СОСТАВ ДЛЯ ПРОКЛЕЙКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1994 года по МПК D21H21/16 C09J191/00 D21H17/21 D21H17/64 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к составам для проклейки волокнистых материалов, в частности картона, мешочной и оберточной бумаги.

Известен состав для проклейки волокнистых материалов, в частности бумаги, на основе парафина и синтетических жирных кислот (1).

Составы на основе парафина и синтетических жирных кислот имеют недостаточную устойчивость дисперсии, а бумага, проклеенная таким составом, имеет сравнительно низкую адгезионную прочность.

Известен также состав для проклейки, представленный в способе приготовления клея для целлюлозных материалов, содержащий сульфатный лигнин, талловое масло, щелочь и гипохлорит (2).

Однако этот состав, содержащий отходы производства, требует очень большого расхода щелочи для обеспечения при проклейке рН среды 11-13 и гипохлорита натрия до 8-25%.

Наиболее близким к заявляемому составу для проклейки волокнистых материалов является состав в известном способе проклейки волокнистых материалов в массе, где в качестве проклеивающего агента используют талловое масло древесины лиственных пород и щелочь (3).

Основным недостатком данного состава для проклейки является, то что данный состав можно использовать только при условии предварительной обработки волокнистых материалов диспергатором - термолизатом биомассы активного ила, в противном случае избежать смоляных включений в картоне и смоляных отложений на оборудовании затруднительно. Однако и обработка диспергатором недостаточно обеспечивает стабильность проклейки ввиду того, что он диспергирует в основном смоляные частички, находящиеся в волокнистой массе, а не в проклеивающем агенте.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение степени проклейки волокнистых материалов в массе при снижении расхода клея и обеспечении оптимальной устойчивости клеевой эмульсии, исключение смоляных отложений на оборудовании и в картоне.

Сущность изобретения заключается в том, что состав для проклейки волокнистых материалов, содержащий клеящее вещество, щелочь и воду, в качестве клеящего вещества содержит прулом - продукт ректификации сырого таллового масла древесины лиственных пород с массовой долей жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 70-80%, кислотным числом 130-145 мг КОН/г и температурой размягчения 35-50^оС при следующем соотношении компонентов, мас.%: Прулом 8-10 Щелочь 1,0-1,3 Вода Остальное
Прулом является продуктом ректификации сырого таллового масла древесины лиственных пород с массовой долей суммы жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 70-80% , из которых удалены легкие масла, легколетучие жирные кислоты и большая часть неомыляемых веществ. Прулом - стекловидная масса, с температурой размягчения 35-50^оС, кислотным числом 130-145 мг КОН на 1 г продукта, массовая доля золы составляет 0,03-0,06%. Неомыляемых веществ, которые являются основной причиной смоляных отложений на оборудовании и в картоне, в пруломе содержится 8-12% против 18-26% в сыром талловом масле древесины лиственных пород, т.е. в 2-3 раза меньше. А пониженное в 2-3 раза содержание неомыляемых веществ исключает смоляные отложения на оборудовании и в картоне, что существенно повышает качество проклейки.

В прототипе же для предотвращения смоляных отложений необходимо перед введением клея проводить специальную обработку волокнистой массы диспергатором.

Что же касается расхода клея на 1 волокнистой массы, то в заявляемом техническом решении он составляет 0,4 кг против 15 кг по прототипу, т.е. в 37 раз меньше. Устойчивость клея на основе прулома высокая и составляет 96-120 ч, что является оптимальным для данного состава, при этом клеевые частицы равномерно распределяются между волокнами, хорошо взаимодействуют с глиноземом, обеспечивая высокий эффект проклейки.

Таким образом, нашими исследованиями установлено, что низкое содержание неомыляемых веществ в пруломе (по сравнению с сырым талловым маслом древесины лиственных пород) обеспечивает значительное снижение (в 37 раз) расхода клея при улучшении качества проклейки и способствует большей устойчивости клеевой эмульсии.

Кроме того, заявляемый клеевой состав можно равномерно распределить в волокнистой массе, что обеспечивает стабильность и высокую степень проклейки.

Нам неизвестны технические решения, в которых предусматривается использование прулома в качестве основы состава для проклейки волокнистых материалов в массе.

