Область техники
Изобретение относится к способу изготовления картона для упаковки жидкостей, а также к способу, посредством которого можно улучшить свойства картонов такого назначения, в частности их сопротивление прониканию жидкости.
Уровень техники
Применение перуксусной кислоты для отбелки модификаций целлюлозы известно, например, из патентной публикации Японии JP 57-21591. Способы отбелки такого типа имеют своей целью удаление лигнина из волокнистой массы, и в этом случае речь не идет о каком-либо намерении модифицировать поверхность волокна для процесса проклейки, как это имеет место в случае описанного далее способа согласно настоящему изобретению.
Из патентной заявки Финляндии FI 974575 известен способ отбелки модификаций целлюлозы, содержащий после отбелки этап, на котором перуксусную кислоту применяют в присутствии соединения щелочноземельного металла. Специфическое назначение этого этапа заключается в улучшении степени белизны волокнистой массы.
В патентной публикации Финляндии FI 104339 описывается способ, в котором беленую массу (целлюлозу) модифицируют перуксусной кислотой перед проклейкой нейтральным клеем. Способ относится к процессу изготовления высокосортной бумаги, в ходе которого беленую целлюлозу после обработки перуксусной кислотой вводят в процесс изготовления бумаги с применением нейтрального клея. В способе, описанном в этой публикации, подлежащую обработке волокнистую массу необходимо отбелить (степень белизны более 85% ISO и число каппа меньше 4). Таким образом, публикация Fl 104339 относится к способу, в котором перед обработкой перуксусной кислотой лигнин удаляют из обрабатываемой волокнистой массы. Как будет описано далее, в способе согласно настоящему изобретению волокнистая масса, подлежащая обработке, содержит значительное количество лигнина, и проклейку проводят с проклеивающим составом, содержащим смоляной клей.
В публикации Tappi (Technical Association of Pulp and Paper Industry, Техническая ассоциация целлюлозно-бумажной промышленности) 2/1965, Vol.48, №2 (Paper Bleaching - A New Process, W.H.Rapson et al.) описывается способ отбелки бумаги, в том числе перуксусной кислотой. Этот способ имеет своей целью увеличение степени белизны бумажного продукта. В описанном способе перуксусную кислоту применяют в весьма существенных количествах. Например, приведенная на стр.68 во втором параграфе доза составляет приблизительно 1,2-2,5% (т.е. 12-25 кг на тонну волокнистой массы). Такая доза может растворить значительное количество лигнина и других продуктов волокнистой массы, тем самым резко нарушая процесс изготовления бумаги.
Применение перкислот в качестве биоцидов известно, например, из публикации Kemia-Kemi, №3 (1995), Jyri Maunuksela, Mikrobien torjunta peretikkahapolla (Microbe Prevention with Peracetic Acid), pp.242-244. Такой способ имеет своей целью только разрушение популяций микробов в бумагоделательной машине. Самоочевидно, что перуксусная кислота, известная как эффективный биоцид, при условии ее присутствия в достаточном количестве ингибирует активность микробов в циркулирующей воде. В способе, описанном в указанной публикации, применяют так называемую равновесную перуксусную кислоту, которая содержит значительные количества свободной уксусной кислоты и свободной перекиси водорода. Эти компоненты, присутствуя в перуксусной кислоте, могут препятствовать процессу изготовления бумаги.
Для применения при отбелке модификаций древесной массы описаны также активаторы, вместе с перекисью водорода производящие перкислоты. Такой способ описан, например, в публикации Appita Journal Vol.51, №4, pp.306-310 (C. Leduc et al.). Целью способа является увеличение степени белизны волокнистой массы. При этом он имеет недостаток, заключающийся в существенно увеличенных дозах химических препаратов.
Предлагались также отбеливающие способы на основе перкислоты, имеющие своей целью увеличение степени белизны волокнистой массы по сравнению с обычными способами отбелки. Такой способ описан, например, в публикации Pulp and Paper Magazine of Canada, Convention Issue, 1972, pp.123-131 и в номере 3/1968, pp.51-60 этого же журнала. Примененные в этих способах дозы перкислоты очень велики, составляя обычно 1% (т.е. 10 кг на тонну волокнистой массы), и, таким образом, они растворяют значительное количество лигнина с поверхностей волокон. Целью указанных способов является увеличение степени белизны волокнистой массы, т.е. отбелка.
