Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью Российский патент 2023 года по МПК D21H27/18 D21H11/10 D21H11/14 

Изобретение относится к технологиям получения специальных видов бумаги-основы для импрегнирования (декоративных бумаг), необходимых для формирования покрытий, предпочтительно для покрытия поверхностей при изготовлении мебели и для отделки интерьеров. Может быть использовано в целлюлозно-бумажной и мебельной отраслях промышленности.

Под декоративной бумагой/декоративной пленкой имеется в виду отпечатанная или неотпечатанная бумага, пропитанная синтетической смолой и подверженная поверхностной обработке. Декоративную бумагу/декоративную пленку прикрепляют к несущей панели клеем или адгезивом. Бумага-основа для импрегнирования должна обладать заданной влагопрочностью при повышенной влагоемкости, т.е. повышенной способностью к влагопоглощению поверхности и внутренней структуры бумаги в условиях взаимодействия с синтетической смолой.

Известен патент RU № 2427678, сжимаемая декоративная импрегнированная бумага, пригодная для струйной печати. Для получения декоративной бумаги-основы по данному патенту могут использоваться целлюлоза хвойных пород древесины, целлюлоза из лиственных пород древесины или смеси обоих типов целлюлозы при отношении от 5:95 до 50:50, в частности от 10:90 до 30:70. Для придания специальных свойств в целлюлозную смесь добавляют пигменты, наполнители и обычные добавки, которые могут представлять собой добавки для придания прочности во влажном состоянии, удерживающие добавки и закрепляющие добавки.

Известен патент RU № 2072195, бумажная масса для изготовления бумаги-основы облицовочных материалов, содержащая волокнистый полуфабрикат наполнитель, цветной пигмент, упрочняющую добавку и коагулянт, отличающаяся тем, что в качестве упрочняющей добавки она содержит золь кремниевой кислоты с pH = 7,5 - 9,5 и содержанием остаточной щелочи 5 - 15%, являющийся продуктом активации 0,8 - 2,0 %-ного раствора силиката натрия неорганической кислотой или сульфатом или хлоридом алюминия с выдержкой в течение 0,5 - 2,0 часов, а в качестве коагулянта - алюминийсодержащий коагулянт при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: волокнистый полуфабрикат - 100, наполнитель - 5…20, цветной пигмент - 2…10, золь кремниевой кислоты - 2…8, алюмосодержащий коагулянт - 0,5… 2,0. Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатком аналога и прототипа является использование в композиции только первичной целлюлозы без возможности использования вторичного волокна (макулатуры), а также невозможность варьирования сорбционных свойств бумаги-основы с использованием потенциала сырья без использования химически вспомогательных веществ.

Целью настоящего изобретения является получение бумаги-основы для импрегнирования с заданной влагопрочностью и повышенной влагоемкостью, т.е. повышенной влагопоглощающей способностью поверхности и внутренней структуры бумаги в условиях взаимодействия с синтетической смолой, а также повышение качества бумаги-основы для импрегнирования при одновременном снижении ее себестоимости.

Поставленная цель реализуется за счет заданного состава композиции для изготовления бумаги-основы по волокну: на основе смеси макулатурного сырья и первичных полуфабрикатов.

Поставленная цель совпадает с техническим результатом и достигается путем составления композиции бумажной массы по волокну для изготовления бумаги-основы для импрегнирования, содержащей сульфатную хвойную небеленую целлюлозу (СФА н/б целлюлозу), хвойную механическую массу (ХММ) и дополнительно содержит вторичное сырье - высококачественную макулатуру марки МС-Б при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Сульфатная небеленая целлюлоза 10-60 Макулатура МС-Б 35-85 Хвойная механическая масса в количестве 0-5

Хвойная механическая масса используется в композиции для увеличения впитывающей способности бумаги при импрегнировании. Использование в композиции смеси целлюлозы и вторсырья значительно уменьшает ее себестоимость, при этом позволяет улучшить потребительские свойства бумаги-основы для импрегнирования.

