СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕШОЧНОЙ БУМАГИ И МЕШОЧНАЯ БУМАГА Российский патент 2009 года по МПК D21F11/00 D21H27/00 D21H27/10 D21H21/10 D21H17/29 D21H17/45 D21H17/68 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к способам изготовления мешочной бумаги, а также к мешочной бумаге с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Мешочная бумага должна обладать определенными свойствами, связанными с ее контактом с различными упакованными в мешок материалами и с необходимостью обеспечить прочность, влагопоглощение и другие характеристики бумаги, обеспечивающие хорошие эксплуатационные свойства.

Известен способ изготовления бумаги или картона, включающий приготовление целлюлозной суспензии, флокуляцию этой суспензии, дренирование суспензии на сетке с отливкой листа и последующую сушку (патент RU №2246566).

Недостатком данного способа и изготовленной бумаги и картона является недостаточная механическая прочность бумаги и картона при использовании их для изготовления мешков.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления крафт-бумаги, включающий обработку волокнистой массы путем размола при концентрации массы 28-40% и последующий размол при концентрации массы 3-6%, введение в волокнистую массу упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества в две стадии, первую из которых осуществляют введением указанного вещества в машинный бассейн, а вторую проводят введением указанного вещества в смесительный насос, последующий отлив бумажного полотна и его сушку. В соответствии с данным способом изготавливают мешочную бумагу (патент RU №2208079).

В патенте RU №2208079 высокая пористость достигается прежде всего за счет снижения интенсивности размола на стадии низкой концентрации. Это приводит к снижению механической прочности и TEA (энергия, потребляемая при растяжении образца), что особенно неприемлемо при изготовлении бумаги малой массы. Кроме того, в данном патенте на второй стадии предусматривается слишком большой расход флокулирующего и упрочняющего полимера, а отсутствие третьей стадии исключает получение макрофлокулированной массы с хорошей водоотдачей и удержанием.

Из упрочняющих веществ в описательной части патента RU №2208079 оговаривается лишь крахмал со степенью замещения 0,035, но при этом даже не указано, какой тип заместителя выбран - катионный или анионный, а в формуле в качестве упрочняющего вещества приведено лишь слово "крахмал". В то же время указаны преимущественные точки первой и второй дозировок: машинный бассейн и непосредственно в смесительный насос.

Авторы патента приводят экспериментальные сравнительные данные в таблице, из которой в целом следует, что если следовать патенту, то можно получить мешочную бумагу с высокими прочностными показателями и очень высокой воздухопроницаемостью, резко снизив расход энергии на стадиях размола низкой концентрации, но увеличив примерно в 2 раза расход крахмала как в машинный бассейн, так и в смесительный насос.

Высокая пористость позволяет не только уменьшить долю мелкой фракции волокон, забивающих поровое пространство при формовании, но и сохранить бумагообразующие волокна более длинными. Такая длинноволокнистая слаборазмолотая бумажная масса менее чувствительна к флокуляции полимерными флокулянтами, чем масса, содержащая много мелочи, а, с другой стороны, она образует менее прочное полотно с более плохим просветом и соответственно с крупными порами. Поэтому 5-7 кг/т крахмала в машинный бассейн - это компенсация потерь прочности за счет «отключения» низкоконцентрированного размола. Крахмал же, подаваемый в смесительный насос, выполняет роль «дворника», собирающего свободную мелочь на крупных волокнах.

Понятно, что использование размола низкой концентрации служит не только повышению механической прочности мешочной бумаги. Некоторое укорочение волокон ведет к повышению маломасштабной однородности бумажного полотна за счет уменьшения способности длиных волокон самопроизвольно образовывать большие сгустки-флокулы. Понятно также, что способность длинноволонистой массы к самопроизвольной флокуляции является препятствием на пути к снижению массы бумаги. Поэтому фактический отказ от размола при низкой концентрации - это большой недостаток данного патента. Кроме того, в данном патенте предусмотрены слишком большие расходы упрочняющих веществ. Большой расход крахмала сильно удорожает готовую продукцию. Более того, если это анионный крахмал, то необходимо дополнительно вводить сульфат алюминия и вести процесс производства бумаги в слабокислой среде при рН не выше 5,0, а для придания гидрофобности использовать агенты для кислой проклейки. Если же это не крахмал, а, например, катионный полиакриламид, который, как известно, тоже относится к распространенному упрочняющему веществу, то даже при минимальных дозировках согласно патенту суммарный расход упрочняющего агента должен быть 1% от массы абсолютно сухого вещества. Это очень дорогой вариант, не говоря о том, что он практически не приемлем.

С точки зрения авторов для получения прочной высокопористой бумаги или картона более перспективно решение, при котором комбинируется три фактора воздействия на бумажную массу: упрочняющий флокулирующий полимер, используемый в первой стадии дозирования, упрочняющий и флокулирующий полимер, используемый на второй стадии дозирования, и анионную дисперсию микрочастиц на третьей стадии.

