ЛИСТОВОЙ ВОЛОКНИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ГОФРИРОВАНИЯ И ТАРА ИЗ НЕГО Российский патент 2009 года по МПК D21F11/12 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к изготовлению картона и бумаги для гофрирования и/или плоских слоев для гофрированного картона, а также тары из них, например гофроящиков.

Известные композиции листового волокнистого материала включают волокнистый материал и проклеивающее вещество. При этом для удержания и фиксирования клеевых частиц на волокне дополнительно используют также осадители, коагулянты, флокулянты и т.п. Так, известен листовой волокнистый материал для изготовления картона, содержащий целлюлозу сульфитную, проклеивающее вещество на основе нефтеполимерной смолы и осадитель [1]. Известен также листовой волокнистый материал преимущественно для гофрирования, содержащий в качестве волокнистого материала целлюлозу, в качестве проклеивающего вещества канифольный клей, а также глинозем и осадитель, в качестве которого используют продукт полимеризации 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата в присутствии оксипропилтретбутилпероксида [2].

Однако известные составы бумаги сложны в изготовлении, т.к. требуют большого расхода проклеивающих веществ, осадителей, коагулянтов и флокулянтов, которые также могут быть небезопасны для окружающей среды.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является листовой волокнистый материал преимущественно для гофрирования, содержащий макулатуру, полуфабрикат высокого выхода и покрытие, нанесенное в клеильном прессе. В качестве макулатуры используют макулатуру от использования гофроящиков и отходов гофропроизводств (МС-6), а в качестве полуфабриката используют химико-термомеханическую древесную массу из смеси березы и осины со степенью помола 40-50°ШР, полученную путем двухстадийной химической обработки раствором едкого натра (NaOH) с одновременной пропаркой в шнековом аппарате сначала при температуре 100-120°С, а затем при температуре 150-160°С. В качестве покрытия используют катионный кукурузный или картофельный крахмал или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы. Тару выполняют по стандартной технологии путем чередования склеенных между собой плоских и гофрированных слоев листового волокнистого материала указанного состава [3].

Известный листовой волокнистый материал обладает высокими показателями прочности и жесткости, однако такой материал недостаточно технологичен, т.к. требует нанесения клеевого покрытия на основу.

Задачей настоящего изобретения является повышение технологичности листового волокнистого материала для гофрирования с высокими прочностными и жесткостными свойствами, а также тары, полученной с его использованием, за счет уменьшения числа используемых реагентов, и повышение доступности указанного материала и тары из него за счет расширения сырьевой базы для их изготовления.

Новый технический результат достигается тем, что в листовом волокнистом материале для изготовления преимущественно гофрированного картона, содержащем макулатуру и полуфабрикат высокого выхода, в качестве полуфабриката высокого выхода используют хвойную целлюлозу с выходом целлюлозного волокна 60-65% со степенью делигнификации 75-95 единиц Каппа, полученную путем Mg-бисульфитной варки хвойной древесной щепы при начальной рН варочного раствора 4,5-5,0 с выдерживанием в течение 1 часа при температуре заварки, при 140°С и при температуре собственно варки, обработкой полученной целлюлозы 10%-ным раствором Mg(OH)₂ и последующим размолом в две ступени до степени помола 13-15°ШР, компоненты используют со степенью помола 45-55°ШР при следующем соотношении, мас.%:

макулатура 35-75 целлюлоза хвойная 25-65

При этом в качестве хвойной древесной щепы используют смесь щепы сосны и ели с содержанием ели не менее 30 мас.%. Тару выполняют с использованием листового волокнистого материала указанного состава.

Бисульфитная варка при указанных параметрах позволяет перерабатывать различные породы древесины, в том числе и с высоким содержанием смолистых веществ, например сосновую. В процессе химической обработки из древесины частично удаляются инкрустирующие вещества, в частности лигнин, до относительно низкой степени делигнификации 75-95 единиц Каппа. При этом волокна древесной ткани набухают и становятся пластичными, но еще остаются связанными межклеточным веществом. При последующем двухступенчатом размоле происходит сначала разделение древесной ткани на пучки, а затем разделение пучков на волокна и рубка. Полученные волокна характеризуются высокими механическими свойствами, особенно жесткостными. Кроме того, относительно высокое содержание смолистых веществ обеспечивает требуемую впитываемость бумаги без введения проклеивающих веществ.

Листовой волокнистый материал преимущественно для гофрирования состоит из волокнистых компонентов со степенью помола 45-55°ШР, включающий макулатуру и хвойную целлюлозу с выходом 60-65% со степенью делигнификации 75-95 единиц Каппа при следующем соотношении компонентов:

макулатура 35-75 целлюлоза хвойная 25-65

Материал изготавливают следующим образом.

