СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРОКЛЕИВАЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2018 года по МПК D21H17/16 D21H17/17 D21H17/24 D21H17/31 D21H21/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к изготовлению бумаги, а именно к стабилизированному проклеивающему составу для изготовления бумаги и к способу проклейки бумаги.

Уровень техники

Проклейка придает сетчатой структуре из натурального волокна гидрофобные свойства и, таким образом, предотвращает или уменьшает проникновение воды или других жидкостей на водной основе в бумагу. Проклейка предотвращает растекание и проступание на обратной стороне чернил или типографских красок. Волокна, которые используют для изготовления бумаги, имеют сильную тенденцию к взаимодействию с водой. Это свойство имеет важное значение для образования сильных межволоконных водородных связей, особенно во время сушки, а также является причиной того, что бумага теряет свою прочность при повторном смачивании. Высокая впитывающая способность имеет важное значение для некоторых сортов бумаги, например, бумаги для полотенец и носовых платков. Гофрированная бумага также должна впитывать в некоторой степени, чтобы надлежащим образом менять форму в процессе гофрирования. С другой стороны, указанные свойства являются недостатком для многих сортов бумаги, например бумаги для упаковки жидких продуктов, верхнего слоя гофрированного картона, писчей и типографской бумаги, а также большинства бумаг специального назначения. Поглощение воды и жидкости можно уменьшить путем добавления проклеивающих агентов в бумажную массу и/или путем нанесения проклеивающих агентов на поверхность бумаги.

С 1950-ых годов на рынке появились различные формы канифольной проклейки в виде пасты, диспергированных, концентрированных составов, проклейки с применением алкилкетендимера (AKD), проклейки с применением алкенилянтарного ангидрида (ASA) и полимеры, главным образом стирол-акрилатные и стирол-малеинатные, которые иногда называют полимерными проклеивающими агентами (PSAs). На сегодняшний день помимо крахмала для улучшения прочности бумаги и полимерных связующих для покрытия бумаги проклеивающие агенты представляют собой наиболее важные добавки при изготовлении бумаги для улучшения ее качества.

Для применения в изготовлении бумаги готовят эмульсию или дисперсию проклеивающего агента. Помимо других применений в изготовлении бумаги катионный крахмал обычно примененяют также в качестве стабилизатора эмульсий или дисперсий проклеивающего агента.

Чистый крахмал представляет собой белый порошок без вкуса и запаха, нерастворимый в холодной воде или спирте. Крахмал состоит из двух типов молекул: линейной и спиральной амилозы:

и разветвленного амилопектина:

В зависимости от вида растений, из которых он получен, крахмал обычно содержит от 20% до 25 масс. % амилозы и от 75% до 80 масс. % амилопектина.

Галактоманнаны представляют собой полисахариды, состоящие из маннозного скелета с галактозными боковыми группами. Сегмент галактоманнана с маннозным скелетом и ответвлением галактозной группы в верхней части показан ниже.

Неионные галактоманнаны, такие как гуаровая камедь, применяют в эмульсиях проклеивающего агента ASA в контролируемых условиях. Такие эмульсии ASA - гуаровая камедь подвергают различным видам обработки путем осаждения в роторе. Как правило, чем больше гуаровой камеди применяют в эмульсии, тем более стабильной является эмульсия. Применение дополнительного поверхностно-активного вещества приводит к еще меньшему осаждению и меньшему среднему размеру частиц эмульсии.

В патенте США 4606773 эмульсию проклеивающего агента типа алкенилянтарного ангидрида (ASA) получают путем применения катионного водорастворимого полимера и катионного крахмала в качестве эмульгаторов. В раскрытом способе водорастворимый полимер применяют в качестве эмульгирующей добавки. Катионно-модифицированный полимер, молекулярная масса которого составляет от 20000 до 750000, применяют в сочетании с водорастворимым катионным крахмалом, причем массовое отношение катионного крахмала к полимеру составляет от 75:25 до 25:75.

