СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ Российский патент 2004 года по МПК D21H21/36 D21H11/00 D21H17/29 D21H17/62 D21H17/63 D21H17/71 C08B31/00 

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве бумаги.

Известен состав для изготовления бактерицидной бумаги, содержащий воду, волокнистую суспензию и химическую добавку - блоксополимер полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) и полиэтиленимина (ПЭИ), в качестве блок-сополимера используют блоксополимер с молекулярной массой от 5000-100000 при соотношении ПГМГ:ПЭИ (100-1):(1-100) в количестве 0,01-5,00% к массе абсолютно сухих волокон (пат. №2181808, кл. D 21 Н 27/00, 2001 г.).

Недостатком этого состава для изготовления бумаги является недостаточно высокая бактерицидность, а также высокая жесткость и низкая впитывающая способность бумаги.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является состав для изготовления бумаги, содержащий воду, волокнистую суспензию, катионоактивный крахмал, полученный модификацией нативного картофельного крахмала, поли-N-2-гидроксипропил-гексаметиленгуанидином (а.с. №2083601, Д 21 Н 17/29, 1997).

Недостатком известного способа является сложность осуществления процесса из-за использования легколетучих ацетона и спирта. Кроме того, достигаемые при этом показатели бумаги, в том числе физико-механические свойства и бактерицидность недостаточно высоки.

Техническая задача, решаемая данным изобретением, состоит в улучшении показателей качества получаемой бумаги, в том числе антимикробной активности. Кроме того, упрощается и удешевляется процесс изготовления бумаги.

Для решения технической задачи в составе для изготовления бумаги, включающем волокнистую составляющую, проклеивающую составляющую, наполнитель, крахмал, модифицированный биоцидной добавкой, и воду, в качестве волокнистой составляющей используют целлюлозу, или древесную массу, или макулатуру, в качестве проклеивающей составляющей используют канифольный клей или алкилдимеркетен, в качестве наполнителя используют каолин, или двуокись титана, или мел, в качестве биоцидной добавки используют синергетическую смесь полигексаметиленгуанидина с диметилбензилалкиламмонием при соотношении (10-1):(1-10) при следующем соотношении компонентов, маc.%:

Волокнистая составляющая 65,0-75,0

Проклеивающая составляющая 0,05-5,00

Наполнитель 0,01-20,00

Крахмал, модифицированный

синергетической смесью

полигексаметиленгуанидина с

диметилбензилалкиламмонием 0,5-5,0

Вода Остальное

В качестве полигексаметиленгуанидина используют хлорид полигексаметиленгуанидина или фосфат полигексаметиленгуанидина, или его соли с органическими физиологически активными кислотами.

В качестве физиологически активных кислот используют борную или бензойную, или муравьиную, или дегидрацетовую, или сорбиновую.

Присутствие диметилбензилалкиламмония (Катамина АБ) в составе смеси с ПГМГ приводит к явлению синергизма и способствует повышению антимикробных, биоцидных и фунгицидных свойств как самой смеси, так и конечного продукта, то есть бумаги.

Модифицированный такой смесью крахмальный клейстер обладает значительно большей стабильностью к деструкции по сравнению с раствором немодифицированного крахмала, о чем можно судить из результатов измерения характеристической вязкости крахмальных растворов в процессе их хранения.

В табл.1 представлены характеристики крахмального клейстера.

При изготовлении бумаги с использованием добавки модифицированного крахмала в количестве 0,05-5,00% от массы абсолютно сухих волокон отмечено снижение степени помола и ускорение обезвоживания волокнистой суспензии на 20-30%. При этом, вследствие благоприятных условий формования бумаги и образования дополнительных связей в бумаге за счет модифицированного крахмала, показатели прочности бумаги возрастают на 10-30%. Кроме того, уменьшается жесткость и возрастает впитывающая способность бумаги.

Предлагаемая добавка модифицированного крахмала обеспечивает высокую скорость обезвоживания волокнистой суспензии, что особенно важно при использовании волокнистых полуфабрикатов с высокой степенью помола. Применение модифицированного крахмала в указанных количествах приводит к снижению электрокинетического потенциала используемых для изготовления бумаги волокон, что вызывает их взаимное притяжение и микрофлокуляцию. Все это способствует более легкой водоотдаче и выражается снижением показателя степени помола и ускорением обезвоживания волокнистого полуфабриката. Одновременно отмечено повышение удержания в бумаге мелких волокон и частиц наполнителя.

