СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ Российский патент 1999 года по МПК D21H23/04 D21H27/00 D21H17/43 D21H17/45 D21H17/55 D21H17/56 

Изобретение относится к способу получения бумажной массы при производстве типографской и книжно-журнальной бумаги в целлюлозно-бумажной продукции.

Из большого числа органических полимеров, синтезированных как в России, так и за рубежом, и являющихся потенциальными вспомогательными добавками при производстве бумаги, исследовано в качестве флокулянтов ограниченное их число. Результаты использования катионных и анионных полиэлектролитов марок "Perkol", "Zetag", "Magna" и др. для оптимизации процесса, повышения качества бумаги дается в публикациях. Мономерные структуры и функциональный состав не публикуется.

В настоящее время в ЦБП широко применяется полимер импортного производства - полиакриламид. Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ изготовления бумажной массы, выбранный в качестве прототипа и включающий приготовление водно-волокнистой дисперсии, наполнение, проклейку и осаждение коагулянтом и флокулянтом, в качестве коагулянта использован сульфат алюминия, а в качестве флокулянта - полиакриламид (Иванов С.Н. Технология бумаги. Из-во "Лесная промышленность", М., 1970 г. с. 140, 141, 189, 192, 195, 233-235, 238, 239-242).

Недостатками этого способа являются недостаточная степень удержания волокнистой массы и каолина, низкое качество бумаги, в результате чего мелкие волокна и частицы каолина уходят в сточные воды.

Поверхностный заряд дисперсной фазы водных суспензий волокнистых древесных материалов и наполнителя оказывает наибольшее влияние на силу сцепления между отдельными волокнами и частицами наполнителя и, соответственно, на степень удержания массы и физико-механические показатели бумаги. Установлено, что водорастворимые синтетические полимеры и сополимеры в результате адсорбции их на поверхности волокна и частиц наполнителя способны не только изменять величину поверхностного заряда, но и компенсировать его (точка нулевого заряда), а также вызывать перезарядку.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления бумажной массы с использованием синтетических водорастворимых полимеров и сополимеров в качестве флокулянта при производстве типографской и книжно-журнальной бумаги в ЦБП, который позволил бы повысить степень удержания бумажной массы на сеточном столе БДМ, значительно повысить степень удержания каолина, улучшить свойства бумаги, уменьшить расходы флокулянта, и, в конечном итоге, снизить расход древесины на единицу продукции в соответствии с экономическими и экологическими требованиями.

В этом состоит технически результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками.

Существенным признаком изобретения является: приготовление водно-волокнистой суспензии, наполнение, проклейка и осаждение коагулянтом и флокулянтом, в качестве коагулянта используется сульфат алюминия, а в качестве флокулянта используются водорастворимые синтетические органические полимеры и сополимеры, содержащие в своем составе амидную, или карбоксильную, или сульфоновую или нитрильную группы, способные за счет адсорбции макромолекул полимеров и сополимеров на волокнах и частицах наполнителя изменять величину и знак поверхностного заряда дисперсной фазы, изменять структуру дисперсии бумажной массы, усиливать флокуляцию за счет увеличения электростатической составляющей сил взаимодействия, тем самым значительно повышая степень удержания волокнистой массы и наполнителя на сеточном столе БДМ. При этом улучшаются физико-механические показатели бумаги, уменьшается расход флокулянта.

В качестве полимера, содержащего сульфоновую группу, используется полисульфонпирролидинийхлорид MM2500-3000 (KK-10) структурной формулы

в качестве сополимера, содержащего амидную группу, используется метакриламид с аммонийной солью метакриловой кислоты MM 10000-100000 (KK-2), структурной формулы

в качестве полимера, содержащего нитрильную группу, используется сополимер пиперилена с акрилонитрилом MM-10000 (KK-3) структурной формулы

в качестве полимера, содержащего карбонильную группу, используется сополимер пиперилена с метакриловой кислотой MM 10000 (KK-4), структурной формулы

где m, n - количество мономеров в макромолекуле полимера.

Отливки готовились на листоотливном аппарате ЛА-2 (Центральная лаборатория АО "Сыктывкарский ЛПК"). Определение физико-механических показателей проводилось по ГОСТ 13525.1-79, СТСЭВ 2426-80, ГОСТ 7690-66. Поверхностный заряд дисперсной фазы бумажной массы определяли методом обратного потенциометрического титрования.

