиметилцеллюлозой в водной среде при перемешивании с последующим введением в каолиновую суспензию водного раствора хлорида натрия или калия, смешение обработанной каолиновой суспензии с суспензией волокнистого полуфабриката, отлив бумажного полотна и сушку 1. В качестве волокнистых полуфабрикатов применяются беленые целлюлозы, к числу которых относятся сульфатная хвойная, сульфатная из смеси хвойных и лиственных пород древесины, сульфитная из хвойных и лиственных пород древесины, а также дефибрерная древесная масса из древесины хвойных пород. В качестве проклеивающего агента применяют высокосмоляную гидродисперсию модифицированной канифоли, содержащей частицы дисперсной фазы, сформированные из смоляных кислот,модифицированных , -ненасыщенными карбонильными соединениями и многоатомным спиртом. В качестве наполнителя используют каолин, обработанный карбоксиметилцеллюлозой в водной среде при перемешивании, в качестве коагулянта - сернокислый глинозем 1. Недостатком известного способа является ограничение по выбору вида используемого волокнистого полуфабриката и наполнителя, невысокие показатели прочности на излом и разрывной длины и то, что проклейка ведется в диапазонеот 5,0 до 6,0. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления бумаги для печати 2 за счет дополнительной обработки карбоната кальция карбоксиметилцеллюлозой. По данному способу бумага для печати изготавливается из бумажной массы, проклеенной в диапазоне 6,7-7,1 и содержащей следующие компоненты (килограмм абсолютно сухого вещества в расчете на одну тонну бумаги, кг/т) волокнистый полуфабрикат 792-738 проклеивающий агент 11-14 карбонат кальция, обработанный карбоксиметилцеллюлозой 180-220 коагулянт 17-28. В качестве волокнистых полуфабрикатов применяют сульфитную хвойную целлюлозу со степенью помола 26 ШР и дефибрерную древесную массу со степенью помола 70 ШР. В качестве проклеивающего агента используют канифольный клей, модифицированный , -ненасыщенными карбонильными соединениями и многоатомным спиртом. Карбонат кальция обрабатывают карбоксиметилцеллюлозой при перемешивании в водной среде в присутствии смеси сульфата и хлорида натрия (вспомогательные химические добавки) при их соотношении соответственно от 11 до 13 и расходе смеси 2,8-3,0 от массы абсолютно сухой карбоксиметилцеллюлозы. 2 16044 1 2012.06.30 В качестве коагулянта применяют сернокислый глинозем в количестве, необходимом для достижениябумажной массы в пределах 6,7-7,1 2. При этом необходимое количество коагулянта вводится в бумажную массу перед ее отливом. Недостатком такого способа изготовления бумаги для печати является повышенный расход коагулянта за счет проведения процесса проклейки волокнистой массы в диапазонеот 6,7 до 7,1, а также невысокая степень удержания наполнителя в структуре бумажного листа, не превышающая 72 , так как при расходе наполнителя 180-220 кг/т массовая доля золы является максимальной и не превышает 15,2 . Кроме того, ограничения по использованию различных видов волокнистых полуфабрикатов и наполнителей и невозможность применения макулатуры белой приводит к удорожанию бумаги для печати, а повышенный расход коагулянта для достижения 6,7-7,1 снижает ее разрывную длину и прочность на излом на 5-10 отн. Задачей изобретения является улучшение качества бумаги для печати за счет повышения степени удержания наполнителя, увеличениябумажной массы до 6,9-7,3, снижения расхода коагулянта и увеличения прочности бумаги на излом, разрывной длины и степени удержания наполнителя. Для решения поставленной задачи предлагается способ проклейки и наполнения бумажной массы в присутствии коагулянта и катионного полиэлектролита при производстве высокозольных