Далее, из публикации международной заявки WO 00/77301 А1 известен способ улучшения непрозрачности древесной массы за счет добавления перкарбоновой кислоты к отбеливающему раствору, содержащему перекись водорода, или посредством проведения обработки перкарбоновой кислотой для древесной массы, беленой с перекисью водорода или дитионитом. С помощью такого способа производят бумагу с высокой непрозрачностью.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке способа изготовления картона для упаковки жидкостей, причем при реализации указанного способа у картона улучшается, в частности, сопротивление прониканию (СОП) жидкости. При производстве картонов такого назначения перечень важных параметров включает в себя так называемые СОП молочной кислоты и СОП перекиси, которые характеризуют проникание растворов молочной кислоты и перекиси в картон. С точки зрения пригодности такого картона существенно, чтобы жидкости не могли проникнуть в картон. Было обнаружено, что посредством обработки волокнистой массы, предназначенной для изготовления картона, небольшой дозой перкарбоновой кислоты и проведения после этого проклейки со смесью смоляного и нейтрального клеев можно в этом плане получить значительное улучшение. Существенным признаком изобретения является то, что поверхность волокон в волокнистой массе, предназначенной для изготовления картона, сначала модифицируют посредством обработки перкарбоновой кислотой, после чего проводят проклейку с указанным проклеивающим составом.
При проведении перкислотных обработок, известных из указанных выше публикаций, задачей главным образом было увеличение степени белизны или улучшение непрозрачности, а также, за счет применения перкислоты в качестве биоцида, ингибирование роста микробов. Изобретение в особенности относится к процедуре, в рамках которой в способе изготовления картона для упаковки жидкостей при подготовке проклейки применяют обработку перкарбоновой кислотой для модификации поверхности волокон в волокнистой массе, предназначенной для изготовления картона и содержащей лигнин.
Таким образом, согласно изобретению обеспечивается способ изготовления картона для упаковки жидкостей, в котором волокнистую массу, предназначенную для изготовления картона, обрабатывают перкарбоновой кислотой посредством добавления ее к волокнистой массе в количестве 0,5-5 кг на тонну сухой волокнистой массы в пересчете на 100-процентную концентрацию перкарбоновой кислоты, после чего или одновременно с указанной обработкой проводят проклейку с комбинацией смоляного и нейтрального клеев, а затем формирование картона.
Согласно изобретению проклейку с комбинацией смоляного и нейтрального клеев предпочтительно проводить после обработки перкарбоновой кислотой.
Для проклейки можно применять смесь смоляного и нейтрального клеев или их можно добавлять к волокнистой массе по отдельности.
Примененной волокнистой массой, предназначенной для изготовления картона, может быть древесная масса, такая как размолотая древесина (SOW, PGW), рафинерная древесная масса (ТМР) или химико-механическая древесная масса (СТМР), а также небеленая целлюлоза или их смеси. Вместе с перечисленными выше модификациями волокнистой массы можно применять в виде смеси также разновидности целлюлозы, такие как крафт-целлюлоза. С точки зрения функциональных особенностей изобретения породы древесины, примененной для изготовления волокнистой массы, не являются существенным параметром.
Предпочтительная доза перкарбоновой кислоты составляет 1-3 кг на тонну волокнистой массы. Примененная кислота такого типа может быть любой перкарбоновой кислотой, обладающей умеренной растворимостью в воде. Было показано, что предпочтительными являются пермуравьиная, перуксусная и перпропионовая кислоты, а особо предпочтительными оказались не содержащие перекиси дистилляты, приготовленные из их равновесных растворов. Процесс приготовления перкарбоновой кислоты не затрагивает функциональных особенностей изобретения. В качестве такой кислоты можно применять растворы перкарбоновых кислот, очищенные посредством дистилляции или каким-либо другим образом, а также равновесные растворы этих кислот. Пригодны для применения также различные смеси перкарбоновых кислот. В одном из вариантов изобретения можно применять смесь перкарбоновой кислоты и неорганической перкислоты, такой как кислота Каро. В другом варианте изобретения перуксусную кислоту можно приготовить из перекиси водорода и активатора, такого какТАЭД (тетраацетилэтилендиамин).