В заявке WO 2008/45828 А1 описан эфир ксилана, который может присутствовать в проклеивающей композиции. Эфиры получают путем взаимодействия ксилана с алифатической карбоновой кислотой с короткой цепью, такой как муравьиная, уксусная, пропионовая или масляная кислота.

При применении катионного крахмала для стабилизации ASA, как правило, применяют отношение крахмала к ASA составляющее от 1:1 до 4:1. Кроме того, применяемый крахмал также является важным источником питания. Поэтому для разработки более устойчивых решений на будущее весьма целесообразно разработать и применять проклеивающие агенты, содержащие в качестве эмульгаторов при изготовлении бумаги химические вещества на основе непищевого сырья.

Раскрытие сущности изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении состава стабильного проклеивающего агента для изготовления бумаги и бумажной продукции.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении состава проклеивающего агента, компоненты которого имеют непищевое происхождение, таким образом, состав проклеивающего агента будет характеризоваться лучшей устойчивостью при применении.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении более эффективного стабилизирующего агента для применения в проклеивающих составах.

В настоящем изобретении предложены модифицированные производные непищевых, антипитательных полисахаридов. Модифицированные полисахариды успешно применяют в качестве стабилизаторов в проклеивающих составах, которые особенно хорошо подходят для изготовления бумаги и бумажной продукции в соответствии с настоящим изобретением.

Обычно в качестве стабилизатора для проклеивающих агентов применяют крахмал. В настоящем изобретении предложена перспективная, более устойчивая альтернатива крахмалу, имеющая непищевое происхождение. Для технических целей целесообразно применять экологически безопасные биополимеры вместо ценного для питания крахмала.

Одним из преимуществ замены крахмала непищевым антипитательным полисахаридом является то, что больше крахмала становится доступным для пищевых целей.

Еще одним преимуществом способа и продукта согласно настоящему изобретению является то, что концентрация непищевых полисахаридов, необходимая для обеспечения требуемого стабилизирующего эффекта проклеивающего состава, заметно снижена по сравнению с концентрацией других стабилизаторов, при этом стабилизация улучшается. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением требуется значительно меньшее количество полисахаридов по сравнению, например, с необходимым количеством крахмала. Это обстоятельство может дополнительно снизить стоимость получения эмульсий проклеивающих агентов, и в результате также стоимость состава проклеивающего агента.

Еще одно преимущество в результате обеспечения требуемого стабилизирующего эффекта при применении меньшего количества стабилизирующего агента состоит в том, что возможно также сокращение количества химических веществ, необходимых для последующей переработки. При применении в качестве стабилизатора крахмал удерживается в бумаге не полностью. Неудерживаемый материал содержится в элюентах процесса изготовления бумаги. Таким образом, применение крахмала увеличивает органическую нагрузку на сточные воды, образующиеся в процессе изготовления бумаги. При применении модифицированных непищевых полисахаридов, ксилана или арабиногалактана в соответствии с настоящим изобретением необходимое количество стабилизатора значительно ниже, также снижается органическая нагрузка на сточные воды.

В настоящем изобретении предложен способ получения модифицированных непищевых полисахаридов, обеспечивающих улучшенную стабилизацию проклеивающего состава.

В настоящем изобретении также предложены стабилизированный проклеивающий состав и способ его получения. Кроме того, описано применение состава.

Краткое описание чертежей

На Фигуре 1 представлены результаты измерений гидрофобности Cobb60 для листов бумаги при применении ксилана, катионно заряженного GTAC, для стабилизации состава проклеивающего агента ASA.

На Фигуре 2 представлены результаты измерений гидрофобности Cobb60 для листов бумаги при применении арабиногалактана, катионно заряженного GTAC, для стабилизации состава проклеивающего агента ASA.

Подробное описание изобретения

Под непищевыми полисахаридами понимают полисахариды, которые невозможно употреблять в пищу. В отличие от крахмала непищевые полисахариды нельзя применять для пищевых целей.