Достижение оптимальных технологических условий процесса изготовления бумаги на машине, а также появление дополнительных связей за счет модифицированного крахмала способствуют получению бумаги с более высокими физико-механическими показателями.

Применение для модификации крахмала Катамина АБ в смеси с солями полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) приводит к снижению жесткости бумаги и повышению ее впитывающей способности. Кроме того, наличие в модифицирующем составе двух бактерицидных добавок приводит к явлению синергизма, в результате чего антимикробная активность бумаги возрастает.

Положительным моментом использования добавки является возможность изготовления бумаги в нейтральной среде, вследствие чего бумага в меньшей степени подвергается процессу старения, что важно для таких видов бумаги, как документная или банкнотная.

Состав для изготовления бумаги готовят следующим образом: волокнистая составляющая (целлюлоза или древесная масса, или макулатура) размалывается в воде до определенной степени помола, затем в полученную волокнистую суспензию при перемешивании добавляют проклеивающую составляющую в виде канифольного или другого вида клея, наполнитель в виде суспензии, одновременно вводят крахмал, модифицированный синергетической смесью. Полученный состав подают на бумагоделательную машину.

Для получения биоцидной добавки готовят 1-5%-ную смесь полигексаметиленгуанидина с деметилбензилалкиламмонием при соотношении (10-1):(1-10). Для приготовления смеси используют емкость с перемешивающим устройством. Проводят варку крахмала (нативного, окисленного или катионного) в другой емкости с перемешивающим устройством. Для этого емкость заполняют водой и при перемешивании и постепенном подъеме температуры до 90°С загружают необходимую для приготовления клейстера порцию крахмала и синергетической смеси полигексаметиленгуанидина с ди-метилбензилалкиламмонием. Концентрация модифицированного крахмала - 1-20%. Количество модифицирующей смеси составляет 1-5% к абсолютно сухому веществу крахмала.

Готовый раствор модифицированного крахмала, стабильность которого значительно повышена, вводят при перемешивании в суспензию для изготовления бумаги в технологически удобном месте, например в переливной бак на бумагоделательной машине или в оборотную воду.

Кроме введения раствора модифицированного крахмала в волокнистую суспензию, возможно использование приготовленного раствора путем нанесения его на поверхность бумажного полотна методом распыления или пропитки в процессе получения бумаги на бумагоделательной машине или другом оборудовании, например, при изготовлении картонных коробок.

Кроме того, возможно использование данного состава химикатов в качестве клея при склеивании отдельных слоев картона или бумаги.

Примеры конкретного выполнения состава.

Пример 1. Сульфатная беленая хвойная целлюлоза размалывается в воде до степени помола 50°ШР. В полученную суспензию при перемешивании добавляют димер алкилкетена в количестве 2,5% к массе абсолютно сухих волокон, 20% двуокиси титана. Из полученной массы формуют бумажное полотно, которое обрабатывают с поверхности крахмалом, модифицированным синергетической смесью хлорида ПГМГ с диметилбензилалкиламмонием в соотношении 1:1, путем добавления в емкость при приготовлении крахмального клейстера 3% смеси к абсолютно сухому крахмалу.

Содержание модифицированного крахмала составляет 3% от массы сухого вещества бумаги.

Состав для изготовления бумаги имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Волокнистая составляющая

(сульфатная беленая хвойная целлюлоза) 70,0

Проклеивающая составляющая (димер

алкилкетена) 2,5

Наполнитель (двуокись титана) 20,0

Крахмал, модифицированный синергетической смесью ПГМГ с диметилбензилалкиламмонием 3,0

Вода Остальное

Полученная бумага массой 70 г/м² отличается высокими физико-механическими показателями и может быть использована для печати.

Кроме высоких показателей прочности, бумага обладает антимикробными и фунгицидными свойствами.

Пример 2. Волокнистый состав из древесной массы (50%) и макулатуры (50%) размалывается в воде до степени помола 80°ШР. В полученную суспензию при перемешивании добавляют канифольный клей в количестве 3,5% от массы сухих волокон, 10% каолина, 0,5% крахмала, модифицированного синергетической смесью бензоата ПГМГ с диметилбензилалкиламмонием в соотношении 10:1, путем добавления в емкость при приготовлении крахмального клейстера 5% смеси к абсолютно сухому крахмалу.

Содержание модифицированного крахмала составляет 3% от массы сухого вещества бумаги.

