Спосіб виготовлення волокнистого матеріалу

1. Спосіб виготовлення волокнистого матеріалу, який включає підготовку волокнистої суспензії, відливання, пресування і сушіння паперового 33176 40%, переважно 1-15%, в кількості 1-10% від маси абсолютно сухого волокна. Описаний спосіб виробництва паперу та картону придатний переважно для поліпшення механічних властивостей, він дозволяє суттєве збільшити міцність паперу в поздовжньому та поперечному напрямках, однак при цьому не досягається гідрофобізація паперу, оскільки для поверхневої обробки використовують крохмаль, який є гідрофільною речовиною. Відомий також спосіб виготовлення волокнистого матеріалу, описаний в журналі "Zellstoff und Papier". - 1987 p. - № 4. - С. 137-140. Цей спосіб передбачає відливання, пресування та сушіння волокнистого матеріалу і його поверхневе проклеювання на клеїльному просі проклеювальною. сумішшю, яка містить крохмаль, смоляний каніфольний клей та глинозем. Для приготування проклеювальної суміші в 6%-ний розчин крохмалю при постійному переміщуванні вводять смоляний каніфольний клей концентрацією 25 г/л в кількості 2% по відношенню до абсолютно сухого волокна з розрахунку на абсолютно сухий крохмаль. Після повного перемішування крохмалю зі смоляним каніфольним клеєм вводять розчин глинозему концентрацією 95 г/л в кількості, достатній для досягнення значення рН в межах 4,0-4,2. Як волокнисту сировину для виготовлення матеріалу за відомим способом використовували композицію в складі 45% біленої сульфітної целюлози з деревини ялини, 15% біленої сульфатної целюлози з деревини сосни, 15% напівбіленої сульфітної целюлози з деревини ялини, 25% біленої сульфатної целюлози з листяних порід деревини. Відомий спосіб виготовлення волокнистого матеріалу передбачає поверхневе проклеювання, що дозволяє уникнути потрапляння компонентів проклеювальної суміші, в т. ч. і сульфатів, в стічні води, тобто описаний спосіб дозволяє вирішити екологічну проблему, однак якісні характеристики одержаного матеріалу залишаються на тому ж рівні, що і при використанні традиційного (кислого) масного проклеювання. При цьому необхідний ступінь проклеювання волокнистого матеріалу забезпечується досить високими витратами хімікатів (клею та глинозему). Таким чином, відомий спосіб не дозволяє підвищити якісні показники матеріалу і, крім того, передбачає використання первинних волокнистих напівфабрикатів, що робить його практично непридатним для виготовлення продукції з використанням сировини низької якості, зокрема, вторинного волокна, де негативний вплив низькоякісної сировини на якість кінцевого матеріалу компенсується проклеюванням (масним або поверхневим). Поверхневе проклеювання волокнистого матеріалу за відомим способом здійснюється променювальною сумішшю з підвищеною (рH 4,0-4,2) кислотністю, що сприяє швидкому пожовтінню паперу та є причиною його недостатньої довговічності. З цієї причини відомий спосіб не може бути використаний для виготовлення паперу та картону для тривалого зберігання. Реалізація описаного способу в умовах виробництва практично неможлива ще й тому, що колоїдна система крохмаль - каніфольний клей - сульфат алюмінію є недостатньо стійкою. Як було вказане вище, алюмінію сульфат вводять в паперову масу в кількості, яка забезпечує значення рH суміші в межах 4,0-4,2, тобто приготування вказаної суміші вимагає ретельного регулювання соляного складу, що в умовах промислового виробництва не завжди можливе. Для отримання стійкої системи потрібна вводити спеціальні стабілізатори, що ускладнює процес приготування проклеювальної суміші. Крім того, колоїдна система крохмаль каніфольний клей - алюмінію сульфат швидко втрачає стабільність і, відповідно, проклею-вальну здатність також в присутності іонів важких металів, які, як правило, містяться у волокнистій масі. Відомий спосіб виготовлення волокнистого матеріалу, захищений а. с. СРСР № I552705, кл. МКВ Д 21 Н 23/00, oпубл. 