Непищевые полисахариды включают неперевариваемые некрахмальные полисахариды (NSP), состоящие из длинных цепей повторяющихся глюкозных остатков. Однако в отличие от крахмалов глюкозные остатки в некрахмальных полисахаридах соединены бета-ацетальными связями. Ферменты не могут расщепить бета-ацетальную связь в желудочно-кишечном тракте. Некрахмальные полисахариды включают, например, целлюлозы, гемицеллюлозы, камеди, пектины, ксиланы, маннаны, глюканы и растительные клеи. Типичными некрахмальными полисахаридами, обнаруженными в пшенице, являются арабиноксиланы и целлюлоза. Предпочтительно непищевые полисахариды согласно настоящему изобретению выбирают из ксилана, арабиногалактана или их смесей.

В одном из вариантов реализации стабилизированный проклеивающий состав согласно настоящему изобретению содержит проклеивающий агент и модифицированный непищевой полисахарид, который представляет собой ксилан или арабиногалактан или их смеси.

Ксилан (номер CAS: 9014-63-5) является одним из примеров весьма сложных полисахаридов, обнаруженных в стенках растительных клеток и некоторых водорослях. Ксилан представляет собой полисахарид, состоящий из звеньев ксилозы, которая является пентозным сахаром. Ксиланы распространены почти так же широко, как целлюлоза, в стенках растительных клеток и содержат преимущественно звенья β-D-ксилозы, связанные как в целлюлозе. Формулу ксилана можно представить следующим образом:

где n - количество звеньев ксилозы.

Другим конкретным примером непищевого полисахарида является арабиногалактан. Арабиногалактан представляет собой биополимер, состоящий из арабинозы и моносахаридов галактозы. В природе встречаются два класса арабиногалактанов: растительный арабиногалактан и микробный арабиногалактан. Растительный арабиногалактан является основным компонентом многих смол, в том числе гуммиарабика и камеди гхатти. И арабиноза, и галактоза существуют только в фуранозной конфигурации. Пример структуры арабиногалактана представлен следующей формулой (5):

Арабиногалактан из древесины лиственницы (Larix laricina) состоит из d-гапактозы и I-арабинозы в молярном соотношении 6:1 с небольшими количествами d-глюкуроновой кислоты. Арабиногалактаны встречаются в различных растениях, но больше всего их содержится в Larix occidentalis (лиственница западная).

В одном аспекте настоящего изобретения предложен способ получения модифицированного непищевого полисахарида. Свойства непищевых полисахаридов могут быть модифицированы путем функционализации или получения производных за счет применения различных химических веществ. Свойства модифицированных полисахаридов, такие как гидрофобность и/или пластифицирование, можно дополнительно улучшить путем модификации группами сложных и/или простых эфиров в скелете гемицеллюлозы. В зависимости от типа заместителей, степени замещения, типа скелета, молекулярной массы остальной части скелета можно значительно изменить растворимость и теплотехнические свойства, а также улучшить дисперсионные свойства.

Предложенный способ включает модификацию непищевого полисахарида путем функционализации с применением функционализирующего агента, который способен зарядить непищевой полисахарид. Непищевые полисахариды можно модифицировать таким образом, чтобы они проявляли катионные или анионные свойства. Существует несколько способов проведения такой зарядки.

Непищевой полисахарид согласно настоящему изобретению заряжают путем придания ему катионных свойств с помощью подходящего катионно заряженного агента. Указанный способ катионизирования непищевого полисахарида включает следующие стадии:

i. получение смеси заряжающего агента, воды и каталитического количества основания и тщательное перемешивание указанной смеси при постоянной температуре выше комнатной температуры; и

ii. введение непищевого полисахарида и небольшого количества воды в смесь, полученную на стадии i, и перемешивание полученной смеси в течение нескольких часов при постоянной температуре; а затем

iii. промывка и фильтрация полученного обработанного непищевого полисахарида перед выделением.

