Тонкий фільтрувальний папір

Тонкий фільтрувальний папір, що містить розмелені волокна целюлози з хвойних порід деревини і целюлози сульфатної з листяних порід дере вини, який відрізняється тим, що він містить волокна зі ступенем млива 26-32°ШР при середній довжині волокна не менше 40 дг при такому співвідношенні компонентів, мас. %: Винахід належить до області целюлозно-паперового виробництва і може бути використаний при виготовленні фільтрувального паперу, застосовуваного для фільтрації суспензій. Найбільш ефективно винахід, що пропонується, може бути використаний при виробництві паперу, призначеного для виготовлення фільтрувальних виробів (пробок, пакетів тощо) для фільтрації суспензій. Незалежно від призначення фільтрувального паперу необхідно, щоб він характеризувався однорідністю структури, низьким опором при необхідній швидкості протікання продукту, що фільтрується, і максимальною ємністю стосовно до затримуваних часток. Ефективність процесу фільтрування крізь папір залежить також від рівномірності поверхневоактивних властивостей за всім його об'ємом. З цієї причини вся площа аркуша паперу повинна бути однаковою за товщиною, щільністю, рівномірною на просвіт. Щільність фільтрувального паперу не повинна перевищувати 0,5 г/см 3, оскільки підвищена щільність призводить до значного погіршення ефективності процесу фільтрування, тому що при цьому різко збільшується гідравлічний опір при незначному поліпшенні тонкості фільтрації. Папір, призначений для фільтрування продуктів харчування, не повинен містити небезпечних для здоров'я людини речовин. Крім того, фільтрувальний папір, призначений для виготовлення виробів, що фільтрують, повинен мати достатню міцність і м'якість, необхідну для досягнення і збереження форми виробу. Відомий фільтрувальний папір для фільтрування цукрових сиропів (Справочник бумажникатехнолога. - М.: Гослесбумиздат, 1961. - С.335339). Відомий папір включає, %: ситець 75, невідбілену м'яку сульфітн у целюлозу 25; або невідбілену ганчір’яну пестрядь 50, білений жовтуватий джут 25, невідбілену м'яку сульфітн у целюлозу 25. Відомий папір має достатньо високу швидкість фільтрації. Але при цьому відомий папір, будучи виготовленим з довговолокнистої маси, має анізотропію щільності, внаслідок чого затримання осаду низьке, оскільки через місця з низькою щільністю до фільтрату проходить осад. Крім того, застосування ганчір’яної сировини для виготовлення паперу призводить до ускладнення процесу виробництва, пов'язаного з необхідністю застосування спеціального устаткування для розмелювання. Для фільтрації рідин, що містять завислі частки, застосовують матеріали, звичайно виготовлені із сульфатної целюлози садкого млива з додаванням бавовняних волокон (Фляте Д.М. Свойства бумаги. - М: Лесная промышленность, 1976. С.293). Відомий фільтрувальний папір, призначений для лабораторних робіт і виготовлення знезолених фільтрів (авт. св. СРСР № 239793, D21Н, 18.03.69). Для виготовлення відомого паперу як масу для відливання використовують суміш, що складається з 50-60% бавовняної целюлози, 2025% сульфатної біленої целюлози з листяних по Компоненти целюлоза з хвойних порід деревини целюлоза сульфатна з листяних порід деревини Мас.% 40-70 30-60 (19) UA (11) 38134 (13) A а папір крепований до ступеня крепування не менше 10%. 