15.08.88 p., який передбачає підготовку волокнистої суспензії, відливання, пресування та сушіння паперового полотна, нанесення на його поверхню суміші каніфольного клею і крохмалю та введення глинозему для осадження каніфольного клею на волокно, причому глинозем вводять у волокнисту масу або в полотно на будь-якій стадії його виготовлення, де нанесення клею в кількості, яка забезпечує значення рН водної витяжки полотна в межах 4,5-6,5. Відомий спосіб дозволяє скоротити витрати каніфольного клею і одночасно поліпшити фізикомеханічні властивості волокнистого матеріалу. Однак апробація відомого способу в промислових умовах показала, що він ефективний тільки при виготовленні масомістких видів продукції (картону), але практично непридатний для виготовлення волокнистого матеріалу масою менше 100 г/м2 через недостатню міцність паперового полотна у вологому стані, оскільки при нанесенні проклеювальної суміші на його поверхню і наступному сушінні полотна виникають технологічні ускладнення (розмокання при зануренні у просочувальну ванну, обривність тощо). З цієї причини відомий спосіб практично непридатний для виготовлення високоякісних видів паперу, які виготовляються за технологією, ще передбачає використання просочувальної ванни і клеїльного преса, крім того, відомий спосіб виготовлення волокнистого матеріалу передбачає використання для поверхневого проклеювання лише каніфольного клею, крохмалю та глинозему, що також обмежує його застосування, оскільки при його реалізації виключається використання прогресивних проклеювальних речовин, які застосовуються нині у виробництві різних видів паперу та картону. Описаний спосіб виготовлення волокнистого матеріалу, який захищений а. с. СРСР № 1552705, взятий нами за прототип, як найбільш близький за призначенням і за технічною суттю. В основу запропонованого винаходу поставлене завдання удосконалити спосіб виготовлення волокнистого матеріалу шляхом підвищення вологостійкості паперового полотна і за рахунок цього усунути технологічні ускладнення (обривність паперового полотна, його розмокання, загустіння проклеювального окладу в просочувальній ванні тощо) при виробництві матеріалу пониженої масомісткості при забезпеченні стабільності процесу проклеювання матеріалу і досягненні високого ступеня проклеювання при одночасному розши 2 33176 ренні асортименту проклеювальнях речовин, які використовуються. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що в способі виготовлення волокнистого матеріалу, який включає підготовку волокнистої суспензії, відливання, пресування та сушіння паперового полотна, нанесення на його поверхню проклоювальної речовини, відповідності до запропонованого винаходу, проклеювальну речовину наносять на поверхню паперового полотна, яке має вологоміцність не менше 8%. При цьому в проклеювальну речовину можна додатково вводити зв'язуюче - крохмаль або його модифікації з в'язкістю 12-25%, а в волокнисту масу і/або паперове полотно - коагулянт. При застосуванні алюмінію сульфату (глинозем), як коагулянту, який традиційно використовується, вологоміцність паперового полотна перед клеїльним пресом становить не більше 8%, вона може бути незначно підвищена за рахунок збільшення витрат алюмінію сульфату, що економічно, технологічно та екологічно недоцільно. Запропонований спосіб виготовлення волокнистого матеріалу передбачає здійснювати поверхневе проклеювання паперового полотна за його вологоміцності не менше 8%. Вказана вологоміцність може бути досягнута за рахунок введення у волокнисту масу або в паперове полотно вологостійкої добавки, за яку можуть бути використані формальдегідні, епіхлоргідринові смоли та інші хімічні речовини, які надають волокнистому паперу вологоміцність. Як проклеювальні речовини можуть бути використані каніфольний клей або його модифікації, а також синтетичні проклеювальні речовини (димери алкілкетенів, проклешваяьні речовини, отримані на основі похідних акрилової кислоти тощо), як коагулянти - неорганічні та органічні речовини. Запропонований спосіб