видов бумаги, при котором в бумажную массу, имеющуюв диапазоне 6,9-7,3 и содержащую волокнистый полуфабрикат, проклеивающий агент - высокосмоляную гидродисперсию модифицированной канифоли, содержащей не менее 40 свободных смоляных кислот, с размером частиц дисперсной фазы, равным 194 нм, и электрокинетическим потенциалом - 254 мВ и наполнитель, порционно вводят коагулянт,в качестве которого используют сернокислый алюминий или квасцы, причем первую порцию коагулянта вводят в машинный бассейн, вторую порцию коагулянта предварительно смешивают в соотношении 10,6 с катионным полиэлектролитом, в качестве которого используют полиамидполиаминэпихлоргидриновую смолу, после чего полученную смесь вводят во всасывающий патрубок смесительного насоса бумагоделательной машины, при этом компоненты бумажной массы берут в следующем соотношении, кг/т волокнистый полуфабрикат 708,0-772 проклеивающий агент 5,5-10,8 наполнитель 220,0-270,0 первая порция коагулянта 2,0-7,0 вторая порция коагулянта, смешанная с катионным полиэлектролитом в соотношении 10,6 0,5-4,2. В качестве волокнистого полуфабриката бумажная масса может содержать целлюлозу беленую сульфитную хвойную, беленую сульфатную хвойную, беленую сульфатную из лиственных пород древесины, термомеханическую древесную массу и макулатуру белую. В качестве наполнителя бумажная масса может содержать бланфикс, бентонит и карбонат кальция, а в качестве коагулянта - сернокислый алюминий и квасцы. Ко второй порции коагулянта добавляется катионный полиэлектролит в виде полиамидполиаминэпихлоргидриновой смолы (ППЭС) в соотношении 10,6. Бумага для печати, полученная по данному способу, проклеивается в диапазоне 6,9-7,3. В качестве проклеивающего агента используется высокосмоляная гидродисперсия модифицированной канифоли, полученная разбавлением водой пастообразного канифольного клея, представляющего собой талловую канифоль, модифицированную моноэфирами малеинового ангидрида с первичными жирными спиртами фракции 10-18 и стабилизированную казеинатом аммония после его частичной нейтрализации. Данный проклеивающий агент содержит не менее 40 свободных смоляных кислот. Частицы дисперсной фазы имеют размер 196 нм и электрокинетический потенциал 25,4 мВ. 16044 1 2012.06.30 Сущность предлагаемого способа проклейки и наполнения бумажной массы заключается в следующем. Волокнистая суспензия готовится путем роспуска и размола в водной среде волокнистого полуфабриката, взятого в количестве 772-708 кг/т. В приготовленную 1-2 -ную волокнистую суспензию сначала вводится 0,1 -ная гидродисперсия проклеивающего агента в количестве 5,5-10,8 кг/т. Полученная проклеенная бумажная масса насосом перекачивается в композиционный бассейн, куда дозируется 1 -ная суспензия наполнителя в количестве 220-270 кг/т. Включенное перемешивающее устройство обеспечивает равномерное распределение отрицательно заряженных частиц проклеивающего агента и наполнителя в межволоконном пространстве. Полученная 1-2 -ная бумажная масса,содержащая волокнистую суспензию, частицы проклеивающего агента и наполнителя, перекачивается насосом в машинный бассейн, куда дозируется первая порция 1 -го раствора коагулянта (2-7 кг/т) для протекания процесса электролитной коагуляции и образования электронейтральных пептизирующихся коагулятов размером 4000-5400 нм. Такие проклеивающие комплексы формируются из 10-24 коагулюмов, представляющих собой продукты коллоидно-химического взаимодействия частиц дисперсной фазы проклеивающего агента (размер 196 нм) и положительно заряженными гидроксосоединениями алюминия (А 1(Н 2 О)63, А 1(Н 2 О)5 ОН 2 и А(Н 2 О)4(ОН)2), введенными в дисперсную систему с раствором коагулянта. Процесс наполнения проклеенной