Тонкий фільтрувальний папір

Тонкий фільтрувальний папір, який містить розмелені волокнисті компоненти, що включають целюлозу з хвойних порід деревини і целюлозу сульфатн у з листяних порід деревини, і термореа 38136 Відомий матеріал має достатню фільтрувальну здатність при високій швидкості фільтрації. Проте він містить дорогу мерсеризовану целюлозу, оскільки в процесі мерсеризації до 30% вихідної целюлози переходить у розчин. При цьому, відбувається також забруднення стічних вод лугом, що потребує додаткових витрат для їхнього очищення. Крім того, меламіно-формальдегідна смола сприяє збільшенню жорсткості фільтрувального матеріалу, що призводить до ускладнень при виготовленні з нього фільтрувальних виробів. Крім того, при виробітку відомого картону повинні бути забезпечені належні умови вентиляції як у сушильній частині папероробної машини, так і в місцях, де розчиняється меламіно-формальдегідна смола. Цим забезпечується видалення вільного формальдегіду, наявність якого викликає в обслуговуючого персоналу подразнення слизової оболонки дихальних шляхів і сльозоточіння. З цих міркувань, матеріали, в композиції яких застосовується фенолформальдегідна смола, заборонені до використання у контакті з харчовими продуктами. Високої вологоміцності надає фільтрувальним матеріалам на основі целюлози термореактивне зв'язувальне - поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином. Згадана смола сприяє зниженню негативного значення електрокінетичного потенціалу поверхні фільтрувального матеріалу і тим самим підвищує фільтрувальну здатність матеріалу. Відомий фільтрувальний картон (див.: Патент України № 24205 A, D21Н27/08, 1998), що містить 30-40% сульфатної целюлози з хвойних порід деревини, 20-50% сульфатної целюлози з листяних порід деревини, 20-40% бавовняної целюлози. Як термореактивне зв'язувальне відомий картон містить поліамідну смолу, модифіковану епіхлоргідрином, у кількості 0,1-2,5% від маси абсолютно сухого волокна. Згаданий фільтрувальний картон обраний нами за прототип як найбільш близький за призначенням і технічною суттю. При виготовленні фільтрувального матеріалупрототипу як волокнистий напівфабрикат використана суміш, що складається з бавовняної целюлози, сульфатної целюлози з хвойних порід деревини і сульфатної целюлози з листяних порід деревини. Розмелювання целюлози проводять окремими потоками, при цьому волокна бавовняної целюлози розмелюють до ступеня млива 13...16°ШР, деревної целюлози - до ступеня млива 11...14°ШР. З волокнистої маси готують композицію з відповідним співвідношенням компонентів, до якої вводять поліамідну смолу, модифіковану епіхлоргідрином. Волокна деревної целюлози при виготовленні фільтрувального картону-прототипу розмелюють до ступеня млива 11...14°ШР. Такий ступінь розробки волокна дозволяє одержати фільтрувальний картон із достатньою поруватістю, проте не дозволяє повною мірою використати потенційну міцність деревної целюлози. Бавовняна целюлоза, введена до складу фільтрувального картону-прототипу, має ступінь млива 13...16°ШР. Бавовняна целюлоза з таким ступенем млива надає фільтрувальному картонупрототипу високу поруватість і підвищену швидкість фільтрування, але тонкість фільтрації при цьому недостатньо висока, незважаючи на підвищену масу 1 м 2, що не дозволяє використовувати картон-прототип для аналітичних досліджень. Це пояснюється тим, що недостатньо розмелені волокна деревної і бавовняної целюлози не дають можливості одержати на існуючому устаткуванні полотно фільтрувального матеріалу з рівномірною структурою однакової товщини, щільності, рівномірного просвіту. Бавовняна целюлоза, крім того, дорога і дефіцитна сировина. У основу винаходу поставлене завдання шляхом досягнення однорідності структури паперу при використанні в його композиції недефіцитних волокнистих напівфабрикатів і екологічно безпечного хімічного реагенту забезпечити високу фільтрувальну здатність і вологоміцність паперу з одночасним зниженням маси 1 м 2 паперу і витрат на його виробництво. Поставлене завдання вирішується тим, що тонкий фільтрувальний папір, який містить розмелені волокнисті компоненти, що включають целюлозу з хвойних порід деревини і целюлозу сульфатну з листяних порід деревини, і термореактивне зв'язувальне - поліамідну смолу, модифіковану епіхлоргідрином, відповідно до винаходу, містить волокнисті компоненти зі ступенем млива 17...32°ШР при середній довжині волокна не менше 40 дг, при такому співвідношенні компонентів, мас.%: целюлоза з хвойних порід деревини39,4-70 і целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 29,4-60, і поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином, 0,07-0,6, а папір крепований - до ступеня крепування не менше 10%. Папір за винаходом містить 39,4-70 мас.