ВОЛОКНИСТЫЙ ЛИСТОВОЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК D21H27/08 B01D39/00 

Изобретение относится к области изготовления волокнистых листовых материалов - бумаги и картона для фильтрования различных жидкостей, преимущественно при производстве винодельческой, пивобезалкогольной, ликероводочной продукции и т.п.

Известен волокнистый листовой материал - картон фильтровальный для пищевых жидкостей, содержащий мерсеризованную и немерсеризованную целлюлозу, асбест и диатомит (ГОСТ 12290-89, "Картон фильтровальный для пищевых жидкостей", введен в действие 20.12.1989 г.).

Однако этот материал не отвечает современным требованиям по пропускной способности, механической прочности и экологической чистоте. Эти недостатки в значительной мере обусловлены присутствием в нем асбеста. Сильное набухание в водной среде волокна асбеста отрицательно влияет на пропускную способность материала, а его канцерогенные свойства - на экологическую чистоту фильтруемой жидкости. Попадание волокон асбеста в фильтрат неизбежно при использовании асбестосодержащих фильтров и недопустимо при фильтровании пищевых жидкостей, в т.ч. винодельческой и ликороводочной продукции.

Известен также волокнистый листовой, не содержащий асбеста материал для фильтрования жидкостей, включающий сульфатную или сульфитную целлюлозу, γ- окись алюминия с возможной (необязательной) добавкой ионообменной смолы или волокнообразующего полиамида (GB, патент, 1506814, кл. D 21 H 5/00, опубл. 12.04.1978, заявитель - фирма Фильтрокс-Верк АГ, Швейцария).

Из-за низкого содержания целлюлозных волокон и отсутствия дополнительных связеобразующих агентов этот материал может не обладать механической прочностью особенно во влажном состоянии достаточной для работы фильтр-пресса при больших перепадах давления жидкости.

Ближайшим аналогом изобретения является волокнистый листовой материал, содержащий целлюлозу, гидроксид алюминия и полимерное связующее (SU, патент, 562173, кл. B 01 D 39/02, опубл. 31.08.77, заявитель "Шенк Фильтербау Гмбх").

Этот материал в качестве полимерного связующего содержит полиэтиленимин или фенолформальдегидную смолу, а в качестве гидроксида алюминия указанное вещество с размером частиц 0,2-0,5 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. %: целлюлоза 40-90, гидроксид алюминия 9,0-59,9, связующее 0,1-15,0.

Такой фильтровальный материал обладает необходимой задерживающей способностью. Однако высокая дисперсность используемого гидроксида алюминия (средний размер частиц 0,2-0,5 мкм) приводит к уплотнению структуры материала и, как следствие, ухудшению его пропускной способности.

Кроме того, фенолформальдегидная смола, особенно при ее содержании в верхней области предлагаемого диапазона (8 - 15%), является источником загрязнения фильтруемой жидкости токсичными веществами, в частности, фенолом и формальдегидом. Этот фактор особенно опасен при фильтровании пищевых жидкостей.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является повышение эксплуатационных характеристик волокнистого листового фильтровального материала за счет повышения пропускной способности и механической прочности во влажном состоянии, а также обеспечение экологической частоты материала при сохранении его высокой задерживающей способности.

Указанный технический результат достигается тем, что волокнистый листовой материал для фильтрования жидкостей, содержащий целлюлозу, гидроксид алюминия и полимерное связующее, согласно изобретению, содержит гидроксид алюминия со средним размером частиц 5-20 мкм, а в качестве полимерного связующего - смесь полиамидэпихлоргидриновой смолы и натрийкарбоксиметилцеллюлозы при их соотношении соответственно от 3:1 до 9:1 и следующем соотношении компонентов материала, мас.%:
Целлюлоза - 75-95
Гидроксид алюминия - 4,5-20,0
Полимерное связующее - 0,5-5,0
В качестве целлюлозы материал содержит беленую хвойную целлюлозу.

Материал может дополнительно содержать средство для повышения удержания гидроксида алюминия. В качестве этого средства используют полиакриламид, или полиэтиленимин, или полигексаметиленгуанидин в количестве 0,05-0,10% от массы абсолютно сухой целлюлозы без изменения предложенного соотношения обязательных ингредиентов материала. Волокнистый материал предлагаемой композиции изготавливают по общепринятой технологии на бумаго- или картоноделательном оборудовании.

Установлено, что именно сочетание гидроксида алюминия с размером частиц 5-20 мкм и двухкомпонентного связующего с заданным соотношением компонентов - смолы и Na КМЦ обеспечивает одновременное повышение механической прочности материала во влажном состоянии и его пропускной способности при высокой задерживающей способности. Этот эффект связан с синергетическим взаимодействием указанных ингредиентов и образованием крупных агрегатов, частицы которых связаны силами разной природы, в т.ч. химическими, электростатическими и коллоидными.

Эти агрегаты выполняют одновременно несколько функций: разрыхляют структуру, улучшая пропускную способность; являются мощными сорбентами с хорошо развитой поверхностью; участвуют в поперечной водостойкой сшивке макромолекул и волокон целлюлозы.