В предпочтительном способе реакции согласно настоящему изобретению обработанные непищевые полисахариды получают путем приведения во взаимодействие непищевого полисахарида с заряженным аминосодержащим реагентом. Заряженный аминосодержащий реагент, воду и каталитическое количество основания тщательно перемешивают при постоянной температуре выше комнатной температуры. В эту смесь вводят непищевой полисахарид и небольшое количество воды, предпочтительно менее 10% от молярного количества аминосодержащего реагента. Смесь перемешивают предпочтительно в течение не менее 12 часов при постоянной температуре. Полученный продукт промывают предпочтительно спиртом и водой и фильтруют.

В одном варианте реализации непищевой полисахарид представляет собой ксилан или арабиногалактан или их смеси.

Предпочтительно основание представляет собой гидроксид металла, более предпочтительно NaOH или KOH, наиболее предпочтительно NaOH. Каталитическое количество основания предпочтительно составляет от 0,01 до 50%, более предпочтительно от 0,01 до 10% от молярного количества непищевого полисахарида. Заряженный аминосодержащий реагент предпочтительно представляет собой катионно заряженный аминосодержащий реагент, более предпочтительно выбранный из группы, включающей 2,3-эпоксипропилтриметиламмония хлорид (ЕРТА), 2-гидроксипропилтриметиламмония хлорид (НРМА), глицидилтриэтиламмония хлорид, глицидилтриэтиламмония бромид или глицидилтриэтиламмония метилсульфат, глицидилтрипропиламмония хлорид, глицидилтрипропиламмония бромид, глицидилтрипропиламмония метилсульфат и глицидилтриметиламмония хлорид (GTAC). Наиболее предпочтительно катионный аминосодержащий реагент представляет собой глицидилтриметиламмония хлорид (GTAC). Температура на стадиях i и ii предпочтительно составляет от 35 до 50°С, более предпочтительно от 40 до 50°С, например, примерно 45°С.

В одном варианте реализации настоящего изобретения полученное катионное производное непищевого полисахарида предпочтительно содержит группы четвертичного аммония с высокой степенью замещения. Эти катионные производные непищевых полисахаридов можно получить путем приведения во взаимодействие полисахарида предпочтительно с глицидилтриметиламмония хлоридом (GTAC) в различных реакционных средах. В водных растворах GTAC наряду с обычным гидролизом эпоксидных групп также происходит взаимодействие с ионами хлорида. Это приводит к образованию гидроксильных ионов, которые ускоряют гидролиз эпоксидных групп GTAC, а также могут выступать в качестве внутреннего катализатора в реакции GTAC с полисахаридом. Таким образом можно получить катионные полисахариды с высокой степенью замещения. Автокаталитическая реакция GTAC с непищевым полисахаридом протекает быстрее при более высоких температурах, однако эффективность реакции при этом ниже. Без внешнего катализатора, а также в случае применения в качестве катализатора натриевой щелочи реакция полисахарида с GTAC протекает только в присутствии определенного количества избыточной воды в системе. При применении в качестве катализатора основания, предпочтительно NaOH, эффективность реакции составляет примерно 90%. Выход реакции катионизации непищевого полисахарида уменьшается, когда количество избыточной воды в два или три раза превышает количество, необходимое для начала модификации непищевого полисахарида.

Предпочтительными непищевыми полисахаридами, которые катионизируют согласно настоящему изобретению, являются ксилан и арабиногалактан или их смесь.

Заряжающие агенты можно выбрать из коммерчески доступных реагентов.

В одном варианте реализации ксилан катионизируют путем применения глицидилтриметиламмония хлорида (GTAC) в качестве заряжающего агента. GTAC, воду и каталитическое количество NaOH тщательно перемешивают, полученную смесь предварительно нагревают при температуре 45°С. Ксилан и небольшое дополнительное количество воды, предпочтительно менее 10% от молярного количества аминосодержащего реагента, затем добавляют к смеси, полученную смесь тщательно перемешивают в течение примерно 16 часов при постоянной температуре, то есть 45°С. Затем смесь промывают спиртом, предпочтительно зтанолом, водой и фильтруют.