38134 рід деревини і 20-25% сульфітної біленої целюлози з хвойних порід деревини. Волокнисту масу для виготовлення відомого фільтрувального паперу подрібнюють шляхом послідовного розмелювання спочатку бавовняної целюлози протягом 10-15 хв, до якої додають целюлозу з хвойних порід деревини і потім, за 4-6 хв до закінчення розмелювання, вводять у їхню суміш целюлозу з листяних порід деревини. Розмелювання ведуть до ступеня млива 22-44°ШР. Відливання отриманої маси і сушіння паперу проводять за звичайною технологією при незначному зменшенні концентрації маси в напірному ящику і при більш інтенсивному трясінні сіткового столу. Маса відомого паперу площею 1 м 2 складає 75±3 г (відповідно до ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия). Згаданий папір обраний нами за прототип, як найбільш близький за призначенням і технічною сутністю. При виготовленні фільтрувального паперу за прототипом як волокнистий напівфабрикат (маса, що відливається) використана суміш, яка складається з бавовняної целюлози і деревної целюлози: листяної сульфатної біленої і хвойної сульфітної біленої. Целюлозні волокна розмелюють до ступеня млива 22-24°ШР шляхом послідовного розмелювання кожного виду целюлози. Такий ступінь розробки волокна дозволяє одержати папір достатньої поруватості, проте не дозволяє цілком використати потенційну міцність сульфітної біленої целюлози з хвойних порід деревини. З метою досягнення необхідних показників міцності і підвищення поруватості паперу за прототипом до його композиції введена бавовняна целюлоза. Фільтрувальний папір, виготовлений згаданим способом, має високі фізико-механічні показники, обумовлені наявністю у композиції бавовняної і хвойної целюлози. Наявність у композиції бавовняної целюлози визначає також достатню поруватість фільтрувального паперу. Але при цьому фільтрувальна здатність паперу - прототипу недостатньо висока, а маса паперу площею 1 м 2 та його товщина досить високі. Оскільки бавовняні волокна нерівномірні як за довжиною, так і за шириною, при розмелюванні вони погано фібрилюються і переважно укорочуються через спіральне розташування фібрил у клітинній стінці, тому використання бавовняних волокон у складі фільтрувального паперу обмежують. Обмеження використання бавовняних волокон у складі фільтрувального паперу пов'язане також із тим, що сформоване паперове полотно з цих волокон має нерівномірну структуру різної щільності, товщини і за просвітом. Нерівномірність структури полотна фільтрувального паперу за прототипом і призводить до нерівномірності його поверхнево-активних властивостей по всьому об'єму і, як наслідок, до зниження його фільтрувальної здатності. Крім того, бавовняна целюлоза є дорогою і дефіцитною сировиною. У основу винаходу «Тонкий фільтрувальний папір» поставлено завдання шляхом досягнення однорідності структури паперу підвищити його фільтрувальну здатність при одночасному зниженні маси 1 м 2 паперу і витрат на його виробництво. Поставлене завдання вирішується тим, що то PAGE нкий фільтрувальний папір, що містить розмелені волокна целюлози з хвойних порід деревини і целюлози сульфатної з листяних порід деревини, відповідно до винаходу, містить волокна целюлози зі ступенем млива 26-32°ШР при середній довжині волокна не менше 40 дг, за такого співвідношення компонентів, мас %: целюлоза з хвойних порід деревини 40-70, целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 30-60, а папір крепований до ступеня крепування не менше 10%. Папір, що пропонується, містить значну кількість целюлози з листяних порід деревини. Застосування целюлози з листяних порід деревини призводить до збільшення гідравлічного опору, зниження швидкості фільтрації та механічної міцності, але при цьому здатність до затримування зростає. Це пояснюється тим, що волокна целюлози з листяних порід деревини мають менший поперековий переріз і довжину, ніж волокна целюлози з деревини хвойних порід, і більше значення зовнішньої питомої поверхні. Недостатня механічна міцність целюлози з листяних порід деревини в папері, що пропонується, компенсована наявністю міцної целюлози з хвойних порід деревини. При цьому знижується жорсткість виготовленого паперу, що дозволяє формувати з нього вироби, що у процесі експлуатації зберігають свою форму. Відомо, що під час розмелювання відбувається збільшення