В способе согласно изобретению для проклейки применяют комбинацию смоляного и нейтрального клеев. Смолой может быть смола или смола с усиливающим агентом. Нейтральный клей может быть алкилкетеновым димером (АКД), алкенилкетеновым димером, ангидридом алкенилянтарной кислоты или ангидридом алкилянтарной кислоты, причем предпочтительным из них является АКД. В зависимости от характера процесса количества клея и величину рН можно изменять, соответственно, в интервалах 1-10 кг на тонну сухой волокнистой массы и 3-11, предпочтительно 4-9. Смоляной и нейтральный клеи можно добавлять к волокнистой массе в виде смеси или по отдельности, а также в виде комбинированного клея. Дозированное соотношение смоляной клей/нейтральный клей можно варьировать в широком интервале, но предпочтительной пропорцией, исходя из массы, являются значения в интервале 9:1-1:9. Очевидно также, что момент процесса, в который добавляют клей, порядок, в котором добавляют другие химические препараты, или прочие рабочие параметры бумагоделательной машины не относятся к факторам, затрагивающим функциональные особенности изобретения. Для изобретения существенно, что смешанную волокнистую массу направляют в процесс изготовления картона после обработки перкарбоновой кислотой, причем в указанном процессе для проклейки применяют нейтральный клей, предпочтительно АКД, и смоляной клей.
Согласно изобретению процедуру можно также провести в такой форме, при которой часть волокнистой массы, предназначенной для изготовления картона, обрабатывают перкарбоновой кислотой, а затем эту обработанную массу комбинируют с такой же волокнистой массой, не прошедшей указанную обработку. После этого смешанную волокнистую массу подвергают проклейке. В этом случае, например, древесную массу можно обработать перкарбоновой кислотой и скомбинировать с целлюлозой, не обработанной таким образом.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения обработку перкарбоновой кислотой и/или этап проклейки проводят в присутствии агента, стабилизирующего указанную кислоту. Таким стабилизирующим агентом могут быть различные комплексообразующие агенты, такие как ДТПК (диэтилентриаминпентауксусная кислота) или ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота), а также фосфонаты, такие как DTPMPA, или М-бис-[(1,2-дикарбоксилэтокси)-этил]амин и М-трис-[(1,2-дикарбоксилэтокси)-этил]амин. В качестве стабилизирующего агента можно также применять соли щелочноземельных металлов, такие как соединения кальция, например ацетат кальция или карбонат кальция, и соединения магния, например сульфат магния, а также соединения алюминия, такие как квасцы. Комплексообразующие агенты также можно применять в форме их солей щелочноземельных металлов. Особо предпочтительный вариант осуществления способа согласно изобретению заключается в добавлении комплексообразующих агентов одновременно с проклеивающей смесью. Изобретение относится также к процедуре, в ходе которой содержащее алюминий соединение, такое как квасцы, добавляют к волокнистой массе или совместно с обработкой перкарбоновой кислотой, или после этого.
Консистенция и температура волокнистой массы, предназначенной для изготовления картона, на стадии добавления перкарбоновой кислоты могут составлять, соответственно, 0,1-40% и 20-100°С. Как указывалось выше, рН массы в зависимости от характера процесса может составлять 3-11, предпочтительно 4-9. Приемлемая длительность реакции составляет 1-300 мин в зависимости от характера процесса. Промежуток между обработкой перкарбоновой кислотой и проклейкой не влияет существенным образом на функциональные особенности изобретения; обе эти операции можно проводить одновременно.
Согласно изобретению дополнительно предлагается способ улучшения сопротивления картона для упаковки жидкостей прониканию жидкости. В этом способе при изготовлении картона волокнистую массу, предназначенную для его изготовления, обрабатывают перкарбоновой кислотой путем добавления ее к волокнистой массе в количестве 0,5-5 кг на тонну сухой волокнистой массы в пересчете на 100-процентную концентрацию перкарбоновой кислоты, после чего или одновременно с указанной обработкой проводят проклейку с комбинацией смоляного и нейтрального клеев.
В способах согласно изобретению назначением перкарбоновой кислоты не является отбелка волокнистой массы; оно заключается в модифицировании поверхности волокон до надлежащего состояния перед проклейкой. После этого смешанную волокнистую массу подвергают проклейке надлежащим проклеивающим составом, содержащим смоляной и нейтральный клеи, предпочтительно АКД. Кроме улучшения результата проклейки применение перкарбоновой кислоты понижает активность микробов в бумагоделательной машине и уменьшает запах картона.