Механизм реакции выглядит следующим образом:

Степень замещения (СЗ) для катионно заряженных образцов можно определить путем анализа количества азота с помощью хорошо известного метода Кьельдаля и расчета СЗ на основании общего количества азота в образцах по следующей формуле:

где N - количество азота в результате оценки по методу Кьельдаля (%), 132 представляет собой молекулярную массу повторяющегося звена и 151,5 - молекулярная масса GTAC.

Степень замещения (СЗ) зависит от реагентов, отношения реагентов и условий реакции. В Таблице 1 продемострировано влияние этих параметров на СЗ в некоторых испытанных образцах катионного ксилана, которые получены при 45°С, при этом время реакции составило 16 часов.

В другом варианте осуществления арабиногалактан катионизируют с использованием глицидилтриметиламмония хлорида (GTAC) в качестве катионизирующего агента. GTAC, воду и каталитическое количество NaOH тщательно перемешивают, полученную смесь предварительно нагревают при температуре 45°С. Арабиногалактан и небольшое дополнительное количество воды, предпочтительно менее 20 мол. %, более предпочтительно менее 10 мол. %, затем добавляют к смеси, смесь тщательно перемешивают в течение примерно 16 часов при постоянной температуре, то есть 45°С. Затем смесь промывают спиртом, предпочтительно этанолом, водой и фильтруют.

В Таблице 2 показано влияние реагентов и соотношения реагентов на СЗ в некоторых испытанных образцах катионных арабиногалактанов.

Небольшое дополнительное количество воды предпочтительно составляет менее 20%, предпочтительно от 5 до 20%, более предпочтительно от 6 до 15% или даже от 6 до 10%.

Степень замещения модифицированного непищевого полисахарида предпочтительно составляет от 0,03 до 1,5. Степень замещения в ксилане, заряженном с помощью GTAC, предпочтительно составляет от 0,1 до 1,5, более предпочтительно от 0,1 до 1,1, тогда как для арабиногалактана, заряженного с помощью GTAC, предпочтительно составляет от 0,75 до 1,5, более предпочтительно от 0,8 до 1,2.

В другом аспекте настоящего изобретения предложен стабилизированный проклеивающий состав, содержащий проклеивающий агент и катионо заряженный непищевой полисахарид.

Проклеивающий агент в составе предпочтительно представляет собой алкилкетендимер (AKD), алкенилянтарный ангидрид (ASA) или их смеси. Количество ASA в составе составляет от 1 до 3 масс. %, предпочтительно от 1 до 2 масс. %, более предпочтительно от 1,2 до 1,3 масс. %, например, от 1,24 до 1,26 масс. % от массы композиции.

В одном из вариантов реализации стабилизированный проклеивающий состав содержит ASA или AKD и катионно заряженный ксилан. Полисахарид наиболее предпочтительно катионизировать с применением GTAC, предпочтительно степень замещения составляет менее 1,1, более предпочтительно от 0,03 до 0,98.

В другом предпочтительном варианте реализации стабилизированный проклеивающий состав содержит ASA или AKD и катионно заряженный арабиногалактан. Полисахарид наиболее предпочтительно катионизировать с применением GTAC, предпочтительно степень замещения составляет от 0,75 до 1,1, наиболее предпочтительно от 0,9 до 1.0.

Отношение заряженного функционализированного непищевого полисахарида к проклеивающему агенту в стабилизированном проклеивающем составе составляет от 0,05:1 до 1:1, предпочтительно от 0,07:1 до 0,5:1, более предпочтительно от 0,09: 1 до 0,11:1. Указанные количества значительно меньше, чем соответствующие необходимые количества крахмала, с которым провели испытания в качестве эталона. Количество крахмала, которое потребовалось для обеспечения аналогичного стабилизирующего эффекта, составило примерно в 20 раз больше.