Указанный новый технический результат не наблюдается при исключении из состава хотя бы одного из ингредиентов и ослабевает при использовании более высокодисперсного гидроксида алюминия. Предлагаемый материал является экологически безопасным при производстве и применении и обеспечивает экологическую чистоту фильтруемой жидкости, поскольку не содержит токсичных и канцерогенных компонентов.

При использовании гидроксида алюминия в количестве менее 4,5% и полимерного связующего менее 0,5% задерживающая способность и механическая прочность материала ниже уровня современных требований к фильтровальному материалу для пищевых жидкостей.

Выход за верхние пределы содержания указанных компонентов не приводит к существенному улучшению эксплуатационных характеристик, в связи с чем их перерасход нецелесообразен.

Пример 1. Образцы волокнистого листового материала (картона) толщиной 2,3-2,5 мм и массой 800-1000 г/м² для фильтрования неосветленного вина готовят следующим образом.

Хвойную сульфатную беленую целлюлозу размалывают в роkле при концентрации массы 1,5% до 16^oШР (опыт А) и 24^oШР (опыт Б), смешивают в заданном соотношении с гидроксидом алюминия (диапазон размера частиц 5-20 мкм). После размешивания в массу добавляют полимерное связующее.

Для приготовления связующего предварительно растворяют в воде натрийкарбоксиметилцеллюлозу (NaКМЦ) до концентрации 5%, затем раствор смешивают в заданном соотношении с полиамидэпихлордриновой смолой "Кюмене - 709" с концентрацией 27-28%.

Отлив волокнистого материала осуществляют на листоотливном аппарате при концентрации массы в отливной форме 0,2-0,3%. Отливки прессуют на двухвальном прессе и сушат в термостате при температуре 112±2^oC.

Общее соотношение компонентов материала (в мас.%) и соотношение полиамидоэпихлоргидриновой смолы и натрийкарбоксиметилцеллюлозы представлено в таблице.

Здесь же приведены значения показателей оценки следующих эксплуатационных характеристик фильтровального материала: пропускной способности - скорость прохождения воды, л/мин•м²; механической прочности во влажном состоянии - абсолютное сопротивление продавливанию, кг/см²; задерживающей способности - оптическая плотность фильтрата, единицы оптической плотности.

Примеры 2-3. Образцы картона для фильтрования вина готовят аналогично примеру 1, но при других соотношениях компонентов материала, а также ингредиентов в связующем (смолы "Кюмене - 709" и NaКМЦ).

Испытания проводят аналогично примеру 1.

Количественные соотношения и результаты испытаний образцов представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый материал обладает высокой пропускной способностью (2200 - 2800 л/мин•м² при степени помола целлюлозного волокна 16^oШР и 1200-1760 л/мин•м² при степени помола целлюлозного волокна 24^oШР, тогда как у материала, являющегося ближайшим аналогом, значение этого показателя составляет при степени помола целлюлозы 16^oШР 1600 л/мин•м², у материала, изготавливаемого по ГОСТ 12290-89 - 450 л/мин•м²).

Предлагаемый материал имеет сопротивление продавливанию 1,0-6,3 кг/см², тогда как у материала ближайшего аналога значение этого показателя 1,3 кг/см³, а у материала по ГОСТ 12290-89 - 1,4 кг/см². Значения показателя задерживающей способности - (оптическая плотность фильтрата) предлагаемого материала и рассматриваемых аналогов находятся примерно на одинаковом уровне.

Таким образом, предлагаемый материал для фильтрования жидкостей обладает улучшенными эксплуатационными свойствами - пропускной способностью и прочностью во влажном состоянии при сохранении высокой задерживающей способности.

Материал позволяет полностью исключить возможность попадания вредных веществ в отфильтрованную жидкость, при этом обеспечиваются получение экологически чистой продукции и экологически безопасные условия изготовления и эксплуатации предлагаемого материала.

Изобретение касается производства бумаги и картона для фильтрования различных жидкостей в производстве винодельческой, пивобезалкогольной, ликероводочной продукции. Материал содержит целлюлозу, гидроксид алюминия со средним размером частиц 5-20 мкм и полимерное связующее - смесь полиамидэпихлоргидриновой смолы и натрийкарбоксиметилцеллюлозы при их соотношении соответственно от 3 : 1 до 9 : 1. Предложенный материал имеет повышенные эксплуатационные характеристики за счет повышения пропускной способности и механической прочности во влажном состоянии, а также обеспечивает экологическую чистоту материала при сохранении его высокой задерживающей способности. 1 табл.

Волокнистый листовой фильтровальный материал для жидкостей, содержащий целлюлозу, гидроксид алюминия и полимерное связующее, отличающийся тем, что он содержит гидроксид алюминия со средним размером частиц 5 - 20 мкм, а в качестве полимерного связующего содержит смесь полиамидэпихлоргидриновой смолы и натрийкарбоксиметилцеллюлозы при их соотношении соответственно от 3: 1 до 9:1 и следующем соотношении компонентов материала, мас.%:
Целлюлоза - 75 - 95
Гидроксид алюминия - 4,5 - 20,0
Полимерное связующее - 0,5 - 5,0м