Вбирний папір підвищеної механічної міцності та пухкості

Реферат: Вбирний папір містить розмелені волокна біленої целюлози з хвойної і листяної деревини. UA 75427 U (12) UA 75427 U UA 75427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до целюлозно-паперової промисловості і може бути використана під час виготовлення паперу санітарно-гігієнічного призначення. Найбільш ефективно корисна модель може бути використана для виготовлення паперу, призначеного для виробництва виробів санітарно-гігієнічного призначення: серветок, прокладок, простирадл, паперових рушників тощо. Якість вбирного паперу зазвичай визначається і залежить від якості волокнистих напівфабрикатів - сировини (від виду целюлози), ступеня та умов їхнього розмелювання, виливання і формування паперового полотна. Відомий спосіб виробництва крепованого паперу(Патент України 29561 кл. D21H27/00, D21H17/33 опубл. 15.11.2000 р. бюл. № 6) згідно з яким для підвищення механічної міцності і капілярного всмоктування використовують склад для крепування на основі поліамідної смоли, модифікованої епіхлоргідрином, рослинної олії, продукту взаємодії бутилату калію і оксиду пропілену. Однак, слід зазначити, що запропонований спосіб покращення механічної міцності та вбирної здатності, є складним щодо його технологічного здійснення, викликає труднощі під час сушіння паперового полотна (утворення клейких плям на поверхні сушильного циліндра) та під час крепування, що призводить до нерівномірності властивостей паперу по ширині паперу. Крім того, зазначена технологія призводить до зростання вартості паперу, виготовленого з її використанням. Недоліком такого паперу санітарно-гігієнічного призначення є те, що коли папір або вироби з нього намокають та зминаються в руці, вони, зазвичай, руйнуються і перетворюються в щільну мокру масу. Тобто вироби з такого паперу мають низький рівень міцності у вологому стані та низьку еластичність, що є небажаним для виробів такого типу, призначених для витирання рідин. Як тільки вони насичуються рідиною - стають некорисними (непотрібними), тобто непридатними для подальшого використання. Відомий спосіб виготовлення тонкого паперу на основі сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини згідно з технологічним регламентом виробництва паперу санітарно-гігієнічного призначення з целюлози (Київський картонно-паперовий комбінат, 2007 р. ТУ 413- 0281041-338-97). Відомий спосіб виготовлення паперу вимагає отримання волокнистої композиції на основі сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини за співвідношенням відповідно 40-60÷60-40 мас.%. Підготовка паперової маси проводиться за сумісного розмелювання сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини до ступеня помелу 27-32° ШР з подальшим виливанням паперового полотна і його крепуванням до ступеня крепування не менше 10 %. Зазначений спосіб має недоліки, які проявляються в тому, що сумісне розмелювання сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, що має довгі целюлозні волокна, і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, що має короткі целюлозні волокна, за своєю природою і видом деревини, з якої вони отримані, призводить до вкорочення целюлозних волокон двох видів, тобто короткі волокна сульфатної біленої целюлози з листяної деревини будуть значно вкорочені під час розмелювання, що призводить до зниження механічної міцності виготовленого паперу, особливо для такого, яким є вбирний санітарно-гігієнічний папір. Відомо також вбирний папір, до композиції якого вводять целюлозу з листяних порід деревини, а потім піддають крепуванню. Відомий вбирний папір, що містить білені волокна сульфатної целюлози з хвойних і листяних порід деревини, відрізняється тим, що целюлоза з хвойних порід деревини розмелюється до отримання довжини волокон 1,9-2,1 мм, а целюлоза з листяної деревини розмелюється до отримання довжини волокна 0,8-1,1 мм, отримані фракції волокна змішують у співвідношенні, мас.% відповідно: целюлоза сульфатна білена з хвойної деревини 30-60; целюлоза сульфатна білена з листяної деревини 70-40, а ступінь крепування паперу не менше 9 %. Виготовлення паперу забезпечує достатньо високі показники механічної міцності та капілярного всмоктування, однак пухкість такого санітарно-гігієнічного паперу є недостатньою. Найближчим аналогом є папір санітарно-гігієнічного призначення (Горбушин В.А. Производство санитарно-бытовых видов бумаги. - М.: Лесная промышленнос % сульфатної біленої целюлози з листяної деревини (СФАЛД), 20 % сульфітної целюлози з хвойної деревини. Відомий папір отримують з використанням трьох окремих технологічних потоків підготування паперової маси (розмелених целюлозних волокон), з розмелюванням кожного виду целюлози до різного ступеня помелу за різних концентрацій з наступним домелюванням отриманої змішаної композиції. 