Стабилизированный проклеивающий состав согласно настоящему изобретению предпочтительно находится в виде дисперсии, более предпочтительно в виде эмульсии.

В одном варианте реализации количество ASA в составе проклеивающей эмульсии составляет 1,25 масс. %, а отношение ксилола, катионно модифицированного GTAC, к ASA составляет примерно 0,1:1.

В другом варианте реализации количество ASA в составе проклеивающей эмульсии составляет 1,25%, а отношение арабиногалактана, катионно модифицированного GTAC, к ASA составляет примерно 0,1:1.

Композиция согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать обычно применяемые или легко коммерчески доступные эмульгаторы или удерживающие добавки, такие как, например, Fennopol K 3400 R или промоторы, например, порошковый активированный уголь. Обработка непищевого полисахарида приводит к значительному увеличению удерживающей способности.

Дозировка состава проклеивающего агента согласно настоящему изобретению предпочтительно составляет от 0,5 до 3 кг/т целлюлозной массы при включении в композицию стабилизирующего агента из обработанного непищевого полисахарида. Установлено, что необходимое количество проклеивающего состава на основе арабиногалактана несколько превышает, предпочтительно примерно на 30%, количество состава на основе ксилана.

В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ получения стабилизированного проклеивающего состава. Проклеивающий агент и заряженный непищевой полисахарид приводят во взаимодействие в водном растворе, в результате чего получают дисперсию.

В одном варианте реализации катионный непищевой полисахарид сначала растворяют в воде или водном растворителе, после чего вводят проклеивающий агент. Затем смесь гомогенизируют. Для обеспечения эффективного перемешивания проклеивающий агент предпочтительно перемешивают с водным раствором заряженного непищевого полисахарида.

Предпочтительно проклеивающий состав получают путем гомогенизации водной смеси. Гомогенизацию можно проводить при высоком давлении, предпочтительно от 140 до 160 бар (от 14 до 16 МПа).

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложено применение описанного выше стабилизированного проклеивающего состава для проклейки бумаги и бумажной продукции. Предпочтительно проклеивающий состав вводят в целлюлозную массу в количестве от 0,5 до 3 кг/т.

Стабильность проклеивающего состава можно оценить путем отливки бумаги и измерения значения Cobb для бумажной продукции, полученной в результате процесса изготовления с применением проклеивающего состава. Значение Cobb60 определяет впитываемость воды проклеенной бумаги в соответствии со стандартом ISO 535:1991 (Е).

При применении стабилизированного проклеивающего состава согласно настоящему изобретению получают значения Cobb60, равные значениям, полученным при применении крахмала в качестве стабилизатора. В некоторых составах значения Cobb60 даже ниже, чем измеренные для состава на основе крахмала. Таким образом, вместо проклеивающих составов, стабилизированных крахмалом, можно применять составы, содержащие непищевые полисахариды, без ущерба для стабилизирующей способности или качества конечной бумажной продукции.

Также следует отметить, что количество обработанного модифицированного непищевого полисахарида может быть значительно меньше (возможно, 1/10 или даже 1/20) количества крахмала, необходимого для получения таких же результатов. Количество стабилизирующего агента в эмульсиях проклеивающих составов может быть значительно ниже (например, 1/20) по сравнению с крахмалом, который применяют в качестве стабилизатора, что оказывает особый эффект на химическую нагрузку на сточные воды и последующую обработку и утилизацию стоков.

Кроме того, можно изготовить модифицированные непищевые полисахариды, обладающие одновременно катионными и анионными функциональными группами. Экспериментальные результаты с точки зрения значений Cobb60, однако, показали, что эффективность таких композиций уступает модифицированным непищевым полисахаридам, подвергнутым только катионной обработке.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно и конкретно со ссылкой на примеры, которые не являются ограничивающими.

Примеры

Пример 1

Из коммерчески доступного непищевого полисахарида ксилана получили пять образцов с различной степенью замещения.