Целлюлозу хвойную со степенью делигнификации 75-95 единиц Каппа с выходом 60-65% получают из древесной щепы, например из смеси щепы сосны и ели с содержанием ели не менее 30%. Щепу загружают в котлы, например с циркуляционно-подогревательным устройством, закачивают раствор бисульфита магния (Mg(HSO₃)₂) с концентрацией 3,3-3,5% всей SO₂ и концентрацией магниевого основания (Mg(OH)₂) 0,9-1,15% и при начальном рН 4,5-5,0 осуществляют ступенчатый нагрев до конечной температуры 160°С, при которой происходит собственно варка древесины. При этом сначала щепу заваривают, т.е. нагревают до температуры 100-105°С, и выдерживают при данной температуре в течение 1 часа. Далее при достижении температуры 140°С щепу выдерживают в течение 1 часа и затем производят нагрев щепы до конечной температуры и варят в течение 1 часа с гидронадавливанием при давлении 6 кг/см². Сваренную щепу обрабатывают 10%-ным раствором магниевого основания (Mg(OH)₂) и затем размалывают, например на дисковых мельницах, в горячем состоянии в две ступени. Сначала при мягком режиме размола - при высокой концентрацией массы и большими зазорами между размалывающими дисками мельниц, а затем - при пониженной концентрации и малых зазорах между дисками, в результате чего происходит разделение пучков на волокна и частичная рубка до достижения степени помола 13-15°ШР. Концентрацию размолотой массы доводят до 1,5%, очищают, промывают от варочного щелока, например на трехступенчатой противоточной промывной установке, затем опять очищают, например на центробежных очистителях, сгущают до концентрации 4,0-5,0% и размалывают до степени помола 25-32°ШР. Макулатуру, например марок МС-5, 6, 7, подвергают роспуску, например в гидроразбивателях, до получения макулатурной массы с концентрацией не менее 2%, очищают и далее подвергают дороспуску, например на пульсационных мельницах, с последующим сортированием и сгущением до концентрации 3-4%, после чего размалывают до степени помола 25-35°ШР.

Полученную таким образом макулатурную массу смешивают с целлюлозой в количественном соотношении, мас.%:

макулатура 35-75 целлюлоза хвойная 25-65.

Полученную массу размалывают до степени помола 26-32°ШР, разбавляют регистровой водой до концентрации 0,5-0,8%, затем очищают, например в вихревых конических очистителях под давлением 3,0-3,5 кгс/см², и при помощи глинозема (сернокислый алюминий) с концентрацией 60-120 г/л поддерживают рН массы в пределах 5,5-7,0. Далее массу очищают, например сначала на конических очистителях под остаточным давлением 1,5-2,0 кгс/см², а затем сортируют на узлоуловителях закрытого типа. Подготовленную таким образом волокнистую массу под остаточным давлением 0,7-0,8 кгс/см² со степенью помола 45-55°°ШР подают на отлив в напорный ящик бумагоделательной или картоноделательной машины. Сформированный листовой волокнистый материал подвергают сушке и каландрированию, после чего разрезают на форматы и наматывают в рулоны. При изготовлении гофрированного картона рулоны листового волокнистого материала подают на гофрировальный агрегат, где материал подогревают, увлажняют и гофрируют на рифленых валах. На вершины гофров наносят клей, после чего гофрированный слой соединяют с плоским слоем и таким образом получают гофрированный картон с необходимым количеством слоев. Из готового картона, обычно, трехслойного или пятислойного, по стандартной технологии изготавливают тару, например гофроящики.

Пример 1. Листовой волокнистый материал, в частности бумагу для гофрирования массой 125 г/м², получают по вышеописанной технологии. При этом используют смесь древесной щепы сосны и ели с содержанием ели 30% и сосны 70%, варку щепы проводят в растворе бисульфита магния с концентрацией 3,5% общей SO₂ и содержанием магниевого основания (Mg(OH)₂) 0,9% при начальной рН варочного раствора 4,8, сваренную целлюлозу размалывают до степени помола 13°ШР, промывают, разбавляют массу до концентрации не более 1,5%, затем очищают, сгущают до концентрации не более 5,0% и размалывают до 27°ШР. Получают целлюлозу со степенью делигнификации 95 единиц Каппа и выходом 65%. Макулатуру марки МС-6 сначала подвергают роспуску до получения макулатурной массы с концентрацией 1,5%, затем дороспуску с последующим сортированием и сгущением до концентрации 3%, после чего размалывают до 25°ШР. Макулатурную массу в количестве 35 мас.% смешивают с целлюлозой в количестве 65 мас.% со степенью помола до 32°ШР, разбавляют водой до концентрации 0,8 кгс/см², очищают под давлением 3,5 кгс/см² и доводят рН до 6,5. Далее волокнистую массу очищают по вышеописанной технологии и со степенью помола помола 52°ШР подают на отлив в напорный ящик бумагоделательной машины.

Качественные показатели полученной бумаги приведены в таблице.

Пример 2. Бумагу массой 112 г/м² изготавливают согласно примеру 1, с той лишь разницей, что древесную щепу для варки целлюлозы берут с содержание сосны 68 мас.% и ели 32 мас.%, начальная рН варочного раствора 4,7, сваренную целлюлозу размалывают до 14°ШР. Получают целлюлозу со степенью делигнификации 90 единиц Каппа и выходом 63%. Макулатурную массу в количестве 40 мас.% смешивают с полученной целлюлозой в количестве 60 мас.%. Волокнистую массу подают на отлив бумаги со степенью помола 51°ШР.