1 UA 75427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отриманий за такою технологією папір має підвищену вбирну здатність, однак механічна міцність і пухкість його невисокі, а організація трьох окремих потоків підготовки паперової волокнистої маси ускладнює процес виготовлення паперу, а відповідно, зростає його собівартість. В основу корисної моделі поставлена задача створити покращене паперове полотно, з властивостями близькими до тканини або рушника, з високою вбирною здатністю структури і низької щільності, які зберігали б цілісність під час намокання і поводили себе подібно до губки, за рахунок вибору і комбінування волокон целюлози на основі хвойної та листяної деревини, способів розмелювання та відповідної підготовки целюлозних волокон для формування структури та властивостей паперу. Вбирний папір повинен мати необхідний комплекс властивостей - характеризуватись достатньою вбирною здатністю, м'якістю і пухкістю, а також відповідною механічною міцністю, необхідною для забезпечення технологічності його перероблення на вироби, товари тощо та умов їхнього використання та експлуатації. Міцнісні або фізико-механічні властивості вбирного паперу визначаються зазвичай структурою паперового полотна, особливості якої залежать від капілярно-пористої будови паперу. Паперу властива анізотропія (нерівномірність), розподілу, орієнтування та взаємодії всіх компонентів, що створюють структуру в об'ємі паперового аркуша, що пов'язана з особливостями технологічного процесу підготовки та товщини целюлозного волокна, виду целюлози, ступеня розмелювання, довжини та товщини волокон, умов формування паперового полотна та інших. Поставлена задача для одержання паперу з підвищеними показниками вбирної здатності, механічної міцності та пухкості за збереження при цьому показника м'якості вирішується тим, що використовують у композиції паперу волокна сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини (СФАХД) і сульфітної целюлози з хвойної деревини (СФІХД) за відповідного співвідношення. Згідно з корисною моделлю отримання волокнистої паперової маси, який включає вибір волокнистої сировини - сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, розмелених до отримання довжини целюлозних волокон 1,9 2,1 мм, та сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, розмеленої до отримання довжини целюлозних волокон 0,8-1,1 мм, співвідношення композиції на основі сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та суміші сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини з сульфатною біленою целюлозою з листяної деревини та визначення ефективного співвідношення між ними. Вбирний папір, що являє собою пористий волокнистий матеріал, що містить розмелені волокна біленої целюлози з хвойної і листяної деревини, який відрізняється тим, що целюлоза з хвойної деревини містить суміш сульфітної та сульфатної целюлози за співвідношення 60:40 відповідно, з довжиною волокон 1,9-2,1мм та сульфатну целюлозу з листяної деревини з довжиною волокон 0,8-1,1мм, а отримані фракції целюлозного волокна з хвойної і листяної деревини змішують перед формуванням (виливанням) паперу за співвідношення, мас %: целюлоза з хвойних порід деревини - 30:60; целюлоза з листяної деревини - 70:40, а ступінь крепування виготовленого з них паперу 9 %. Сульфатна целюлоза з листяних порід деревини має міцність волокон нижчу від целюлози з хвойної деревини, оскільки її волокна є коротшими і міцність окремого волокна в папері є нижчою. Крім того, в композиції листяної целюлози знаходиться значна кількість широких і коротких тонкостінних судин з великою кількістю пор і капілярів. А тому використання листяної целюлози повинне сприяти отриманню паперового полотна (паперу) з підвищеною капілярною всмоктувальною здатністю, що є важливою споживною властивістю даного паперу. Введення листяної целюлози за невисокого ступеня помелу дозволяє отримати папір з рівномірною і зімкнутою структурою, підвищеними пористістю, пухкістю і вбирною здатністю, але такий папір має низьку механічну міцність. Отримання паперу високої вбирної здатності за достатньо високого рівня механічної міцності досягається за умови використання правильного співвідношення і поєднання коротких волокон целюлози з листяних порід деревини з довговолокнистими целюлозними волокнами з хвойної деревини. Вибір сульфітної целюлози в композиції вбирного паперу пояснюється наступним. За результатами наших досліджень, папір на основі сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини має нижчі значення показника щільності, а відповідно, вищу пористість за одних і тих умов розмелювання целюлозного волокна паперової маси. Підтвердженням цього свідчить підвищений показник повітропроникності паперу на основі сульфітної біленої целюлози з 2 UA 75427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 хвойної деревини, а природно, що здатність такого паперу до стиснення також має зростати, тобто повинен зростати показник пухкості такого паперу (величина обернена щільності). 