Пример 1: Готовят волокнистую массу, в качестве сырья используют 30% хвойной целлюлозы, 50% лиственной целлюлозы, 20% термомеханической массы. К волокнистой массе добавляют наполнитель-каолин при расходе 140 кг/Т, проклеивающее вещество при расходе 21 кг/Т, в качестве осадителей используют полиакриламид при расходе 0,44 кг/Т и сульфат алюминия при расходе 45 кг/Т, добавляют катионизированный крахмальный клей при расходе 5,5 кг/Т, pH массы 4,65, поверхностный заряд нулевой (точка нулевого заряда). Из приготовленной бумажной массы готовились отливки. Получены результаты: удержание массы - 64%, удержание каолина, %/зольность бумаги, % - 57,3/7,3, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,33, степень пыления - 0,35%, скорость обезвоживания - 0,28 л/мин.

Пример 2: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта использован полисульфонпирролидиний хлорид при расходе 0,32 кг/Т, pH массы 4,75, поверхностный заряд дисперсии - отрицательный. Получены результаты: удержание массы - 94,7%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 73,7/10,1, скорость обезвоживания - 0,19 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,32, степень пылимости - 0,44%.

Пример 3: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта используют сополимер метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты при расходе 0,30 кг/Т, pH массы - 4,85. Получены результаты: удержание массы - 90,3%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 74,5/10,2, скорость обезвоживания - 0,21 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,33, степень пылимости - 0,34%.

Пример 4: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта используют сополимер пиперилена с акрилонитрилом при расходе 0,35 кг/Т, pH массы - 4,65, поверхностный заряд - положительный. Получены результаты: удержание массы - 87,9%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 75,2/10,3, скорость обезвоживания - 0,17 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,34, степень пылимости - 0,34%.

Пример 5: Готовят бумажную массу по примеру 1, но в качестве флокулянта использован сополимер пиперилена с метакриловой кислотой при расходе 0,31 кг/Т, pH массы - 4,65, поверхностный заряд - положительный. Получены результаты: удержание массы - 86,3%, удержание каолина %/ зольность бумаги % - 78,1/10,7, скорость обезвоживания - 0,18 л/мин, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,26, степень пылимости - 0,33%.

Как следует из представленных данных (см. таблицу), применение отечественных водорастворимых синтетических полимеров и сополимеров: полисульфонпирролидинийхлорида MM 2500-3000, метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты MM 10000-100000, и сополимеров пиперилена с метакриловой кислотой MM 10000 и пиперилена с акрилонитрилом MM 10000 в качестве флокулянта в составе бумажной массы при производстве бумаги позволяет за счет укрепления сил взаимодействия между компонентами бумажной массы повысить удержание массы на 35-48%, на 20-36% повысить удержание каолина и улучшить свойства бумаги. Тем самым, существенно снижается расход древесины на единицу продукции.

Способ относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно - к изготовлению бумажной массы при производстве типографской и книжно-журнальной бумаги. Готовят водно-волокнистую дисперсию из целлюлозного волокна. Ее наполняют, проклеивают и осаждают коагулянтом и флокулянтом. В качестве коагулянта используют сульфат алюминия. В качестве флокулянта используют полисульфонпирролидинийхлорид ММ 2500 - 3000 или сополимер метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты ММ 10000 - 100000, или сополимер пиперилена с акрилонитрилом ММ 10000, или сополимер пиперилена с метакриловой кислотой ММ 10000. Технический результат состоит в повышении эффективности производства бумаги, повышении степени удержания бумажной массы и коалина, снижения расхода флокулянтов, улучшении физико-механических показателей бумаги и сокращения расхода древесины на единицу продукции. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления бумажной массы, включающий приготовление водно-волокнистой дисперсии, наполнение, проклейку и осаждение коагулянтом и флокулянтом, в качестве коагулянта используют сульфат алюминия, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют синтетические водорастворимые органические полимеры и сополимеры, содержащие в своем составе или амидную, или карбоксильную, или сульфоновую, или нитрильную группы, способные за счет адсорбции макромолекул полимеров и сополимеров на волокнах и частицах наполнителя изменять величину и знак поверхностного заряда дисперсной фазы и структуру дисперсии бумажной массы, при этом в качестве полимера, содержащего сульфоновую группу, используют полисульфонпирролидинийхлорид ММ 2500 - 3000 (КК-1), структурной формулы

в качестве полимера, содержащего амидную группу, используют сополимер метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты ММ 10000 - 100000 (КК-2), структурной формулы

в качестве полимера, содержащего нитрильную группу, используют сополимер пиперилена с акрилонитрилом ММ 10000 (КК-3), структурной формулы

в качестве полимера, содержащего карбоксильную группу, используют сополимер пиперилена с метакриловой кислотой ММ 10000 (КК-4), структурной формулы

где m, n - количество мономеров в макромолекуле полимера. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход флокулянта составляет 0,3 кг/Т.