Впервые прулом был получен нами на опытно-промышленной установке концерна Братский ЛПК, по временным техническим условиям ТУ ОП13-4302007-031-92. Проклеивающий состав "ПРУЛОМ", утвержденным вице-президентом концерна Братский ЛПК Богданом В. М., 27 марта 1992 г.

Вышеназванные отличительные признаки в сочетании с другими отличительными и известными существенными признаками придают заявляемому составу новые свойства, которые позволяют снизить расход клея при обеспечении равномерности проклейки волокнистых материалов в массе, улучшить качество проклейки и исключить смоляные отложения на оборудовании и в картоне.

Состав для проклейки картона готовят следующим образом. В эмульгатор при постоянном перемешивании заливают воду, загружают щелочь и прулом. Температуру в эмульгаторе поднимают до 70^оС и выдерживают в течение 30 мин, не прекращая перемешивания. По окончании реакции полученную клеевую эмульсию разбавляют холодной водой до концентрации 20-30 г/л и используют для проклейки.

Технология приготовления состава для проклейки волокнистых материалов подтверждается следующими конкретными примерами осуществления изобретения.

Приготовление отливок картона, их сушку, кондиционирование и испытание проводят по ГОСТ 7420-89 "Картон для плоских слоев гофрированного картона".

П р и м е р 1 (прототип).

Состав для проклейки картона, содержащий (мас.% ) талловое масло древесины лиственных пород 10, щелочь 0,8 и воду 89,2, готовят при температуре 70^оС в течение 30 мин при постоянном перемешивании. Полученную клеевую эмульсию разбавляют холодной водой до концентрации 20 г/л.

Волокнистую массу, размолотую до 36^оШР со степенью провара 50 ед. Каппа, обрабатывают термолизатом биомассы активного ила в количестве 2,0% к массе абсолютно-сухого волокна и вводят проклеивающий состав из расчета 1,5% (15 г/кг) к абсолютно-сухому волокну, добавляют осадитель - сульфат алюминия до рН - 4,5. Из подготовленной целлюлозы делают отливки массой 150 г/м², сушат в камере листоотливного аппарата в течение 3 мин, при температуре 80-90^оС, затем в сушильном шкафу - при температуре 130-140^оС в течение 30 мин. Высушенные отливки кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420-89 "Картон для плоских слоев гофрированного картона". При этом кондиционирование отливок картона проводят при температуре 23^оС и влажности 50%, а в прототипе (авт. св. N 1714015) кондиционирование отливок перед испытанием проводят при температуре 20^оС и влажности 65% - т.е. по старому ГОСТ (7420-78) "Картон для плоских слоев гофрированного картона".

Поэтому при получении сопоставимых результатов образцы отливок картона, полученные при проклейке составом по прототипу и по заявляемому изобретению, испытывали в одинаковых условиях по новому ГОСТ 7420-89, введенному в действие с 01.01.91 г.

Результаты испытаний образцов картона по прототипу (ГОСТ 7420-89) представлены в табл. 1.

П р и м е р 2. Опыт выходит за рамки заявляемого технического решения. Состав для проклейки картона содержит прулом в количестве 7,0%, щелочь 1,1% и 91,9% воды.

Прулом, применяемый в составе клея, имеет следующую характеристику: массовая доля суммы жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ составляет 72%, кислотное число 130 мг КОН/г и температура размягчения 35^оС.

В термостатируемый стакан объемом 2 л с мешалкой наливают 919 мл воды, вносят 11 г едкого натра и при перемешивании вводят 70 г прулома, температуру доводят до 70^оС и при постоянном перемешивании проклеивающий состав выдерживают 30 мин. По окончании процесса клей разводят холодной водой до концентрации 20 г/л и используют для проклейки.

Для опыта используют сульфатную небеленую целлюлозу после промывки с жесткостью 50 ед. Каппа. Целлюлозную массу размалывают на лабораторной мельнице до степени помола 36^оШР. Размолотую массу разбавляют водой до концентрации 2,5%, вводят в нее приготовленный проклеивающий состав (в виде омыленного прулома) в количестве 0,4 г/кг к абсолютно сухой массе волокна и продолжают перемешивание в течение 10 мин. По истечении этого времени массу разбавляют водой до концентрации 0,5% по абсолютно сухому волокну и для осаждения клеевых частиц на волокнах вводят сернокислый глинозем (или другие соли алюминия) до рН 4,5.