питомої поверхні волокон, причому питома поверхня збільшується з підвищенням їхнього ступеня млива. Папір, що пропонується, містить волокна деревної целюлози зі ступенем млива 26-32°ШР. Показник ступеню млива характеризує ступінь розробки волокон, а також ступінь їхньої гідратації при розмелюванні, проте не дозволяє повною мірою оцінити розміри волокна. Папір, що пропонується, містить волокна деревної целюлози із середньою довжиною не менше 40 дг, що при ступені млива 26-32°ШР дозволяє досягти високих показників міцності паперу при невисокій масі 1 м 2 і товщині, а також низькій щільності. Папір, що пропонується, крепований, тому має підвищену м'якість, що робить його придатним для виготовлення різноманітних виробів, що фільтрують. Крім того, при фільтруванні через крепований фільтрувальний папір продукт частіше змінює напрямок свого руху, що призводить до більш повного уло влювання часток із суспензії, підвищуючи при цьому швидкість проходження рідини через папір, тобто забезпечуючи на високому рівні продуктивність технологічних ліній. Винахід ілюструється такими прикладами. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють таким чином. Деревну целюлозу, що являє собою суміш целюлози з хвойних порід деревини і сульфатної целюлози з листяних порід деревини, узятих у різних співвідношеннях, розпускають у гідророзбивачі, розмелюють у потоці конічних млинів або ролі, потім домелюють на рафінерах. Можливо також проведення роздільного розмелу целюлози сульфатної з листяних порід деревини і целюлози з хвойних порід деревини і готування їхньої суміші з різноманітним співвідношенням волокнистих компонентів. Визначають ступінь млива волокнистої маси і 2 38134 масовий показник середньої довжини волокна. Формування паперового полотна проводять на папероробній машині при масовій частці волокна у волокнистій суспензії 0,20-0,26%. Сформоване полотно паперу піддають крепуванню на папероробній машині до різного ступеня крепування. У готовому тонкому фільтрувальному папері визначають фізико-механічні показники за нормативною документацією, прийнятою в целюлознопаперовій промисловості. З готового фільтр увального паперу за існуючою технологією виго товляють пробки для фільтрування суспензії (бурячного дигерата) масою 9,39,8 г. На спеціальній лінії УЛС-1 фільтрують бурячний дигерат через виготовлені пробки. Визначають швидкість його фільтрації. Результати визначень зведені в таблицю. Приклад 1. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із співвідношенням компонентів, мас. %: 27%. Приклад 5. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас. %: Компоненти Мас.% целюлоза сульфатна з хвойних 35 порід деревини целюлоза сульфітна з хвойних 35 порід деревини целюлоза сульфатна з листяних 30 порід деревини Ступінь млива складає 32°ШР при середній довжині волокна 68 дг. Ступінь крепування паперу 27%. Приклад 6. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас. %: Компоненти целюлоза сульфатна з хвойних порід деревини целюлоза сульфатна з листяних порід деревини Компоненти Мас.% целюлоза сульфітна з хвойних 30 порід деревини целюлоза сульфатна з хвойних 70 порід деревини Ступінь млива складає 22°ШР при середній довжині волокна 38 дг. Ступінь крепування паперу 17%. Приклад 2. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із співвідношенням компонентів, мас. %: Компоненти Мас.% целюлоза сульфатна з хвойних 40 порід деревини целюлоза сульфатна з листяних 60 порід деревини Ступінь млива складає 30°ШР. Ступінь крепування паперу 10%. Приклад 3. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас. %: Компоненти Мас.% целюлоза сульфатна з хвойних 50 порід деревини целюлоза сульфатна з листяних 50 порід деревини Ступінь млива складає 32°ШР при середній довжині волокна 52 дг. Ступінь крепування паперу 17%. Приклад 4. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас. %: Компоненти Мас.% целюлоза сульфітна з хвойних 60 порід деревини целюлоза сульфатна з листяних 40 порід деревини Ступінь млива складає 26°ШР при середній довжині волокна 56 дг. Ступінь крепування паперу PAGE Мас.% 75 25 Ступінь млива складає 34°ШР при середній довжині волокна 79 дг. Ступінь крепування паперу 27%. Приклад 7 (прототип). Фільтрувальний папір масою паперу площею 1 м 2 78 г виготовляють із суміші, що містить 50 мас.% бавовняної целюлози, 25 мас.% листяної сульфатної біленої целюлози та 25 мас.% хвойної сульфітної біленої целюлози. Ступінь млива суміші складає 25°ШР. Приклад 8 (прототип). Фільтрувальний папір виготовляють аналогічно до прикладу 7, але при цьому маса паперу площею 1 м 2 складає 26 г. При підвищеному вмісті целюлози з хвойних порід деревини і підвищенні ступеня млива понад 32°ШР (приклад 6) у фільтрувальному папері зростає внутрішня напруга, що призводить до зниження його м'якості, еластичності. Фільтрувальні пробки, виготовлені з такого паперу, характеризуються наявністю раковин і наскрізних отворів, що призводить до того, що у фільтрат потрапляє нефільтрована суспензія. Невисокий ступінь млива при недостатній середній довжині волокна (приклад 1) призводить до зниження капілярного всмоктування паперу. Швидкість фільтрації крізь пробки, виготовлені з такого паперу, знижена, що призводить до уповільнення технологічного процесу фільтрування. Фільтрувальний папір, виготовлений відповідно до прототипу (приклад 7), має високу міцність і підвищену масу 1 м 2 паперу (78 г). Пробки, виготовлені з такого паперу, забезпечують високу швидкість фільтрації, але не забезпечують достатньої якості фільтрату через наявність у пробці наскрізних отворів. Фільтрувальний папір, виготовлений із таким же ступенем млива, як і прототип, але зі зниженою масою 1 м 2 паперу (приклад 8), також має достатню міцність і високе капілярне всмоктування. Проте пробки, виготовлені з такого паперу, характеризуються наявністю на своїй поверхні раковин, змо 3 38134 ршок, складок тощо, що призводять до зниження ефекту фільтрування. Фільтрувальний папір, виготовлений із співвідношенням целюлози з хвойних порід деревини до целюлози з листяних порід деревини, що дорівнює 40-70 : 60-30, ступенем млива 26 - 32°ШР і масовому показнику середньої довжини волокна не менше 40 дг (приклади 2-5) має достатню міцність, високе капілярне всмоктування і необхідний комплекс фільтрувальних властивостей. Крім того, фільтрувальний папір забезпечує високу технологічність його переробки у вироби, що фільтрують. Фільтрувальні пробки, виготовлені з такого паперу, не деформуються, не мають наскрізних отворів і раковин і, таким чином, забезпечують необхідну швидкість фільтрування, а також чистоту і якість фільтрату. Таблиця Значення показника Приклади 3 4 5 6 Найменування показника 1 2 7 8 Співвідношення компонентів, мас.%: Деревна целюлоза з хвойних порід деревини - сульфа тна 40 50 35 75 - сульфі тна 30 60 35 25 25 Деревна целюлоза сульфатна з 70 60 50 40 30 25 25 25 листяних порід деревини бавовняна целюлоза 50 50 Ступінь млива, °ШР 22 30 32 26 32 34 24 24 Масовий показник середньої дов38 40 52 56 68 79 69 69 жини волокна, дг 2 Маса паперу площею 1 м , г 16 18 18 19 21 26 78 26 Щільність паперу, г/см 0,32 0,28 0,24 0,26 0,32 0,34 0,38 0,32 Руйнівне зусилля, Н - у машинному напрямі 1,2 1,2 2,8 2,0 2,5 3,2 28,4 3,1 - у поперековому напрямі 0,6 0,9 1,6 1,4 1,7 1,7 14,6 1,8 Ступінь крепування паперу, % 17 10 17 27 27 27 Швидкість проходження води, 110 1 125 1 152 1 160 1 170 2 200 7 76 28 280 дм 3/хв. Швидкість фільтрації бурячного диКапілярне всмоктування, мм 1,65 30 1,95 40 PAGE 2,04 45 4 2,26 48 2,38 48 помутн 38 4,26 48 6,12 44 38134 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5