При этом, несмотря на заявления авторов патента RU 2208079, нами установлено экспериментально, что при использовании такой технологии выбор упрочняющего полимера для дозировки, например, в машинный бассейн на первой стадии имеет важное значение как с точки зрения стоимости готового продукта, так и с точки зрения его потребительских свойств. Упрочняющий полимер должен иметь повышенную молекулярную массу и соотвественно вязкость. А на вторую стадию дозирования в отличие от патента RU 2208079 нами был использован полимер, обеспечивающий дополнительную флокуляцию.

Авторами было установлено, что если из вводимой в густую волокнистую массу оборотной воды удалить волокнистую фракцию, то последующая обработка полученной бумажной микрочастицами позволяет более стабильно получать необходимые потребительские свойства, в том числе воздухопроницаемость. Было также установлено, что для быстрого выхода на равновесные параметры технологии на второй стадии лучше использовать линейный полимер типа полиакриламида.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления мешочной бумаги, включающем обработку волокнистой массы путем размола при концентрации массы 28-40% и последующий размол при концентрации массы 3-6%, введение в волокнистую массу упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества в две стадии, первую из которых осуществляют введением указанного вещества в машинный бассейн, а вторую проводят введением указанного вещества в смесительный насос, последующий отлив бумажного полотна и его сушку, согласно изобретению последующий размол при концентрации 3-6% проводят при расходе энергии, составляющем 20-60 кВт/ч на тонну бумаги, а после второй стадии введения осуществляют третью стадию введения, которую проводят введением одного флокулирующего вещества перед напорным ящиком, при этом на первой стадии в качестве упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества используют катионный крахмал со степенью замещения 0,040-0,150 в количестве 0,1-1,2% от массы абсолютно сухого волокна или полиакриламид в количестве 0,1-0,5% от массы абсолютно сухого волокна и указанное вещество вводят в волокнистую массу за 5-120 минут до отлива бумажного полотна, а на второй стадии вводят упрочняющее и одновременно флокулирующее вещество в количестве 0,005-0,400% от массы абсолютно сухого волокна и указанное вещество вводят в волокнистую массу за 20-120 секунд до отлива бумажного полотна, а на третьей стадии в качестве флокулирующего вещества используют анионную дисперсию микрочастиц монтмориллонитовой глины и указанное вещество вводят в волокнистую массу в количестве 0,05-0,50% от массы абсолютно сухого волокна.

Перед второй стадией в волокнистую массу вводят оборотную воду, из которой предварительно удаляют волокнистую фракцию.

В качестве упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества на второй стадии введения указанного вещества используют катионный или анионный полиакриламид.

Мешочную бумагу изготавливают согласно данному способу.

Сущность изобретения иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

Мешочную бумагу изготавливают следующим образом: обрабатывают волокнистую массу путем размола в мельнице высокой концентрации при концентрации ее 28%, затем осуществляют последующий размол на дисковой мельнице при концентрации массы 4% и расходе энергии 20 кВт/ч на тонну бумаги. После этого в машинный бассейн в волокнистую массу вводят упрочняющее и одновременно флокулирующее вещество, в качестве которого используют катионный крахмал со степенью замещения 0,040 в количестве 1,2% от массы абсолютного сухого волокна за 5 минут до отлива бумажного полотна. В этом состоит первая стадия введения указанного вещества. Затем проводят вторую стадию введения указанного вещества в смесительный насос. Катионный крахмал берут со степенью замещения 0,05 в количестве 0,2% от массы абсолютного сухого волокна за 30 секунд до отлива бумажного полотна. Затем осуществляют третью стадию введения, на которой вводят перед напорным ящиком флокулирующее вещество - анионную дисперсию микрочастиц монтмориллонитовой глины (бентонит) в количестве 0,3% от массы абсолютного сухого волокна. Затем производят отлив бумажного полотна и его сушку по стандартной технологии с получением мешочной бумаги.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но размолу подвергают массу с концентрацией 40%, последующий размол производят при концентрации 3% и расходе энергии на этой стадии 40 кВт/ч на тонну бумаги. На первой стадии в качестве упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества вводят катионный полиакриламид в количестве 0,1% от массы абсолютного сухого волокна за 30 минут до отлива бумажного полотна. На второй стадии вводят катионный полиакриламид в количестве 0,400% от массы абсолютного сухого волокна за 120 секунд до отлива бумажного полотна, а на третьей стадии вводят дисперсию микрочастиц монтмориллонитовой глины (бентонит) в количестве 0,05% от массы абсолютного сухого волокна.

Пример 3.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, но размолу подвергают массу с концентрацией 30%, последующий размол производят при концентрации 6% и расходе энергии 60 кВт/ч на тонну бумаги. На первой стадии в качестве упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества вводят катионный крахмал со степенью замещения 0,150 в количестве 0,2% от массы абсолютного сухого волокна за 120 минут до отлива бумажного полотна. Перед второй стадией в волокнистую массу вводят оборотную воду, из которой предварительно удаляют волокнистую фракцию. На второй стадии вводят анионный полиакриламид в количестве 0,005% от массы абсолютного сухого волокна за 20 секунд до отлива бумажного полотна, а на третьей стадии вводят дисперсию микрочастиц монтмориллонитовой глины (бентонит) в количестве 0,5% от массы абсолютного сухого волокна.

