СПОСОБ ВВЕДЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ В БУМАГУ Российский патент 2011 года по МПК D21F11/00 D21H17/69 D21H17/25 D21H17/28 D21H21/10 D21H21/14 D21H21/20 D21H23/02 D21H27/00 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначено для использования в производстве печатных видов бумаги аэродинамическим способом формования с целью повышения индекса прочности бумаги, увеличения удержания наполнителя в полотне бумаги и улучшения оптических свойств бумаги.

Известен способ получения бумаги, включающий введение в суспензию целлюлозных волокон наполнителя (каолина), обработанного поливиниловым спиртом (ПВС) при массовом соотношении каолина и ПВС 100:(3,5-5,0), отлив папки, сушку ее и разделение на волокна в потоке воздуха с образованием аэровзвеси. Аэровзвесь формуют на сетку в виде волокнистого слоя, уплотняют его между двух увлажненных водой сукон, прессуют и подвергают термообработке (авторское свидетельство СССР №1242551, кл. D21H 5/26).

Указанный способ имеет ряд недостатков: в процессе подготовки аэровзвеси волокон с наполнителем отливают и сушат целлюлозосодержащую папку. В результате дополнительной сушки бумагообразующие свойства природных волокон ухудшаются. Другим недостатком данного способа является необходимость повторного разволокнения целлюлозной папки.

Известен способ изготовления бумаги, включающий размол волокна, обработку наполнителя (каолина) водным раствором арабиногалактана до содержания его 20-30% от массы каолина, сушку модифицированного наполнителя, введение его в аэровзвесь волокон в количестве 20-30% от массы абсолютно сухого волокна, формование бумажного полотна, прессование его и сушку (авторское свидетельство СССР №1548302, кл. D21H 17/63, D21H 23/00, D21H 27/00, 1988). В представленном способе модифицированный наполнитель сушится, что приводит к частичной потере активных центров взаимодействия арабиногалактана с целлюлозными волокнами в сформованном слое.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является аэродинамический способ изготовления бумаги для глубокой печати (патент RU 2100508, D21H 27/00, 27/10, D21F 11/00, D21B 1/00, опубл. 08.12.94, пример 4 - прототип), включающий увлажнение листовой целлюлозы до влажности 50% мас. раствором полиакриламида концентрацией 0.1% мас., диспергирование целлюлозы до образования волокнистой аэровзвеси, смешение аэровзвеси волокон целлюлозы с аэровзвесью наполнителя, обработанного канифольным клеем в количестве 0.5 мас.%, формование бумажного полотна, его увлажнение водой, прессование и сушку.

Известный способ имеет ряд недостатков. Наполнитель не обладает способностью связываться с целлюлозными волокнами, удержание наполнителя в волокнистом слое составляет не более 80%. Прочностные показатели сформованной бумаги невысоки.

Цель изобретения - повышение показателя индекса прочности бумаги, изготовленной аэродинамическим способом, и увеличение удержания наполнителя в листе бумаги.

Поставленная цель достигается тем, что увлажнение листовой целлюлозы до влажности 50% перед разволокнением производится в процессе нанесения на поверхность целлюлозной папки пасты, состоящей из раствора карбоксиметилцеллюлозы и наполнителя, а сформованное бумажное полотно увлажняется раствором крахмала.

Мел, модифицированный раствором карбоксиметилцеллюлозы, в виде пасты наносят на поверхность листовой целлюлозы. Консистенция пасты позволяет увлажнить папку до влажности 48-50%. Полученный полуфабрикат подают в устройство для разволокнения папки (диспергатор), влагонасыщенную смесь природных волокон с наполнителем формуют на сетке, сформованный волокнистый слой увлажняют раствором крахмала, прессуют между двух сукон и сушат.

В качестве наполнителя используют природный или осажденный мел, каолин, целлюлозосодержащим материалом может являться хвойная или лиственная целлюлозы, древесная масса, термомеханическая масса в виде воздушно-сухой папки.

Для увеличения степени удержания в бумаге мелкозернистых частиц мела его модифицируют раствором натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (NaKMЦ,). Мел при интенсивном перемешивании добавляют в водный раствор NаКМЦ концентрацией 0,5-1.0% до получения пастообразной массы при массовом соотношении мела и NaKMЦ 100:1-2. Пастообразная масса содержит 30-35% сухого вещества.

При аэродинамическом формовании бумаги из влагонасыщенных природных волокон и наполнителя целлюлозосодержащий полуфабрикат в виде воздушно-сухих листов целлюлозы увлажняют до влажности 48-50% пастой модифицированного наполнителя. Пасту наносят шабером из расчета 0.5 г мела на 1 г сухого волокна. Для изготовления бумаги с содержанием золы 10, 20, 30% необходимое количество обработанного пастой полуфабриката вводят в диспергатор вместе с целлюлозной папкой влажностью 50%. Например, для получения бумаги с содержанием наполнителя 10% берут 20 частей обработанного пастой полуфабриката, который состоит из 10 г мела и 20 г волокна, и 70 частей исходного полуфабриката.