Подготовка бумажной массы для бумаги-основы для импрегнирования состоит из двух линий:

1. Подготовка макулатурного сырья

Поступающая макулатура проходит стадию роспуска в гидроразбивателе, необходимые стадии сортирования и очистки, фракционирования и далее из бассейна очищенной массы она центробежным насосом подается на размол. Размол проводится на мельнице до заданной степени помола при заданной концентрации массы. Степень помола макулатуры после размола должна быть 20-40 °ШР. Размолотая масса поступает в смесительный бассейн.

2. Подготовка смеси хвойной небеленой целлюлозы с добавкой механической массы

В гидроразбиватель подается в заданном соотношении смесь небеленой хвойной целлюлозы и хвойной механической массы. От гидроразбивателя смесь хвойной небеленой целлюлозы с добавкой механической массы насосами подается жидким потоком с заданной концентрацией 3,5…5,0 % в приемный бассейн неразмолотой целлюлозы. Из бассейна смесь центробежным насосом подается на размол. Степень помола смеси сульфатной небеленой хвойной целлюлозы и хвойной механической массы после мельниц составляет 18-30 °ШР. Размолотая смесь поступает в рабочий бассейн, откуда центробежным насосом через регулятор концентрации и расходомер дозируется в смесительный бассейн. Расход волокнистой суспензии определяется расходомером, и регулируется за счет открытия или закрытия клапана.

Повышенная влагоемкость бумаги-основы для импрегнирования достигается путем создания композиции по волокну на основе различных соотношений сульфатной небеленой хвойной целлюлозы со степенью помола 18-30 °ШР, вторичного сырья - макулатуры со степенью помола 20-40 °ШР, а также хвойной механической массы. Диапазон степени помола массы после смешения компонентов 26-30 °ШР обусловлен требованиями высокой воздухопроницаемости (пористости) для влагопрочной бумаги.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью следующего состава, мас. %: 10 % СФА н/б целлюлозы + 5 % ХММ + 85% макулатура МС-Б. Для подготовки волокнистой массы смесь хвойной небеленой целлюлозы с хвойной механической массой размалывали до степени помола 18-30 °ШР, макулатурную массу - до 20-40 °ШР, после чего массы смешивали в требуемом соотношении. Образцы изготавливали в промышленных условиях мокрым способом путем осаждения переплетенной структуры из смеси первичных и вторичных волокон на сетке, действующей БДМ. В бак постоянного уровня БДМ перед смесительным насосом в массу дозировалась влагопрочная смола на основе гександиовой кислоты и хлорметилоксирана из расчета -15 кг/тн.

Размол волокнистых полуфабрикатов проводили в соответствии со стандартной технологией. Составление композиции - в соответствии с патентуемой технологией. Образцы стандартные, анизотропной структуры. Базовая плотность образцов (масса одного квадратного метра в граммах) составляла 40…45 г/м².

Результаты, отражающие свойства образцов бумаги-основы, полученной в результате осуществления примера 1, представлены в таблице 1.

Пример 2. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью в условиях примера 1, отличающаяся составом по волокну, мас. %: 20 % СФА н/б целлюлозы + 5% ХММ +75 % макулатура МС-Б. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 3. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью в условиях примера 1, отличающаяся составом по волокну, мас. %: 30 % СФА н/б целлюлозы + 5% ХММ +65 % макулатура МС-Б. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 4. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью в условиях примера 1, отличающаяся составом по волокну, мас. %: 40% СФА н/б целлюлозы + 5% ХММ +55 % макулатура МС-Б. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 5. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью в условиях примера 1, отличающаяся составом по волокну, мас. %: 50% СФА н/б целлюлозы + 5% ХММ +45 % макулатура МС-Б. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 6. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью в условиях примера 1, отличающаяся составом по волокну, мас. %: 60 % СФА н/б целлюлозы + 5 % ХММ +35 % макулатура МС-Б.

Пример 7. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью в условиях примера 1, отличающаяся составом по волокну, мас. %: 60 % СФА н/б целлюлозы +40 % макулатура МС-Б, без добавки ХММ.