% целюлози із хвойних порід деревини і 29,4-60 мас.% целюлози сульфатної з листяних порід деревини. Папір за винаходом містить розмелені до ступеня млива 17...32°ШР волокна деревної целюлози. Такий ступінь млива обумовлює достатньо високу питому поверхню волокон, що сприяє підвищенню спроможності, що фільтрує, а також механічної міцності паперу. Проте, показник ступеня млива характеризує ступінь розробки волокна, а також ступінь гідратації при розмелюванні, проте не дозволяє повною мірою оцінити розміри волокна, а саме від розмірів волокна залежить їхнє розташування при формуванні паперового полотна, а, отже, і його структура (у першу чергу його міцність). Папір за винаходом містить волокна деревної целюлози із середньою довжиною не менше 40 дг, що у поєднанні зі ступенем млива 17...32°ШР дозволяє досягти високих міцнісних показників паперу і підвищеної фільтрувальної здатності при невисокій масі 1 м 2 і товщині, а також низькій щільності. Папір за винаходом містить як термореактивне зв'язувальне поліамідну смолу, модіфіковану епіхлоргідрином. Згадана смола підвищує утримання дрібних фракцій при відливанні, прискорює зневоднення. Поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином, не токсична, при її використанні до атмосфери не виділяється шкідливих речовин. 2 38136 Папір за винаходом крепований, тому має позірно підвищену товщину при зменшенні модуля подовжньої пружності і, як наслідок, має знижену жорсткість під час згинання і підвищену стискуваність, що підвищує її м'якість, еластичність, пухкість. Це робить папір придатним для виготовлення різноманітних фільтрувальних виробів. 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, взятих у різних співвідношеннях, розпускають у гідророзбивачі, розмелюють у потоці конічних млинів або ролі, потім домелюють на рафінерах. Можливо також проведення окремого розмелювання 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 масовий показник середньої довжини волокна. У розмелену масу вводять поліамідну смолу, модіфіковану епіхлоргідрином (Водамін-115). Формування паперового полотна проводять на папероробній машині за масової частки 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 у целюлознопаперовій промисловості. Із готового фільтрувального паперу за існуючою технологією виго товляють пробки для фільтрування суспензії (бурячного дигерата) масою 9,3...9,8 г. На спеціальній лінії УЛС-1 фільтрують бурячний дигерат через виготовлені пробки. Визначають швидкість фільтрації. Результати всіх визначень зведені в таблицю. Приклад 1. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас.%: целюлоза сульфітна з хвойних порід деревини 30,00 целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 69,95 поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином 0,05 Ступінь млива складає 14°ШР при середній довжині волокна 34 дг. Ступінь крепування паперу 17%. Приклад 2. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас. %: целюлоза сульфатна з хвойних порід деревини 40,00 целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 59,93 поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином 0,07 Ступінь млива складає 17°ШР при середній довжині волокна 46 дг. Ступінь крепування паперу 10%. Приклад 3. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас.%: целюлоза сульфатна з хвойних порід деревини 50,00 целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 49,85 поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином 0,15 Ступінь млива складає 24°ШР при середній довжині волокна 54 дг. Ступінь крепування паперу 17%. Приклад 4. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас.%: целюлоза сульфітна з хвойних порід деревини 60,00 целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 39,72 поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином 0,28 Ступінь млива складає 26°ШР при середній довжині волокна 56 дг. Ступінь крепування паперу 27%. Приклад 5. Тонкий фільтрувальний папір виготовляють із таким співвідношенням компонентів, мас.%: целюлоза сульфатна з хвойних порід деревини 35,0 целюлоза сульфітна з хвойних порід деревини 34,4 целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 30,0 поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином 0,6 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.