Состав для изготовления бумаги имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Волокнистая составляющая

(древесная масса и макулатура) 70,0

Проклеивающая составляющая

(канифольный клей) 3,5

Наполнитель (каолин) 10,0

Крахмал, модифицированный

синергетической смесью ПГМГ

с диметилбензилалкиламмонием 0,5

Вода Остальное

При введении модифицированного крахмала степень помола волокнистой суспензии уменьшается до с 80 до 50 °ШР, что улучшает условия формования бумажного полотна. Полученная бумага массой 50 г/м² отличается высокими физико-механическими показателями, антимикробными свойствами и может быть использована в качестве газетной бумаги.

Пример 3. Состав для изготовления бумаги готовят по примеру 2 с использованием в качестве наполнителя мел в количестве 0,02%.

Состав для изготовления бумаги имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Волокнистая составляющая

(древесная масса и макулатура) 70,0

Проклеивающая составляющая

(канифольный клей) 1,5

Наполнитель (мел) 0,02

Крахмал, модифицированный

синергетической смесью ПГМГ

с диметилбензилалкиламмонием 5,0

Вода Остальное

Модификацию крахмала (катионного) проводят синергетической смесью фосфата полигексаметиленгуанидина с диметилбензилалкиламмонием при соотношении 10:1 путем добавления в емкость при приготовлении крахмального клея 5% смеси к абсолютно сухому крахмалу.

Полученная бумага массой 40 г/м² может быть использована для изготовления изделий санитарно-бытового назначения: туалетной бумаги, полотенец, салфеток. Бумага отличается высокими антимикробными свойствами и впитывающей способностью.

Пример 4. Состав для изготовления бумаги готовят по примеру 2 с использованием в качестве волокнистой составляющей макулатуры.

Состав для изготовления бумаги имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Волокнистая составляющая

(макулатура) 70,0

Проклеивающая составляющая

(канифольный клей) 3,5

Наполнитель (каолин) 10,0

Крахмал, модифицированный

синергетической смесью ПГМГ

с диметилбензилалкиламмонием 5,0

Вода Остальное

Модификацию крахмала (катионного) проводят синергетической смесью дегидрацетовой соли полигексаметиленгуанидина с диметилбензилалкиламмонием при соотношении 1:1 путем добавления в емкость при приготовлении крахмального клейстера 4,5% смеси к абсолютно сухому крахмалу.

Полученная двухслойная бумага массой 100 г/м² может быть использована для изготовления изделий для упаковки продуктов. Бумага отличается высокими антимикробными и биоцидными свойствами.

В табл.2 представлены данные, подтверждающие оптимальность заявленных пределов содержания компонентов состава для изготовления бумаги.

В табл.3 представлены данные, подтверждающие оптимальное соотношение ПГМГ и Катамина АБ.

В табл.4 представлены физико-механические показатели бумаги.

Состав предназначен для изготовления бумаги и относится к области целлюлозно-бумажной промышленности. Состав содержит волокнистую составляющую, в качестве которой используют целлюлозу, древесную массу или макулатуру; проклеивающую составляющую, в качестве которой используют канифольный клей или алкилдимеркетен; наполнитель, в качестве которого используют каолин, двуокись титана или мел; крахмал, модифицированный биоцидной добавкой, в качестве которой используют синергетическую смесь полигексаметиленгуанидина с диметилбензилалкиламмонием при их соотношении (10-1):(1-10). Техническим результатом является улучшение показателей качества получаемой бумаги, в том числе антимикробной активности, а также упрощается и удешевляется процесс изготовления бумаги. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Состав для изготовления бумаги, включающий волокнистую составляющую, проклеивающую составляющую, наполнитель, крахмал, модифицированный биоцидной добавкой, и воду, отличающийся тем, что в качестве волокнистой составляющей используют целлюлозу, или древесную массу, или макулатуру, в качестве проклеивающей составляющей используют канифольный клей или алкилдимеркетен, в качестве наполнителя используют каолин, или двуокись титана, или мел, в качестве биоцидной добавки используют синергетическую смесь полигексаметиленгуанидина с диметилбензилалкиламмонием при соотношении (10-1):(1-10) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Волокнистая составляющая 65,0-75,0

Проклеивающая составляющая 0,05-5,00

Наполнитель 0,01-20,00

Крахмал, модифицированный

синергетической смесью

полигексаметиленгуанидина

с диметилбензилалкиламмонием 0,5-5,0

Вода Остальное