Волокнистую суспензию перемешивают в течение 5 мин, после чего осуществляют отлив на листоотливном аппарате, получают отливки массой 150 г/м² и толщиной 0,25 мм. Сушку образцов проводят в сушильной камере листоотливного аппарата в течение 5 мин, затем в сушильном шкафу при температуре 130^оС в течение 30 мин.

Высушенные отливки картона кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420-89 "Картон для плоских слоев гофрированного картона". Результаты испытаний представлены в табл. 1.

П р и м е р 3. Опыт проводят аналогично примеру 2. Состав для проклейки картона содержит прулом в количестве 8,0%, щелочь 1,1% и воду 90,9%.

Прулом - продукт ректификации сырого таллового масла древесины лиственных пород содержит 72% жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ, кислотное число 130 мг КОН/г и температура размягчения данного образца 35^оС.

В опыте по примеру 3 расход проклеивающего агента составляет 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8 г/кг к абсолютно сухой массе волокна.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и табл. 3.

П р и м е р 4. Опыт проводят аналогично примеру 2. Состав для проклейки картона содержит прулом в количестве 8,5%, щелочь 1,1% и воду 90,4%. Прулом, входящий в состав клея, имеет следующую характеристику: массовая доля суммы жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ составляет 72%, кислотное число 130 мг КОН/г и температуру размягчения 35^оС. Результаты испытаний отливок картона представлены в табл. 1.

П р и м е р 5. Опыт проводят аналогично примеру 2. Состав для проклейки картона содержит прулом в количестве 9%, щелочь 1,1% и воду 89,9%. Прулом, используемый для приготовления состава для проклейки волокнистых материалов, характеризуется следующими показателями: массовая доля суммы жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 76%, кислотное число 137 мг КОН/г и температура размягчения 42^оС.

В опыте по примеру 5 расход проклеивающего агента составляет 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8 г/кг к абсолютно сухой массе волокна.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 3.

П р и м е р 6. Опыт проводят аналогично примеру 2. Состав для проклейки содержит, мас.%: прулом 10, щелочь 1,1 и вода 98,9.

Прулом, применяемый в данном опыте, содержит жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 78%, кислотное число 145 мг КОН/г и температура размягчения 40^оС.

В опыте расход проклеивающего агента составляет 0,4 г/кг к абсолютно сухой массе волокна.

Результаты испытаний представлены в табл. 1.

П р и м е р 7. Опыт выходит за пределы заявляемого технического решения. Опыт проводят аналогично примеру 2. Состав для проклейки содержит, мас.%: прулом 11, щелочь 1,1% и воду 87,9%.

Прулом характеризуется кислотным числом 145 мг КОН/г, массовой долей суммы жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 78%, температура размягчения 40^оС.

Расход проклеивающего состава 0,4 г/кг абсолютно сухой массы (а.с.м.) волокна.

Результаты представлены в табл. 1.

Результаты опытов, представленные в табл. 1, показывают, что использование клеевого состава на основе прулома позволяет улучшить степень проклейки в 1,5 раза по сравнению с прототипом, где используют клей на основе сырого таллового масла древесины лиственных пород. Расход клея на основе прулома сокращается в 37 раз по сравнению с прототипом. При этом улучшаются физико-механические показатели картона: сопротивление продавливанию на 6,0-8,0%, разрушающее усилие при сжатии на 19,0%.

Наилучшие результаты по степени проклейки и отсутствию отложений получены при использовании состава для проклейки, содержащего прулом 8-10 мас.%, и при расходе клея 0,4 г/кг к абсолютно сухому волокну.

Следует отметить при этом высокую устойчивость клея от 96 до 120 ч.

Снижение массовой доли прулома до 7% повышает устойчивость клея, но при этом снижается впитываемость воды по Коббу до 30 г/м², степень проклейки падает, ухудшаются физико-механические показатели. Увеличение содержания прулома в составе для проклейки выше 10 мас.% приводит к появлению смоляных включений в картоне и смоляных отложений на оборудовании. Клей получается грубодисперсным, устойчивость его падает до 72 ч, снижается степень проклейки.

П р и м е р ы 8-11. Опыты проводят аналогично примеру 2.

В примерах 8-11 в составе для проклейки изменяют содержание щелочи от 0,9 до 1,2%, массовая доля прулома не изменяется.

