СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАЖНОЙ МАССЫ Российский патент 1999 года по МПК D21H23/04 D21H27/00 D21H17/63 D21H17/66 D21H17/43 D21H17/45 D21H17/55 D21H17/56 

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к способам изготовления бумажной массы при производстве книжно-журнальной бумаги и типографской бумаги.

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 публикуются.

Известен способ приготовления бумажной массы, в котором в качестве коагулянта использован сульфат алюминия, а в качестве флокулянта-полиакриламид (см. ниже) (Иванов С.Н. Технология бумаги, из-во "Лесная промышленность", М. , 1970, с. 140, 141-189, 192, 195, 233-235, 238, 239-242).

Однако к недостаткам этого метода относятся: недостаточно высокая степень обезвоживания, низкое удержание бумажной массы на сеточном столе БДМ и недостаточно высокие физико-механические показатели продукта.

Полный поверхностный заряд дисперсной фазы дисперсий волокнистых древесных материалов и наполнителя оказывает наибольшее влияние на силу сцепления между отдельными волокнами и частицами наполнителя и, соответственно, на степень удержания массы. Установлено, что водорастворимые синтетические полимеры и сополимеры в результате адсорбции их макромолекул 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 использование отечественных синтетических водорастворимых полимеров и сополимеров в качестве флокулянта для изготовления бумажной массы при производстве типографской и книжно-журнальной бумаги в ЦБП, которое позволило бы повысить степень удержания бумажной массы на сеточном столе, 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 технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками.

Существенными признаками изобретения являются: приготовление водно-волокнистой дисперсии, наполнение, проклейка и осаждение коагулянтом и флокулянтом, в качестве коагулянта используется сульфат титанила и аммония, в качестве флокулянта используются водорастворимые синтетические органические полимеры и сополимеры, мономеры которых содержат в своем составе функциональные группы: или амидную (2), или карбоксильную (4), или сульфоновую (1), или нитрильную (3), 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, в результате чего повышается удержание бумажной массы на 29-38%, на 9-21%, увеличивается разрывная длина, улучшаются свойства бумаги, при этом используют
(1) (KK-1) Полисульфонпиролидиний хлорид MM2500-3000
Структура

или (2) (KK-2) Сополимер метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты MM 10000-100000
Структура

или (3) (KK-3) Сополимер пиперилена с акрилонитрилом MM 10000
Структура

или (4) (KK-4) Сополимер пиперилена с метакриловой кислотой MM 100000
Структура

где m, n - количество мономеров в макромолекуле полимера.

Отливки готовились на листоотливном аппарате ЛА-2 АО "Сыктывкарский ЛПК". В качестве контрольного примера для сравнения взят полиакриламид, а в качестве коагулянта-сульфат титанила и аммония в технологических концентрациях.

Пример 1. Готовилась волокнистая масса, содержащая 15% хвойной целлюлозы, 10% лиственной целлюлозы, 75% термомеханической массы. К волокнистой массе добавляли каолин при расходе 140 кг/т, клей при расходе 21 т, полиакриламид при расходе 0,44 кг/т, сульфат алюминия при расходе 45 кг/т, катионизированный крахмальный клей при расходе 21 кг/т, полиакриламид при расходе 0,3 кг/т, сульфат титанила и аммония при расходе 6 кг/т. Из приготовленной бумажной массы готовились отливки. Получены результаты: удержание массы - 70,1%, скорость обезвоживания - 0,36 л/мин, разрывная длина - 2670 м, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,31, пылимость - 0,44.

Пример 2. Готовилась волокнистая масса, как в примере 1. К волокнистой массе добавляли каолин при расходе 140 кг/т, клей при расходе 21 кг/т, полисульфонпиролидиний хлорид (KK-1) при расходе 0,3 кг/т, сульфат титанила и аммония при расходе 6 кг/т. Получены результаты: удержание массы - 96,5%, скорость обезвоживания - 0,38 л/мин, разрывная длина - 3100 м, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,35, пылимость - 0,40.

Пример 3. Готовилась волокнистая масса, как в примере 1. К волокнистой массе добавляли каолин при расходе 140 кг/т, клей при расходе 21 кг/т, сополимер метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты (KK-2), сульфат титанила и аммония при расходе 6 кг/т. Получены результаты: удержание массы - 91,6%, скорость обезвоживания - 0,37 л/м, разрывная длина - 3050 м, стойкость поверхности к выщипыванию - 1,34, пылимость - 0,39.

Пример 4. Состав бумажной массы тот же, что и в примере 1. В качестве флокулянта добавлен сополимер пиперилен с акрилонитрилом (KK-3) при расходе 0,3 кг/т, в качестве коагулянта - сульфат титанила и аммония при расходе 6 кг/т. Получены результаты: удержание массы - 90,4%, скорость обезвоживания 0,31 л/м, разрывная длина - 2910, стойкость к выщипыванию - 1,36, пылимость - 0,38.

Пример 5. Состав бумажной массы тот же, что и в примере 1. В качестве флокулянта добавлен сополимер пиперилена с метакриловой кислотой (KK-4) при расходе 0,3 кг/т, в качестве коагулянта - сульфат титанила и аммония при расходе 6 кг/т. Получены результаты: удержание массы - 89,0%, скорость обезвоживания - 0,29 л/мин, разрывная волна - 3150 м, стойкость к выщипыванию - 1,34, пылимость - 0,38.

Как следует из представленных данных (см. таблицу), применение водорастворимых органических полимера полисульфонпиролидинийхлорида MM 2500-3000 и сополимеров пиперилена с метакриловой кислотой MM 10000, пиперилена с акрилонитрилом MM 10000 и метакриламида с аммонийной солью метакриловой кислоты MM 10000-100000 в качестве флокулянта и сульфата титанила и аммония в качестве коагулянта в составе бумажной массы при производстве бумаги позволяет за счет укрепления сил взаимодействия между компонентами бумажной массы повысить удержание массы на 29-38%, на 9-21% повысить показатель "разрывная длина" и улучшить свойства бумаги по показателям "стойкость к выщипыванию" и "пылимость". Тем самым, существенно снижается расход древесины на единицу продукции.

Способ относится к области целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к изготовлению бумажной массы при производстве типографской и книжно-журнальной бумаги. Готовят водно-волокнистую дисперсию. Наполняют ее, проклеивают и осаждают коагулянтом и флокулянтом. В качестве коагулянта используют сульфат титанила и аммония. 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 на 29 - 38%, снижении расхода флокулянтов, улучшении физико-механических показателей бумаги и сокращении 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, отличающийся тем, что в качестве коагулянта используют сульфат титанила и аммония, а 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.