%: целюлоза сульфатна з хвойних порід деревини 75,0 целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 24,3 поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином 0,7 Ступінь млива складає 34°ШР при середній довжині волокна 79 дг. Ступінь крепування паперу 27%. Приклад 7 (прототип). Фільтрувальний матеріал виготовляють таким чином. Бавовняну целюлозу розпускають і розмелюють в установці безупинної дії, що складається з ентштипера, дискового млина і рафінера за масової частки волокна у волокнистій суспензії 1,3-1,6% до ступеня млива 16°ШР. Деревну целюлозу, що складається із сульфатної целюлози хвойних порід деревини і сульфатної целюлози листяних порід деревини, узятих у співвідношенні 1:1, обробляють у рафінері при масовій частці волокна 2,0-2,3% до ступеня млива волокна 14°ШР. З волокнистої маси готують волокнисту суспензію з таким співвідношенням волокнистих напівфабрикатів, мас.%: бавовняна целюлоза 30 сульфатна целюлоза з хвойних порід деревини 35 3 38136 сульфатна целюлоза з листяних порід деревини 35 До волокнистої маси вводять поліамідну смолу, модифіковану епіхлоргідрином. З приготовленої маси, за масової частки в ній волокна 0,300,40%, на папероробній машині виготовляють фільтрувальний матеріал із масою матеріалу площею 1 м 2 810 г (картон). Приклад 8 (прототип). Фільтрувальний матеріал виготовляють аналогічно до прикладу 7, але при цьому маса його площею 1 м 2 складає 26 г (папір). При підвищеному вмісті целюлози з хвойних порід деревини і підвищенні ступеня млива понад 32°ШР (приклад 6) у фільтрувальному папері знижується м'якість. Фільтрувальні пробки, виготовлені з такого паперу, мають раковини і наскрізні отвори, що призводить до того, що у фільтрат потрапляє нефільтрована суспензія. Невисокий ступінь млива при недостатній середній довжині волокна (приклад 1) призводить до зниження механічної міцності паперу. Пробки, виготовлені з такого паперу, мають на своїй поверхні складки і зморшки, що призводить до зниження ефекту фільтрації. Фільтрувальний папір, виготовлений за прототипом, (приклад 8) має високу міцність у машинному і поперечному напрямах. Однак швидкість фільтрації крізь папір-прототип підвищена, що підтверджується показником швидкості проходження води. Таким чином, фільтрувальна здатність паперу-прототипу незадовільна, до фільтрату потрапляє невідфільтрована рідина. Фільтрувальні проб ки, виготовлені з паперу-прототипу, не забезпечують достатньої якості фільтрату через наявність у пробці наскрізних отворів. Поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином (Водамин-115), що входить до складу фільтрувального паперу, сприяє підвищенню вологоміцності паперу. При вмісті у композиції паперу поліамідної смоли, модифікованої епіхлоргідрином, менше 0,07% (приклад 1) вологоміцність паперу практично не перевищує її природну вологоміцність (без вмісту зв'язувального). Вміст у композиції паперу більше 0,6% поліамідної смоли, модифікованої епіхлоргідрином (приклад 6), економічно недоцільно, оскільки подальше збільшення вмісту смоли не призводить до помітного зростання вологоміцності. Тонкий фільтрувальний папір, виготовлений із співвідношенням целюлози з хвойних порід деревини до целюлози з листяних порід деревини (39,4-70):(60-29,4) при ступені млива 17...32°ШР, масовому показнику середньої довжини волокна не менше 40 дг і вмісті у папері поліамідної смоли, модифікованої епіхлоргідрином 0,07-0,6%, має достатню міцність і достатнє капілярне всмоктування, а також високу фільтрувальну здатність. Крім того, тонкий фільтрувальний папір забезпечує високу технологічність його переробки у вироби для фільтрування. Фільтрувальні пробки, виготовлені з такого паперу, не деформуються, не мають наскрізних отворів і раковин і, таким чином, забезпечують необхідну швидкість фільтрації, а також чистоту і якість фільтрату. 4 38136 Таблиця Найменування показника 1 Співвідношення компонентів, мас.%: деревна целюлоза з хвойних порід деревини сульфатна сульфітна 30 деревна целюлоза сульфатна з листяних порід деревини 69,95 бавовняна целюлоза поліамідна смола, модифікована епіхлоргідрином 0,05 Ступінь млива, °ШР 14 Масовий показник середньої довжини волокна, дг 34 Маса паперу площею 1 м 2, г 16 Щільність паперу, г/см 3 0,28 Руйнівне зусилля, Н: у машинному напрямку 0,9 у поперечному напрямку 0,5 Ступінь крепування паперу, % 17 Швидкість проходження води, дм 3/хв·м 2 180 Капілярне всмоктування, мм 30 Швидкість фільтрації бурячного 1,55 дигерата крізь пробки, виготовлені з паперу, см 3/с Вологоміцність, % 6 2 3 40 Значення показника Приклади 4 5 6 50 60 59,93 49,85 39,72 7 8 35 34,4 75 35 35 30 24,3 35 30 35 30 0,07 17 0,15 24 0,28 26 0,60 32 0,70 34 0,1* 15 0,1* 15 46 17 0,26 54 17 0,28 56 19 0,27 68 21 0,31 79 25 0,34 116 810 0,37 116 26 0,34 1,4 0,9 10 2,4 1,3 17 3,0 1,7 27 3,1 2,1 27 3,9 2,2 27 не визн. не визн. 0 3,4 4,0 0 240 42 1,85 220 46 1,95 200 48 2,15 220 50 2,28 76 48 3,2 220 48 3,6 8 12 21 34 220 50 Помутніння фільтрату 3,30 35 9 11 Примітка: * - зазначений вміст відносно маси абсолютно сухого волокна. __________________________________________________________ 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