Состав для проклейки в опытах 8-11 содержит прулом 9%, содержание щелочи составляет 0,9, 1,0, 1,1 и 1,2, добавка воды составляет 90,1, 90,0, 89,9 и 89,9 соответственно. Расход проклеивающего состава 0,4 г/кг к абсолютно сухой массе волокна.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

П р и м е р 12. Опыт поставлен аналогично примеру 2.

Состав для проклейки картона содержит (мас.%) прулом 9, щелочь 1,3 и воду 89,7.

Прулом, используемый для приготовления клея, характеризуется следующими показателями: массовая доля жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 80% , кислотное число 145 мг КОН/г и температура размягчения 50^оС. Расход проклеивающего состава 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8 г/кг к абсолютно сухому волокну.

Результаты опытов представлены в табл. 2 и 3.

П р и м е р 13. Опыт выходит за пределы заявляемого технического решения.

Состав для проклейки картона содержит (мас.%) прулом 9, щелочь 1,4 и воду 89,6.

Прулом содержит жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 80%, кислотное число 145 мг КОН/г и температура размягчения 50^оС.

Результаты представлены в табл. 2.

Как следует из данных табл. 2 наилучшие результаты по степени проклейки и отсутствию смоляных включений получены при использовании в составе для проклейки на основе прулома щелочи в количестве 1,0-1,3 мас.%. Устойчивость клея при этом высокая 96-120 ч. При введении щелочи 0,9% в состав для проклейки клей получается грубодисперсным, устойчивость всего 72 ч, по истечении этого времени происходит его частичное расслоение. Впитываемость воды по Коббу образцов картона, проклеенного клеем такого состава, высокая 30 г/м², степень проклейки низкая. Из-за недостаточного количества щелочи в составе для проклейки на оборудовании и в картоне имеют место смоляные отложения.

При избытке щелочи в составе для проклейки, т.е. выше 1,3 мас.%, физико-механические показатели образцов картона ухудшаются. Степень проклейки низкая. Избыток щелочи изменяет величину рН при проклейке и ухудшает условия проклейки. Глинозем при этом плохо реагирует с клеевыми частичками и недостаточно равномерно их диспергирует, в результате получается недостаточно проклеенный картон.

В табл. 3 представлено влияние расхода проклеивающего агента заявляемого состава на степень проклейки картона.

Как следует из данных табл. 3 наилучшие результаты по степени проклейки получены при расходе клея 0,4 г/кг к абсолютно сухому волокну. При этом во всех опытах улучшаются физико-механические показатели картона - сопротивление продавливанию на 7-8% и разрушающее усилие при сжатии на 17,0-19,0%. Расход клея по заявляемому техническому решению в 37 раз меньше по сравнению с прототипом.

Результаты опытов, представленные в табл. 1, 2, 3, показывают, что состав для проклейки волокнистых материалов на основе прулома - продукта ректификации таллового масла древесины лиственных пород позволяет улучшить степень проклейки, т.е. снизить поверхностную впитываемость воды по Коббу верхней стороны в 1,5 раза, улучшить физико-механические показатели картона, снизить расход клея в 37 раз по сравнению с прототипом, исключить образование смоляных отложений на оборудовании и в картоне.

Применение предлагаемого технического решения позволит:
расширить ассортимент клеев для проклейки волокнистых материалов в массе и создать возможность замены дорогостоящих клеевых составов на основе канифоли, которые в настоящее время используются на большинстве картонных производств;
расширить область использования и рынок сбыта таллового масла древесины лиственных пород;
использовать для приготовления состава для проклейки реагенты, получаемые непосредственно на целлюлозно-бумажных предприятиях.

Сущность изобретения: в качестве клеящего вещества состав содержит прулом-продукт ректификации сырого таллового масла древесины лиственных пород с массовой долей суммы жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 70 - 80, кислотным числом 130 - 145 мг КОН/г и температурой размягчения 35 - 50°С. Состав содержит следующие компоненты, мас.%: прулом 8 - 10, щелочь 1,0 - 1,3, вода остальное. 3 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ПРОКЛЕЙКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий клеящее вещество, щелочь и воду, отличающийся тем, что он в качестве клеящего вещества содержит прулом - продукт ректификации сырого таллового масла древесины лиственных пород с массовой долей суммы жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ 70 - 80%, кислотным числом 130 - 145 мг КОН/г и температурой размягчения 35 - 50^oС при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Прулом 8 - 10
Щелочь 1,0 - 1,3
Вода Остальное