бумажной массы завершается в смесительном насосе за счет подачи в его всасывающий патрубок смеси (0,5-0,42 кг/т), состоящей из 1 -го раствора коагулянта (вторая порция) и 0,1 -го раствора катионного полиэлектролита. При этом протекает процесс пептизации (дезагрегирования) коагулянтов с образованием новых проклеивающих комплексов в виде мелкодисперсных и положительно заряженных пептизированных частиц и происходит перезарядка частиц наполнителя. Проклеивающие комплексы имеют размер около 196 нм и электрокинетический потенциал от 45 до 55 мВ, а частицы наполнителя имеют размер около 500-1000 нм и потенциал от 25 до 38 мВ. Они равномерно распределяются и прочно фиксируются на поверхности волокон монослоем. Поэтому наполнение проклеенной бумажной массы в присутствии коагулянта и катионного полиэлектролита протекает в режиме гетероадагуляции. Следствием этого является повышение массовой доли золы, увеличение степени удержания наполнителя в структуре бумаги при максимальном сохранении межволоконных сил связей, о чем свидетельствуют высокие значения разрывной длины и сопротивления излому. Сущность изобретения поясняется примерами. Пример 1 (по изобретению) Способ проклейки и наполнения бумажной массы в присутствии коагулянта (сернокислый алюминий) и катионного полиэлектролита ППЭС при производстве высокозольных видов бумаги, при котором в бумажную массу, имеющуюв диапазоне 6,9-7,0 и содержащую волокнистый полуфабрикат, проклеивающий агент - высокосмоляную гидродисперсию модифицированной канифоли, содержащей не менее 40 свободных смоляных кислот, с размером частиц дисперсной фазы, равным 194 нм, и электрокинетическим потенциалом - 254 мВ и наполнитель, порционно вводят коагулянт,в качестве которого используют сернокислый алюминий, причем первую порцию коагулянта вводят в машинный бассейн, вторую порцию коагулянта предварительно смешивают в соотношении 10,6 с катионным полиэлектролитом, в качестве которого используют полиамидполиаминэпихлоргидриновую смолу, после чего полученную смесь вводят во всасывающий патрубок смесительного насоса бумагоделательной машины, при этом компоненты бумажной массы берут в следующем соотношении, кг/т целлюлоза беленая сульфитная хвойная 772,0 проклеивающий агент 5,5 бланфикс 220,0 4 16044 1 2012.06.30 первая порция сернокислого алюминия 2,0 вторая порция сернокислого алюминия, смешанного с ППЭС в соотношении 10,6 0,5. Из полученной бумажной массы изготавливают образцы бумаги массой 80 г/м 2. Полученные образцы бумаги испытывают по стандартным методикам и определяют массовую долю золы, степень удержания наполнителя, разрывную длину и сопротивление излому. Композиционный состав для изготовления бумаги массой 80 г/м по примеру 1 представлен в табл. 1, а свойства бумаги - в табл. 2. Пример 2 (по изобретению) Способ проклейки и наполнения бумажной массы в присутствии коагулянта (квасцы) и катионного полиэлектролита ППЭС при производстве высокозольных видов бумаги, при котором в бумажную массу, имеющуюв диапазоне 7,0-7,1 и содержащую волокнистый полуфабрикат, проклеивающий агент - высокосмоляную гидродисперсию модифицированной канифоли, содержащей не менее 40 свободных смоляных кислот, с размером частиц дисперсной фазы, равным 194 нм, и электрокинетическим потенциалом 254 мВ и наполнитель, порционно вводят коагулянт, в качестве которого используют квасцы, причем первую порцию коагулянта вводят в машинный бассейн, вторую порцию коагулянта предварительно смешивают в соотношении 10,6 с катионным полиэлектролитом, в качестве которого используют полиамидполиаминэпихлоргидриновую смолу, после чего полученную смесь вводят во всасывающий патрубок смесительного насоса бумагоделательной машины, при этом компоненты бумажной массы берут в следующем соотношении, кг/т целлюлоза беленая сульфитная хвойная 736,0 проклеивающий агент 7,0 бланфикс 250,0 первая порция сернокислого алюминия 2,0 вторая порция сернокислого алюминия, смешанного с ППЭС в соотношении 10,6 2,0. 