Из-за того, что согласно изобретению величина дозы перкарбоновой кислоты невелика, эта кислота не растворяет лигнин и другие вещества волокнистой массы и вследствие этого не влияет на процесс изготовления картона. Особые преимущества обеспечивает применение растворов перкарбоновых кислот, очищенных таким образом, чтобы они содержали только требуемое количество указанных кислот и воду. В этом случае добавление перкарбоновых кислот не воздействует существенным образом на рН массы, и в процессе не будет избытка (COD). Специфическим отличием изобретения от известных способов на основе перкислот является тот факт, что задача, на решение которой оно направлено, заключается не в увеличении степени белизны, а в повышении эффективности проклейки, в результате чего уменьшится проникание жидкостей в картон.
Способ согласно изобретению не является отбеливающим, и химические препараты, примененные в реальной отбелке волокнистой массы, не оказывают какого-либо воздействия на функциональные особенности способа. Древесную массу можно отбеливать дитионитом, перекисью, обоими этими веществами; кроме того, она может быть полностью небеленой. Хелатирующие или какие-либо другие вспомогательные агенты, примененные при приготовлении волокнистой массы, также не влияют на функциональные характеристики изобретения.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Далее изобретение описывается более подробно с помощью примеров. В настоящем описании проценты являются масс. процентами, если нет других специальных указаний.
Пример 1
Древесную массу СТМР до проведения проклейки обработали перпропионовой кислотой (ППК). Примененную перпропионовую кислоту приготовили посредством дистилляции равновесного раствора указанной кислоты; при этом раствор не содержал значительных количеств свободных перекиси или пропионовой кислоты. Смесь древесной массы СТМР и небеленой крафт-целлюлозы древесины мягких пород подвергли проклейке с системой смола-АКД (контрольный вариант, Контр.) и с комбинированным клеем (Комб.). Для листов определили СОП молочной кислоты (МК) и СОП перекиси; эти параметры характеризуют проникание растворов молочной кислоты и перекиси в лист. Полученные результаты показаны в Таблице 1.
Смешанная волокнистая масса: СТМР 40%, небеленая крафт-целлюлоза древесины мягких пород 60%.
Обработка ППК/СТМР: 60 мин, 60°С, консистенция 5%, доза ППК 3,3 кг на тонну волокнистой массы, рН 7,2.
Проклейка при консистенции 0,3%, масса листов 130 г/м2.
Контр. 5/3: квасцы 6,5 кг на тонну волокнистой массы + смоляной клей 5 кг на тонну волокнистой массы + Hydrores 360M (АКД) 3 кг на тонну волокнистой массы.
Комб. 5/3 (комбинированный клей): смоляной клей 5 кг на тонну волокнистой массы + АКД 3 кг на тонну волокнистой массы.
МК=СОП молочной кислоты, 1 час, 1% раствор молочной кислоты, комнатная температура.
H2O2=СОП перекиси, 10 мин, 35%, 70°С.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что обработка ППК однозначно улучшает СОП перекиси.
Пример 2
Древесную массу СТМР до проведения проклейки обработали перуксусной кислотой (ПУК). Примененную перуксусную кислоту приготовили посредством дистилляции равновесного раствора указанной кислоты; при этом раствор не содержал значительных количеств свободных перекиси или уксусной кислоты. Смесь древесной массы СТМР и небеленой волокнистой массы ЗД подвергли проклейке как с системой смола + АКД (контрольный вариант, Контр.), так и с комбинированными клеями (Комб.). Для проклеенных листов определили СОП молочной кислоты (МК) и СОП перекиси. Полученные результаты показаны в Таблице 2.
МК=СОП молочной кислоты. Н202=СОП перекиси.
(1): смешанная волокнистая масса: СТМР 50% и небеленая волокнистая масса SA 50%.
Обработка ПУК/СТМР: 60 мин, 60°С, консистенция 5%, доза ПУК 3 кг на тонну, рН 7.
Проклейка при консистенции 0,3%, масса листов 130 г/м2.