GTAC (Raisacat, Ciba-Basf), Н₂О и каталитическое количество NaOH тщательно перемешали в реакционной колбе, затем колбу мгновенно перенесли в предварительно нагретую водяную баню при температуре 45°С. После этого к смеси добавили ксилан и небольшое дополнительное количество воды, полученную смесь тщательно перемешивали в течение 16 ч при постоянной температуре. Затем смесь промыли этанолом, водой и профильтровали.

В заключение выполнили ультрафильтрацию/диализ с использованием мембраны с отсечением 1000-3000. Точные количества реагентов указаны в Таблице 3.

Образец для анализа методом ЯМР высушили в вакууме.

Пример 2

Из коммерчески доступного непищевого полисахарида арабиногалактана получили семь образцов с различной степенью замещения.

GTAC (Raisacat, Ciba-Basf), Н₂О и каталитическое количество NaOH тщательно перемешали в реакционной колбе, затем колбу мгновенно перенесли в предварительно нагретую водяную баню при температуре 45°С. После этого к смеси добавили арабиногалактан и небольшое дополнительное количество воды, полученную смесь тщательно перемешивали в течение 16 ч при постоянной температуре. Затем смесь промыли этанолом, водой и отфильтровали.

В заключение выполнили ультрафильтрацию/диализ с использованием мембраны с отсечением 1000-3000. Точные количества реагентов указаны в Таблице 4.

Пример 3

Эмульсии ASA получили путем перемешивания в течение 2 минут с использованием кухонного миксера, после чего пропустили через гомогенизатор при давлении 150 бар (15 МПа).

Во-первых, получили проклеивающую эмульсию из эмульсий ASA 1,25% с использованием ксилана, катионно заряженного с помощью GTAC, из Таблицы 1 в качестве стабилизатора в соотношении к ASA 0,1:1.

Во-вторых, получили проклеивающую эмульсию из эмульсий ASA 1,25% с использованием арабиногалактана, катионно заряженного с помощью GTAC, из Таблицы 2 в качестве стабилизатора в соотношении к ASA 0,1:1.

Проклеивающую эмульсию в качестве эталона получили также из крахмала (Raisamyl 50021) и эмульсии ASA 1,25% с применением крахмала в качестве стабилизатора в соотношении к ASA 2:1. Другие эталонные образцы олучили из эмульсий ASA 1,25% с применением ксилана и арабиногалактана в качестве стабилизаторов без катионизации в соотношении 0,1:1.

Пример 4

Лабораторные листы бумаги ручного отлива 80 г/м² получили путем введения в массу крафт-целлюлозы, которая содержала древесину твердых и мягких пород в соотношении 50/50 и pH которой составлял 8,5, стабилизированных проклеивающих составов, полученных в Примере 3. Для обработки полученной бумаги наполнители не применяли, количество крахмала в мокрой части составило 5 кг/т.

Дозировки стабилизированного проклеивающего состава составили 0,5 кг/т, 0,75 кг/т и 1,25 кг/т для арабиногалактановых стабилизированных проклеивающих составо и 0,75 кг/т, 1,5 кг/т и 3 кг/т для ксилановых стабилизированных проклеивающих составов. В качестве удерживающей добавки использовали К 3400R (200 г/т).

Результаты испытания Cobb60 представлены на Фигуре 1 для стабилизированного ксиланом проклеивающего состава, а также приведены результаты для эталонного образца с применением крахмала, а на Фигуре 2 представлены результаты для стабилизированного арабиногалактаном проклеивающего состава.

Чем меньше показатель Cobb60, тем лучше проклейка, то есть бумажная продукция является более гидрофобной и поглощает меньше воды.

Фигура 1 демонстрирует, что листы бумаги, изготовленные с применением катионно заряженного ксилана, являются по меньшей мере такими же гидрофобными, как изготовленные с проклеивающим агентом на основе крахмала. Гидрофобность незначительно повышается при увеличении степени замещения от 0,03 до 0,98.