16044 1 2012.06.30 Таблица 1 Коагулянт сернокислый квасцы алюминий 2/0,5 5/2 3/1 2/3 3/2 2/3 2/3 3/2 3,5/2,5 2,5/3,5 6/4,0 4,8/4,2 4,8/4,2 6/4,0 5,8/4,2 4,8/4,2 15 17 Примечание Числитель - первая порция коагулянта (вводится в машинный бассейн), знаменатель - вторая порция коагулянта, смешанная с катионным полиэлектролитом при их соотношении (1 0,6), (вводится во всасывающий патрубок смесительного насоса). Состав бумажной массы (в кг/т готовой продукции) ЦеллюлоВолокнистый полуфабрикат Наполнитель за беленая целлюлоза целлюлоза беПроклеикарбо- карбонат кальмакуПримеры сульфитвающий блан- бенто- нат беленая леная сульфатция, обработанлатура ная хвой- сульфатная агент ная из листфикс нит каль- ный карбоксимебелая ная хвойная венных пород ция тилцеллюлозой 1 (по изобретению) 772 5,5 220 2 (по изобретению) 736 7 250 3 (по изобретению) 721 5 270 4 (по изобретению) 720 5 270 5 (по изобретению) 383 383 9 220 6 (по изобретению) 368 368 9 250 7 (по изобретению) 368 368 9 250 8 (по изобретению) 358 358 9 16044 1 2012.06.30 Таблица 2 Свойства образцов бумаги по изобретению и прототипу Физико-механические показатели бумаги Примеры массовая до- степень удержания разрывная сопротивление ля золы,наполнителя,длина, м излому, ч. д. п. 1 (по изобретению) 15,5 74 5810 73 2 (по изобретению) 15,6 75 6000 75 3 (по изобретению) 15,8 76 5600 69 4 (по изобретению) 18,0 90 5430 66 5 (по изобретению) 16,2 79 5900 74 6 (по изобретению) 16,1 79 5740 71 7 (по изобретению) 16,9 85 5510 64 8 (по изобретению) 16,0 77 5720 72 9 (по изобретению) 16,6 83 5680 70 10 (по изобретению) 16,5 82 5530 64 11 (по изобретению) 16,4 81 5780 72 12 (по изобретению) 16,5 82 5910 71 13 (по изобретению) 17,2 86 5520 64 14 (по изобретению) 16,3 80 5700 68 15 (по изобретению) 16,7 83 5780 70 16 (по изобретению) 16,8 84 5610 98 17 (по прототипу) 15,0 70 5200 64 18 (по прототипу) 15,2 72 5100 60 Из полученной бумажной массы изготавливают образцы бумаги массой 80 г/м 2. Полученные образцы бумаги испытывают по стандартным методикам и определяют массовую долю золы, степень удержания наполнителя, разрывную длину и сопротивление излому. Композиционный состав для изготовления бумаги массой 80 г/м 2 по примеру 2 представлен в табл. 1, а свойства бумаги - в табл. 2. Остальные примеры выполнены аналогично примерам 1 и 2 и отличаются видом и расходом волокнистого полуфабриката, проклеивающего агента, наполнителя и коагулянта. Их показатели качества приведены в табл. 2. Из таблицы 2 видно, что предлагаемый способ наполнения проклеенной бумажной массы в присутствии коагулянта и катионного полиэлектролита обеспечивает увеличение массовой доли золы на 8-15 отн. независимо от вида наполнителя. При этом степень удержания наполнителя возрастает от 70-72 до 89-90 , разрывная длина и сопротивление излому повышаются на 15-20 и 12-20 отн. соответственно. Настоящее изобретение может найти применение на бумажных и картонных предприятиях концерна Беллесбумпром, к числу которых относятся РУП Завод газетной бумаги, ОАО Слонимский картонно-бумажный завод Альбертин, ОАО Бумажная фабрика Спартак, ОАО Добрушская бумажная фабрика Герой труда, ПУП Бумажная фабрика Гознака. Источники информации 1. Патент России 2101409. Способ изготовления бумаги для печати. Опубл. 10.01.1998. 2. Патент России 2213822. Способ изготовления бумаги для печати. Опубл. 10.10.2003(прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.