Качественные показатели полученной гофрированной бумаги приведены в таблице.

Пример 3. Бумагу массой 100 г/м² изготавливают согласно примеру 1 с той лишь разницей, что древесную щепу для варки целлюлозы берут с содержание сосны 67 мас.% и ели - 33 масс.%, начальная рН варочного раствора 4,6. Получают целлюлозу со степенью делигнификации 85 единиц Каппа и выходом 62%. Макулатурную массу в количестве 45 мас.% смешивают с полученной целлюлозой в количестве 55 мас.%. На отлив подают волокнистый материал со степень помола 51°ШР.

Качественные показатели полученной гофрированной бумаги приведены в таблице.

Пример 4. Картон массой 150 г/м² получают по вышеописанной технологии с той лишь разницей, что древесную щепу для варки целлюлозы берут с содержанием сосны 68 мас.% и ели - 32 мас.%, начальная рН варочного раствора 4,6, сваренную целлюлозу размалывают до 14°ШР. Получают целлюлозу со степенью делигнификации 75 единиц Каппа и выходом 60%. Макулатурную массу в количестве 50 мас.% смешивают с полученной целлюлозой в количестве 50 мас.%. На отлив направляют массу со степенью помола 50°ШР.

Качественные показатели полученного картона приведены в таблице.

Пример 5. Картон массой 170 г/м² изготавливают согласно примеру 4, с той лишь разницей, что древесную щепу для варки целлюлозы берут с содержанием сосны 70 мас.% и ели - 30 мас.%, начальную рН варочного раствора доводят 4,5, сваренную целлюлозу размалывают до 15°ШР. Получают целлюлозу со степенью делигнификации 80 единиц Каппа и выходом 61%. Макулатурную массу в количестве 60 мас.% смешивают с полученной целлюлозой в количестве 40 мас.%. На отлив направляют смесь со степенью помола 45°ШР.

Качественные показатели изготовленного картона приведены в таблице.

Приведенные в таблице данные показывают, что предлагаемая бумага обладает высокими жесткостными характеристиками, такими как сопротивление торцевому и плоскостному сжатию, значения которых превышают установленные стандартами показатели. Высокие прочностные характеристики, такие как абсолютное сопротивление продавливанию, удельное сопротивление разрыву в машинном направлении и поверхностная впитываемость, также превышают установленные стандартом показатели. Картон гофрированный с приведенными показателями обеспечивает изготовление ящиков, которые несут нагрузку штабеля по высоте не менее 2 м без сминания, что гарантирует сохранность размещенной в них продукции при транспортировке и хранении. При этом состав бумаги или картона высокотехнологичен в изготовлении, не требует использования проклеивающих веществ, осадителей, коагулянтов и флокулянтов, расширяет ассортимент выпускаемой бумаги, картона и тары из них и доступен для изготовления, поскольку на долю сосновой древесины приходится около 26% площади лесов России и значительные площади в Белоруссии.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.с. СССР №926139.

2. Патент РФ №2042005.

3. Патент РФ №2233930.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к бумаге для гофрирования, а также таре, выполненной с ее использованием. Листовой волокнистый материал содержит макулатуру в количестве 35-75 мас.% и хвойную целлюлозу 25-65 мас.% с выходом целлюлозного волокна 60-65% со степенью делигнификации 75-95 единиц Каппа. Целлюлоза получена путем модифицированной Mg-бисульфитной варки смеси щепы сосны и ели с содержанием ели не менее 30 мас.%. Гофрированный картон получен путем склеивания гофрированных и плоских слоев из бумаги указанного состава. Из готового картона, обычно трехслойного или пятислойного, изготавливают тару, например гофроящики. Высокое содержание смолистых веществ обеспечивает требуемую впитываемость бумаги без введения проклеивающих веществ. Листовой волокнистый материал и тара, полученная с его использованием, обладают высокими прочностными и жесткостными характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Листовой волокнистый материал для изготовления преимущественно гофрированного картона, содержащий макулатуру и полуфабрикат высокого выхода, отличающийся тем, что в качестве полуфабриката высокого выхода используют хвойную целлюлозу с выходом целлюлозного волокна 60-65% со степенью делигнификации 75-95 единиц Каппа, полученную путем Mg-бисульфитной варки хвойной древесной щепы при начальной рН варочного раствора 4,5-5,0 с выдерживанием в течение 1 ч при температуре заварки, при 140°С и при температуре собственно варки, обработкой полученной целлюлозы 10%-ным раствором Mg(OH)₂ и последующим размолом в две ступени до степени помола 13-15° ШР, компоненты используют со степенью помола 45-55°ШР при следующем соотношении, мас.%:
макулатура 35-75 целлюлоза хвойная 25-65

2. Листовой волокнистый материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве хвойной древесной щепы используют смесь щепы сосны и ели с содержанием ели не менее 30 мас.%.

3. Тара, отличающаяся тем, что она выполнена из листового волокнистого материала по п.1 или 2.