Фигура 2 демонстрирует, что листы бумаги, изготовленные с применением катионно заряженного арабиногалактана, являются несколько менее гидрофобными, чем изготовленные с проклеивающеим агентом на основе крахмала. Гидрофобность повышается при увеличении степени замещения, образец со СЗ=0,94 характеризуется, по существу, таким же показателем Cobb60, как эталон на основе крахмала.

Изобретение относится к изготовлению бумаги, а именно к стабилизированному проклеивающему составу для изготовления бумаги и к способу проклейки бумаги. Состав содержит проклеивающий агент и модифицированный непищевой полисахарид, который содержит ксилан или арабиногалактан, или их смеси. При этом указанный модифицированный непищевой полисахарид получают путем модификации непищевого полисахарида с помощью катионно заряженного аминосодержащего реагента, а отношение модифицированного непищевого полисахарида к проклеивающему агенту составляет от 0,05 до 1. Технический результат заключается в обеспечении состава стабильным проклеивающим агентом, компоненты которого имеют непищевое происхождение, обладающего лучшей устойчивостью при применении. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл., 4 пр.

1. Стабилизированный проклеивающий состав для изготовления бумаги и бумажной продукции, содержащий проклеивающий агент и модифицированный непищевой полисахарид, который содержит ксилан, или арабиногалактан, или их смеси, при этом указанный модифицированный непищевой полисахарид получают путем модификации непищевого полисахарида с помощью катионно заряженного аминосодержащего реагента, и отношение модифицированного непищевого полисахарида к проклеивающему агенту составляет от 0,05 до 1.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что проклеивающий агент представляет собой алкилкетендимер (AKD), или алкенилянтарный ангидрид (ASA), или их смесь.

3. Состав по п.1 или 2, отличающийся тем, что непищевой полисахарид представляет собой ксилан, или арабиногалактан, или их смеси.

4. Состав по п.1, отличающийся тем, что аминосодержащий реагент представляет собой глицидилтриметиламмония хлорид.

5. Состав по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что степень замещения модифицированного непищевого полисахарида составляет от 0,03 до 1,5.

6. Состав по любому из пп.1, 2, 4, отличающийся тем, что указанная композиция находится в форме дисперсии, предпочтительно эмульсии.

7. Состав по любому из пп.1, 2, 4, отличающийся тем, что отношение модифицированного непищевого полисахарида к проклеивающему агенту составляет от 0,05 до 1.

8. Способ получения стабилизированного проклеивающего состава по п.1, характеризующийся тем, что проклеивающий агент и модифицированный непищевой полисахарид, содержащий ксилан, или арабиногалактан, или их смеси, приводят в контакт в растворе, в результате чего получают дисперсию путем гомогенизации при давлении от 140 до 160 бар (от 14 до 16 МПа), при этом указанный модифицированный непищевой полисахарид получают путем модификации непищевого полисахарида с помощью катионно заряженного аминосодержащего реагента.

9. Применение стабилизированного проклеивающего состава по любому из пп.1-7 для проклейки бумаги и бумажной продукции.

10. Применение по п.9, отличающееся тем, что дозировка стабилизированного проклеивающего состава в целлюлозной массе составляет от 0,5 до 3 кг/т.

11. Способ получения модифицированного непищевого полисахарида по п.1, включающий функционализацию полисахарида путем приведения его во взаимодействие с катионно заряженным аминосодержащим реагентом, характеризующийся тем, что указанный способ включает стадии:

i. обеспечения смеси заряжающего агента, воды и каталитического количества основания и тщательного перемешивания указанной смеси при температуре выше комнатной температуры и

ii. введения указанного непищевого полисахарида, содержащего ксилан, или арабиногалактан, или их смеси, и небольшого количества воды в смесь, полученную на стадии i, и перемешивания полученной смеси в течение нескольких часов при постоянной температуре; а затем

iii. промывки и фильтрации полученного катионно заряженного непищевого полисахарида перед выделением.