передбачає виготовлення волокнистого матеріалу з використанням тільки поверхневого проклеювання. Воно забезпечує необхідний рівень проклеювання волокнистого матеріалу. Поверхнева обробка паперового полотна з вологоміцністю не менше 8% дозволяє підвищити масу проклеювальної речовини, яку наносять на поверхню полотна без технологічних ускладнень, які мають місце при просочуванні паперового полотна і наступній обробці його поверхні в клеїльному пресі. За рахунок цього досягається високий ступінь проклеювання матеріалу без попереднього його проклеювання на стадії підготовки паперової маси. Винахід ілюструється такими прикладами. Приклад 1. Сульфатну білену целюлозу з хвойних порід деревини розпускають в лабораторному гідророзбивачі за концентрації 30 г/л, потім розмелюють в лабораторному дисковому млині до ступеня млива 35°ШР. Після розмелювання відбирають масу в кількості 300 г (за абсолютно сухим волокном, а.с.в.) і розводять її до концентрації 20 г/л. З розведеної маси відбирають масу з вмістом 30,2 г а.с.в., в яку при постійному перемішуванні вводятькаолін у кількості 15% від маси а.с.в. (концентрація каоліну становить 200 г/л) та алюмінію сульфату до рН 4,5. Потім отриману масу розводять до концентра ції 6 г/л і в неї вводять поліамідну смолу, модифіковану епіхлоргідрином марки Водамін-115 в кількості 0,5% від маси а.с.в. З підготовленої маси, яка має рH середовища 4,8, на листовідливному апараті Нобль-Вуд виготовляють зразки паперу - відливки. Після попереднього обезвожування відливок під тиском 1,3 кПа протягом 10 сек. мокрі відливки пресують за лінійного тиску 0,2 Н·см. Потім відливки сушать за температури 100оС протягом трьох хвилин. Перед поверхневою обробкою зразків паперу визначають їх вологоміцність. На отримані відливки наносять потім проклеювальну суміш, яку готують таким чином: кукурудзяний крохмаль в кількості 100 г (за абсолютно сухою речовиною) заливають холодною водою (300 мл), а потім при постійному перемішуванні в суспензію вводять гарячу (95°С) воду в кількості 1650 мл і підігрівають до температури 95°C. Отриманий клей розводять холодною водою до концентрації 15 г/л. В'язкість розведеного клею за віскозиметром ВЗ-4 становила 13,5 сек. Для проведення лабораторних дослідів відбирають 1 л крохмального клею, в який вводять за інтенсивного перемішування 40 мл емульсії каніфольного клею концентрацією 25 г/л. Підготовлену проклеювальну суміш наносять на поверхню відливок шляхом занурення у ванну з наступним віджимом на лабораторному двовалковому пресі, а потім відливки висушують на поверхні сушильного циліндру листовідливного апарату Нобль-Вуд. Маса суміші, нанесеної на площу поверхні паперу 1 м2, становила 1,2 г. В готових зразках паперу за стандартними методиками визначають показники, які характеризують механічну міцність паперу та поверхневу вбирність води при однобічному змочуванні (Кобб60). Приклад 2. Підготовка маси для виготовлення зразків паперу (відливок) на апараті Нобль-Вуд, їх поверхневе проклеювання аналогічні прикладу 1 за винятком того, що в масу не вводять алюмінію сульфат, а при підготовці проклеювальної суміші в крохмальний клей замість каніфольного клею вводять проклеювальну речовину Basoplast 400 DS, отриману на основі похідних акрилової кислоти, в кількості 3 г на 1 л крохмального клею. Приклад 3. Порядок виготовлення зразків паперу та їх поверхнева обробка аналогічні прикладу 1, однак замість кукурудзяного крохмалю використовують окислений крохмаль, концентрація якого після розведення становить 60 г/л, а в'язкість - 13,2 сек. Приклад 4. Виготовлення зразків паперу та їх поверхнева обробка аналогічні прикладу 3, однак до складу проклеювальної суміші вводять Surсоtex 323, отриманий на основі похідних акрилової кислоти. Концентрація крохмального клею становить 30 г/л, а в'язкість - 25 сек. Приклад 5. Масу для виготовлення зразків паперу і проклеювальну суміш для нанесення на поверхню зразків готують аналогічно прикладу 2 за винятком того, що замість смоли Водамін-115 в масу вводять меламіноормальдегідну смолу в кількості 2% від маси а.