3 Пухкість паперу - зворотна величина щільності, показує, який об'єм в 1 см займає 1 г 2 3 паперу і визначається як результат відношення його товщини до маси площею 1 м , в см /г . Пухкість характеризує також ступінь стискання паперу, його м'якість і є важливою властивістю санітарно-гігієнічних і фільтрувальних видів паперу широкого спектра застосування. Для проведення роботи і забезпечення підвищених показників механічної міцності та вбирної здатності використали сульфатну білену целюлозу з хвойної деревини та сульфітну білену целюлозу з хвойної деревини і сульфатну білену целюлозу з листяної деревини, виходячи з даних міркувань: волокна сульфатної целюлози більш гнучкіші, щонайменше вкорочуються під час розмелювання, фібрилюючись при цьому, що сприяє отриманню зімкнутого паперового полотна. Пухкий папір має більш рихлу макропористу структуру, що створюється за рахунок проміжків між волокнами різних видів целюлози і розмірів, які заповнюються повітрям і вологою. Пухкий папір з макропорами буде інтенсивно всмоктувати рідинні компоненти, наприклад вологу, а також легко піддаватися стисканню. Для зниження цього негативного впливу, нами запропоновано композицію на основі суміші сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та сульфатної біленої целюлози з листяної деревини, їхнього співвідношення, а також запропоновано роздільне розмелювання суміші сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та окремо сульфатної біленої целюлози з листяної деревини до отримання різної довжини волокон, що є важливим для одержання макропористої структури, що забезпечує високий рівень вбирної здатності, пухкості та механічної міцності, виготовленого з цих волокон паперу. За сумісного розмелювання сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини за співвідношення, мас.%: 40:60 відповідно, отримували волокна з довжиною 1,9-2,1 мм (фракція І), а сульфатної біленої целюлози з листяної деревини отримували довжину волокон 0,8-1,1 мм (фракція II). Отримані на основі сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та сульфатної біленої целюлози з листяної деревини волокнисті маси (паперові маси) змішували за відповідного співвідношення, а з отриманої композиції виливали звичайним способом паперове полотно. Композиція на основі волокон целюлози - сульфатної та сульфітної з хвойної деревини та сульфатної целюлози з листяної деревини, забезпечує під час виливання (формування) паперового полотна створення тривимірної сітки, забезпечує більшу кількість точок контакту шляхом заповнення коротшими волокнами сульфатної біленої целюлози з листяної деревини простору між довшими волокнами на основі сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини, сприяючи утворенню певної кількості водневих зв'язків між волокнами та підвищенню механічної міцності паперу. З іншого боку волокна сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної целюлози з листяної деревини, завдяки своїм розмірам забезпечують виготовленому паперу також підвищену вбирну здатність і пухкість, оскільки за своєю структурою є більш пористими, містять більшу кількість капілярів за рахунок коротких і широких тонкостінних судин. Корисна модель ілюструється такими прикладами. Сульфатну білену целюлозу з хвойної деревини і сульфітну білену целюлозу з хвойної деревини сумісно розпускали в гідророзбивачі за визначеного співвідношення, мас.% (40:60), розмелювали в ролі або млинах безперервної дії до отримання довжини волокон 1,9-2,1 мм (фракція І), а сульфатну білену целюлозу з листяної деревини - до отримання довжини волокон 0,8-1,1 мм (фракція II). Розмелені волокна двох фракцій целюлози (I і II) змішували між собою, отримуючи композицію в різних співвідношеннях мас.%. З отриманої паперової маси відомим способом виготовляли папір, який після крепування до ступеня крепування 9 % і висушування, випробували за показниками механічної міцності (руйнівне зусилля в машинному і поперечному напрямках), капілярного всмоктування в середньому за двома напрямками протягом 10 хв та пухкості. 2 Приклад 1. Зразки паперу масою 1 м 32 г виготовляли з паперової (волокнистої) маси, що має композицію з суміші сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини (фракція І) та сульфатної біленої целюлози з листяної деревини (фракція II) у співвідношенні, мас.%: 20÷80 відповідно і піддавали крепуванню до ступеня крепування 9 %. 2 Приклад 2. Зразки паперу масою 1 м 32 г виготовляли з паперової (волокнистої) маси, аналогічно прикладу 1, але співвідношення фракцій I і II складає 30:70, ступінь крепування 9 %. 3 UA 75427 U 2 5 10 15 20 Приклад 3. Зразки паперу масою 1 м 32 г виготовляли з паперової (волокнистої) маси аналогічно прикладу 1, але співвідношення фракцій I і II складає 40:60, ступінь крепування 9 %. 