Сформованное на сетке бумажное полотно увлажняют раствором крахмала концентрацией 0,7-1,3%, прессуют и сушат.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Наполнитель обрабатывают раствором натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы при тщательном перемешивании до образования однородной массы в виде пасты. На 100 мас. частей наполнителя берут 230 мас. частей воды и 0.5 (контрольный опыт); 1.0; 2.0; 2.5 (контрольный опыт) мас. частей NаКМЦ.

На поверхность листа воздушно-сухой хвойной целлюлозы шабером наносят слой модифицированного мела в виде пасты. Влажность листовой целлюлозы повышается до 48-50%. Из полученной композиции в диспергаторе образуется влагонасыщенная аэровзвесь волокон с наполнителем, из которой на формующей сетке образуется волокнистый слой. Волокнистый слой увлажняют между двух сукон раствором крахмала концентрацией 0.7-1.3%, прессуют и сушат. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. Способ осуществляют по примеру 1, но продукт взаимодействия осажденного мела с раствором натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы подвергают сушке и измельчают. Полученный порошок вводят в диспергатор при аэроформовании волокнистого слоя на формующей сетке. Количество модифицированного мела, подаваемого в диспергатор в виде порошка, составляет 10-30% от массы воздушно-сухих целлюлозных волокон. Сформованный волокнистый слой массой 60-100 г/кв. м увлажняют раствором крахмала концентрацией 0.7-1.3% между двух сукон до влажности 50%, прессуют и сушат. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3. Модифицированный мел в виде пасты наносят шабером на поверхность листа хвойного полуфабриката из расчета 1 часть мас. мела на 2 части мас. волокна. Лиственную целлюлозную папку увлажняют водой до влажности 48-50%.

Волокнистый слой формуют из смеси хвойной и лиственной целлюлоз в соотношении 30:70. Содержание наполнителя в листе бумаги составляет 10-15%.

Для получения зольности бумаги выше 15% необходимо нанести пасту дополнительно на часть лиственного полуфабриката. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4. Бумагу изготавливают по способу-прототипу.

Исходную листовую целлюлозу увлажняют водой до 50%, содержащей полиакриламид в количестве 0,1% мас. Целлюлозу измельчают и в виде аэровзвеси смешивают с наполнителем, обработанным канифольным клеем в количестве 0,5% мас. и коагулянтом. Формуют слой, перед прессованием увлажняют полотно бумаги водой и сушат.

Сравнительные испытания образцов бумаги, полученных по предлагаемому способу и способу-прототипу (пример 4), приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ по сравнению со способом-прототипом позволяет повысить индекс прочности бумаги на 13-20% при снижении веса метра квадратного листа и увеличить удержание частиц наполнителя в бумаге с 80 до 98% при использовании наполнителя в виде модифицированной пасты. Для всех опытных образцов определены основные показатели, характеризующие оптические свойства бумаги: белизна и непрозрачность по стандартам ISO 2469-77 и ISO 2471-77. Степень белизны составила 86-88%, непрозрачность 84-88%. Степень проклейки образцов бумаги находится в пределах 1.0-2.0 мм.

Способ предназначен для изготовления бумаги аэродинамическим способом и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает увлажнение целлюлозной папки водным раствором натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (NaKМЦ), входящей в состав пасты из наполнителя (мела), смешанного с раствором NaKMЦ при соотношении наполнителя к NaKMЦ, равном 100:(1-2). Получение из нее влагонасыщенной аэровзвеси волокон с наполнителем, вводимым в виде порошка. Образование волокнистого слоя на формующей сетке. Увлажнение волокнистого слоя между двух сукон, прессование и сушка полотна бумаги. Наполнитель вводят в виде пасты, содержащей 30% сухого вещества. Увлажнение волокнистого слоя перед прессованием проводят раствором крахмала концентрацией 0,7-1,3%. Техническим результатом является повышение удержания наполнителя в бумаге при одновременном увеличении индекса прочности бумаги. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ введения наполнителя в бумагу при аэродинамическом методе формования, включающий увлажнение целлюлозной папки до влажности 50%, получение влагонасыщенной аэровзвеси волокон с наполнителем, образование волокнистого слоя на формующей сетке, увлажнение волокнистого слоя между двух сукон, прессование и сушку полотна бумаги, отличающийся тем, что увлажнение целлюлозной папки до влажности 48-50% осуществляют за счет водного раствора натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (NаКМЦ), входящей в состав пасты из наполнителя-мела, смешанного с раствором NaKMЦ, в соотношении мела к NаКМЦ=100:(1-2).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наполнитель вводят в виде пасты, содержащей 30% сухого вещества.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что увлажнение волокнистого слоя перед прессованием проводят раствором крахмала концентрацией 0,7-1,3%.