ТаблицаПараметры технологии и свойства бумагиПо патенту RU №22080791231. Расход упрочняющего и флокулирующего агента на стадии 10,651,20,10,22. Расход упрочняющего и флокулирующего агента на стадии 20,50,40,40,0053. Расход микрочастиц на стадии 3-0,30,050,54. Расход электроэнергии при размоле на низкой концентрации, кВт.ч/т04040605. Концентрация оборотной воды, %0,0150,020,0210,0016. Водоотдача массы, с25182015Свойства бумаги    7. Масса бумаги, г/м²606060608. Воздухопроницаемость по Гарли, с4,74,54,34,29. Показатель поглощения энергии при растекании, TEA, Дж/г3,03,23,13,3

Использование данного изобретения позволяет получить следующие положительные результаты при производстве мешочной бумаги:

- меньший расход упрочняющих и флокулирующих полимеров на второй стадии;

- лучшая водоотдача массы на сетке бумагоделательной машины за счет введения третьей стадии;

- лучшая водоотдача массы и воздухопроницаемость бумаги за счет очистки оборотной воды от взвешенных волокон.

Способ относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к способу изготовления мешочной бумаги, а также к мешочной бумаге с улучшенными эксплуатационными свойствами. Способ изготовления мешочной бумаги включает обработку волокнистой массы путем размола при концентрации массы 28-40% и последующий размол при концентрации массы 3-6%. Введение в волокнистую массу упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества в две стадии. Затем осуществляют последующий отлив бумажного полотна и его сушку. Последующий размол при концентрации 3-6% проводят при расходе энергии, составляющем 20-60 кВт/ч на тонну бумаги. После второй стадии введения осуществляют третью стадию введения, которую проводят введением одного флокулирующего вещества перед напорным ящиком. При этом на первой стадии в качестве упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества используют катионный крахмал со степенью замещения 0,040-0,150 в количестве 0,1-1,2% от массы абсолютно сухого волокна или полиакриламид в количестве 0,1-0,5% от массы абсолютно сухого волокна. Указанное вещество вводят в волокнистую массу за 5-120 минут до отлива бумажного полотна. На второй стадии вводят упрочняющее и одновременно флокулирующее вещество в количестве 0,005-0,400% от массы абсолютно сухого волокна. Указанное вещество вводят в волокнистую массу за 20-120 секунд до отлива бумажного полотна. На третьей стадии в качестве флокулирующего вещества используют анионную дисперсию микрочастиц монтмориллонитовой глины. Указанное вещество вводят в волокнистую массу в количестве 0,05-0,50% от массы абсолютно сухого волокна. Мешочную бумагу изготавливают согласно предлагаемому способу. Техническим результатом является снижение расхода упрочняющих и флоккулирующих полимеров, улучшение водоотдачи массы на сетке бумагоделательной машины и потребительских свойств бумаги, в том числе и воздухопроницаемости бумаги. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления мешочной бумаги, включающий обработку волокнистой массы путем размола при концентрации массы 28-40% и последующий размол при концентрации массы 3-6%, введение в волокнистую массу упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества в две стадии, первую из которых осуществляют введением указанного вещества в машинный бассейн, а вторую проводят введением указанного вещества в смесительный насос, последующий отлив бумажного полотна и его сушку, отличающийся тем, что последующий размол при концентрации 3-6% проводят при расходе энергии, составляющем 20-60 кВт/ч на тонну бумаги, а после второй стадии введения осуществляют третью стадию введения, которую проводят введением одного флокулирующего вещества перед напорным ящиком, при этом на первой стадии в качестве упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества используют катионный крахмал со степенью замещения 0,040-0,150 в количестве 0,1-1,2% от массы абсолютно сухого волокна или полиакриламид в количестве 0,1-0,5% от массы абсолютно сухого волокна и указанное вещество вводят в волокнистую массу за 5-120 мин до отлива бумажного полотна, а на второй стадии вводят упрочняющее и одновременно флокулирующее вещество в количестве 0,005-0,400% от массы абсолютно сухого волокна и указанное вещество вводят в волокнистую массу за 20-120 с до отлива бумажного полотна, а на третьей стадии в качестве флокулирующего вещества используют анионную дисперсию микрочастиц монтмориллонитовой глины и указанное вещество вводят в волокнистую массу в количестве 0,05-0,50% от массы абсолютно сухого волокна.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед второй стадией в волокнистую массу вводят оборотную воду, из которой предварительно удаляют волокнистую фракцию.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве упрочняющего и одновременно флокулирующего вещества на второй стадии введения указанного вещества используют катионный или анионный полиакриламид.4. Мешочная бумага, изготовленная согласно способу по любому из пп.1-3.