с.в. Приклад 6. 3 33176 Виготовлення зразків паперу проводять аналогічно прикладу 1 за винятком того, що на поверхню зразків паперу наносять Basoplast 400 DS, концентрація якого становить 5 г/л. Приклад 7. Порядок підготовки паперової маси для виготовлення зразків паперу та приготування проклеювальної суміші аналогічні прикладу 2 за винятком того, що використовують картопляний крохмаль. Концентрація готового крохмального клею становить 30 г/л, а в'язкість - 45 сек. Приклад 8. Порядок підготовки паперової маси, виготовлення зразків паперу та їх поверхнева обробка аналогічні прикладу 1, однак для підготовки крохмального клею, використовують картопляний крохмаль. Концентрація крохмального клею становить 25 г/л, а в'язкість - 30 сек. Приклад 9 (за прототипом) Підготовку паперової маси, виготовлення зразків паперу і приготування проклеювальної суміші здійснюють аналогічно прикладу 1 за винятком того, що у волокнисту масу не вводять смолу Водамін-115. Приклад 10 (за прототипом). Підготовку паперової маси для виготовлення зразків паперу та приготування проклеювальної суміші проводять, як описано в прикладі 1, однак в паперову масу вводять смолу Водамін-115 в кількості 0,2% по відношенню до а.с.в. Технологічні параметри виготовлення зразків паперу за прикладами 1-10 та показники паперу наведені в таблиці. Аналіз даних, які наведені у таблиці, показує, що процес виготовлення паперу з використанням поверхневого проклеювання проходить без ускладнень, коли проклеювальну суміш наносять на поверхню паперу, що має вологоміцність не менше 8%. При поверхневій обробці паперу, що має вологоміцність нижче 8%, поверхневе проклеювання ускладнюється через обривність полотна, його деформацію або практично неможливе через розмокання паперового полотна (приклади 9, 10). При використанні в проклеювальній суміші крохмального клею з в'язкістю більше 25 сек має місце загустіння проклеювальної суміші в ванні, підвищення її в'язкості, що зменшує її проникаючу здатність в товщу паперу (приклади 7, 8), в результаті чого потрібна заміна проклеювальної суміші в ванні. 4 12,0 10,5 10,5 10,5 18,0 10,5 10,5 12,0 2,3 7,7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 №№ Вологопп. міцність паперового полотна, % 5 Водамін Водамін-115 Водамін-115 Водамін-115 30 25 15,1 15,1 Каніфольний клей. Клей з картопляного крохмалю Каніфольний клей. Клей з кукурудзяного крохмалю Каніфольний клей. Клей з кукурудзяного крохмалю 15,1 МеламіноBasoplast 400 DS. Клей з формальдегідкукурудзяного крохмалю на смола Basoplast 400 DS Клей з картопляного крохмалю 30 Surcotex 323. Клей з окисленого крохмалю Водамін-115 60 Каніфольний клей. Клей з окисленого крохмалю Водамін-115 Basoplast 400 DS 15,1 Basoplast 400 DS. Клей з кукурудзяного крохмалю Водамін-115 Водамін-115 15,1 Компоненти проклею вальної суміші Показники паперу 14,5 13,5 30 45 13,5 13,0 13,2 13,5 13,5 120 110 90 79,0 75,9 76,7 79,3 77,1 75,0 75,0 4850 4650 4610 5310 4920 5100 4650 4520 210 167 175 290 180 230 185 170 27 25 26 16 20 21 26 28 Поверхнева Маса Розривбирність води Міцність паперу вна допри однобічКонце- В'язкість пл. 1м2, вжина, на злам, ному змочуч.п.з. нтрація за ВЗ-4, г м ванні, Кобб60, 2 г/л сек г/м Показники крохмального клею Каніфольний клей. Клей з кукурудзяного крохмалю Речовини для надання вологоміцності Параметри процесу виготовлення паперу Поверхневе проклеювання ускладнене через обривність та деформацію паперового полотна Має місце обрив паперового полотна при поверхневій обробці з причини його розмокання Має місце загустіння проклеювальної суміші в просочувальній ванні і наклеїльному пресі Має місце швидке загустіння проклеювальної суміші в просочувальній ванні Примітка Таблиця 33176 33176 __________________________________________________________ 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 ___________________________________________________________ 6