Контр. 4,2/2,5: квасцы 5,5 кг на тонну волокнистой массы + смоляной клей 4,2 кг на тонну волокнистой массы + АКД 2,5 кг на тонну волокнистой массы.
(2): смешанная волокнистая масса: СТМР 40% и небеленая волокнистая масса SA 60%.
Обработка ПУК/СТМР: 60 мин, 60°С, консистенция 5%, доза ПУК 3 кг на тонну, рН 7,2.
Проклейка при консистенции 0,3%, масса листов 130 г/м2.
Комб. 5/3 (комбинированный клей): смоляной клей 5 кг на тонну волокнистой массы + АКД 3 кг на тонну волокнистой массы.
(3): смешанная волокнистая масса: СТМР 40%, небеленая волокнистая масса
SA 30%, отходы 30%.
Обработка ПУК/СТМР: 5 мин, 80°С, консистенция 3%, доза ПУК 3 кг на тонну. Проклейка при консистенции 0,3%, масса листов 130 г/м2. Комб. 1/3 (комбинированный клей): смола 1,4 кг на тонну + АКД 4,1 кг на тонну. Из полученных результатов можно сделать вывод, что за счет обработки ПУК особенно хорошо улучшается СОП перекиси.
Пример 3
Небеленую крафт-целлюлозу древесины мягких пород до проведения проклейки обработали перуксусной кислотой (ПУК). Волокнистую массу подвергли проклейке с системой смола + АКД. Для листов определили СОП молочной кислоты (МК) и СОП перекиси. Полученные результаты показаны в Таблице 3.
Волокнистая масса: небеленая крафт-целлюлоза древесины мягких пород. Обработка ПУК: 10 мин, 60°С, консистенция 5%, доза ПУК 3 кг на тонну, рН 7.
Проклейка при консистенции 0,3%, масса листов 130 г/м2.
Контр. 4/0,8: квасцы 4,8 кг на тонну + смола 4 кг на тонну + АКД 0,8 кг на тонну.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что в случае с крафт-целлюлозой древесины мягких пород при обработке ПУК улучшается СОП перекиси.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КАРТОН ДЛЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ | 2001 |
|
RU2261948C2 |
Картон для плоских слоёв гофрированного картона и способ его изготовления | 2021 |
|
RU2765450C1 |
Способ изготовления картона для упаковки молочных продуктов | 1988 |
|
SU1795994A3 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРТОНА С ПОКРЫТИЕМ ДЛЯ УПАКОВКИ ЖИДКОСТЕЙ | 1998 |
|
RU2190717C1 |
КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА | 2008 |
|
RU2439233C2 |
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ВОДООТТАЛКИВАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ГОФРИРОВАННЫЙ КАРТОН | 2013 |
|
RU2551489C2 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ | 2017 |
|
RU2730144C2 |
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, БУМАГИ И КАРТОНА | 2007 |
|
RU2424388C2 |
Способ проклейки волокнистых материалов в массе | 1989 |
|
SU1714015A1 |
СОСТАВ ДЛЯ ПРОКЛЕЙКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1992 |
|
RU2023101C1 |
Способы касаются изготовления картона для упаковки жидкостей. Волокнистую массу, предназначенную для приготовления картона, обрабатывают перкарбоновой кислотой в количестве 0,5-5 кг на тонну сухой волокнистой массы в пересчете на 100-процентную концентрацию перкарбоновой кислоты. После чего или одновременно с указанной обработкой, комбинируя смоляной и нейтральный клеи, проводят проклейку, за которой следует формирование картона. Техническим результатом является уменьшение влагопроницаемости и улучшение качества проклейки картона. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 табл.
US 4927496 А, 22.05.1990 | |||
US 5456800 A1, 10.10.1995 | |||
Способ изготовления картона для упаковки молочных продуктов | 1988 |
|
SU1795994A3 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОКЛЕЕННОЙ БУМАГИ, БУМАЖНОГО КАРТОНА, КАРТОНА И ПОДОБНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ВОЛОКНА И ВОДНАЯ ДИСПЕРСИЯ ПРОКЛЕИВАЮЩИХ АГЕНТОВ | 1995 |
|
RU2097464C1 |
Способ проклейки массы при получении картонов | 1949 |
|
SU86413A1 |
Авторы
Даты
2007-07-27—Публикация
2002-12-19—Подача