2 Приклад 4. Зразки паперу масою 1 м 32 г виготовляли з паперової (волокнистої) маси аналогічно прикладу 1, але співвідношення фракцій I і II складає 50:50, ступінь крепування 9 %. 2 Приклад 5. Зразки паперу масою 1 м 32 г виготовляли з паперової (волокнистої) маси аналогічно прикладу 1, але співвідношення фракцій I і II складає 60:40, ступінь крепування 9 %. 2 Приклад 6. Зразки паперу масою 1 м 32,1 г виготовляли відомим способом з паперової маси на основі суміші волокон сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, розмелених до 32° ШР, сульфітної біленої целюлози хвойної деревини, розмелених до 28° ШР і целюлози сульфатної біленої з листяної деревини, розмелених до 27° ШР. Після змішування розмелених волокон сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини, сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини у співвідношенні, мас.% 50:20:30 відповідно, звичайним (прийнятим) способом виготовляли зразки паперу. Після крепування до ступеня крепування 9 % зразки паперу випробували за тими ж показниками і згідно з діючими в целюлозно-паперовій галузі методами (руйнівне зусилля, капілярне всмоктування та пухкість). Приклад 7. Сумісне розмелювання суміші целюлозних волокон сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфатної біленої целюлози з листяної деревини проводили до ступеня помелу 30° ШР і їхнього співвідношення в композиції, мас.% 50:50. З отриманої суміші паперової маси відомим способом виготовляли зразки паперу, які крепували до ступеня крепування 10 %. 2 В отриманих зразках паперу визначають масу площею 1 м , руйнівне зусилля за двома напрямками, капілярне всмоктування та пухкість. Результати випробування зразків паперу згідно з заявкою та аналогами наведені в таблиці. 25 Таблиця Волокниста композиція, мас.% Значення показників паперу Руйнівне зусилля, Н Капілярне Маса всмоктування в Фракція Фракція паперу, Товщина, середньому за Пухкість, в в 3 І II площею мм двома см /г машинному поперечному 2 1м напрямку напрямку напрямкам і за 10 хв, мм 1 20 80 31,8 0,608 3,6 1,8 24 18,9 2 30 70 31,9 0,612 3,8 2,0 30 19,2 3 40 60 31,9 0,631 4,1 2,2 32 19,8 4 50 50 32,2 0,650 4,4 2,2 34 20,2 5 60 40 32,0 0,665 4,8 2,4 34 20,8 СФАХД Аналог -50; СФАЛД 32,2 0,618 3,9 2,0 26 19,2 СФІХД -30 -20; Аналог СФАХД СФАЛД 32,2 0,605 3,5 1,8 22 18,8 -50; -50; Варіант (приклад) 6 1 7 2 30 35 Як свідчать результати виконаних досліджень, зразки паперу, що виготовлені у відповідності з заявкою на корисну модель, характеризуються високим рівнем показників капілярного всмоктування та пухкості, що забезпечується, на нашу думку, оптимальним вибором волокнистої композиції з целюлозних волокон сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини та сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини та їхніх розмірів за довжиною, що і сприяє утворенню макропористої структури виготовленого з них паперу. Макропориста структура і забезпечує досягнення високої пухкості, що є також непрямою характеристикою повітропроникності, всмоктувальної здатності, а наявність в композиції довгих волокон сульфатної біленої целюлози з хвойної деревини і сульфітної біленої целюлози з хвойної деревини дають змогу підвищити і забезпечити механічну міцність паперу на достатньо високому рівні. 4 UA 75427 U 5 Зразки паперу, що виготовлені за аналогом, тільки з використанням суміші сульфатної целюлози з хвойної і листяної деревини забезпечують також високий рівень механічної міцності паперу. Однак, такий папір є більш жорстким, менш еластичним, про що свідчить знижений рівень показників пухкості (м'якості) та вбирної здатності, що є важливими для санітарногігієнічних видів паперу та виробів на його основі. Кращі результати досліджуваних характеристик досягаються за невисокого вмісту волокон целюлози з хвойної деревини, які мають більшу вартість у порівнянні з листяною, а відповідно, це сприятиме зниженню собівартості вбирного паперу з високим комплексом таких властивостей як: капілярне всмоктування, пухкість та механічна міцність. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Вбирний папір, що являє собою пористий волокнистий матеріал, що містить розмелені волокна біленої целюлози з хвойної і листяної деревини, який відрізняється тим, що целюлоза з хвойної деревини містить суміш сульфітної та сульфатної целюлози за співвідношення 60:40 відповідно, з довжиною волокон 1,9-2,1 мм та сульфатну целюлозу з листяної деревини з довжиною волокон 0,8-1,1 мм, а отримані фракції целюлозного волокна з хвойної і листяної деревини змішують перед формуванням (виливанням) паперу за співвідношення, мас. %: целюлоза з хвойних порід деревини 30:60 целюлоза з листяної деревини 70:40, а ступінь крепування виготовленого з них паперу 9 %. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5