Таблица 1. Показатели качества бумаги-основы для импрегнирования Дата/№ съема Масса 1 м^2, г Прочность при растяжении, кН/м Разрушающее усилие
во влажном состоянии, Н Впитывающая способность,
г/м² Пористость (Герлей),
с рН
водной вытяжки Влажность,
% МН ПН МН ПН Уровень требований потребителя 45+/-2 4,0 1,7 9,0 5,0 не менее 50 не более13 7-8 4-6 ПРИМЕР 1: 10% СФА н/б целлюлозы + 85% макулатура МС-Б + 5% ХММ 09.04. 45,0 4,1 1,7 12,8 5,2 71,0 9,7 - 5,1 09.04. 46,0 4,2 1,8 12,3 5,7 70,4 9,9 7,2 4,7 ПРИМЕР 2: 20% СФА н/б целлюлозы + 75% макулатура МС-Б + 5 % ХММ 10.04 45,5 4,3 1,9 11,4 5,6 71,5 9,0 7,5 3,9 10.04 45,7 4,4 1,8 11,0 5,3 72,0 9,0 7,1 4,8 ПРИМЕР 3: 30% СФА н/б целлюлозы + 65% макулатура МС-Б + 5% ХММ 10.04 45,5 4,4 1,8 10,5 4,9 76,6 8,9 6,4 4,9 10.04 45,2 4,5 1,8 12,8 6,2 75,0 8,7 6,2 4,8 ПРИМЕР 4: 40% СФА н/б целлюлозы + 55% макулатура МС-Б + 5% ХММ 10.04 45,0 4,6 1,9 15,4 7,3 71,5 8,4 7,5 3,9 11.04 45,5 4,5 1,9 14,1 6,3 72,0 8,7 7,1 4,8 ПРИМЕР 5: 50% СФА н/б целлюлозы + 45% макулатура МС-Б + 5% ХММ 11.04 45,5 4,5 1,9 1,5 5,9 76,6 8,0 6,4 4,9 11.04 45,5 4,5 1,8 12,8 6,2 75,0 7,7 6,2 4,8 ПРИМЕР 6: 60% СФА н/б целлюлозы + 35% макулатура МС-Б + 5% ХММ 11.04 45,5 4,6 1,9 12,5 6,3 76,6 8,4 6,4 4,9 11.04 45,5 4,5 1,8 14,8 6,2 75,0 7,7 6,2 4,8 ПРИМЕР 7: 60% СФА н/б целлюлозы + 40% макулатура МС-Б + 0% ХММ 09.04. 45,5 4,1 1,7 10,5 4,9 68,5 8,7 7,8 5,0 10.04 45,1 4,3 1,7 12,0 5,4 69,9 8,7 - 5,2

Средние значения показателя «Прочность при растяжении в машинном направлении МН» составили 4,5-4,6 кН/м. Снижение в композиции бумаги содержания СФА н/б целлюлозы не вызвало существенных изменений значений показателей механической прочности. При использовании компонентов в указанных интервалах соотношений полученные образцы бумаги-основы для импрегнирования имеют оптимальные значения показателей механической прочности на излом, жесткости и капиллярной впитываемости на основе композиции по волокну: 40% СФА н/б целлюлозы + 55% макулатура МС-Б + 5 % ХММ.

Введение в состав бумажной массы указанных волокнистых компонентов в предлагаемом соотношении (примеры 4, 5 - 40% СФА н/б целлюлозы + 55% макулатура МС-Б + 5 % ХММ; 50% СФА+45% макулатура МС-Б + 5% ХММ) обеспечивает повышение впитывающей способности, скорости пропитывания бумаги (пористость по Герлею) при сохранении ее прочности и снижении себестоимости за счет уменьшения удельных расходов целлюлозы и химикатов на подготовку волокнистой массы.

Добавка в композицию бумажной массы хвойной механической массы позволяет достичь заданного уровня впитываемости бумаги-основы при сохранении ее влагопрочности, обеспечиваемой наличием в композиционном составе вторичного макулатурного сырья, что подтверждается данными таблицы 2. Достижение этих свойств позволяет повысить скорость выработки импрегнированных материалов на ее основе.

Таблица 2. Сорбционные свойства волокнистых полуфабрикатов Вид сырья Водоудерживающая способность волокон (WRV) (ISO 23714:2014), % Абсорбирующая способность (ГОСТ Р 57566-2017),
г/г среда среда Вода Органическая синтетическая жидкость Вода Органическая синтетическая жидкость Макулатура МС-Б 46,98 9,34 0,32 9,83 Макулатура МС-Б 42,57 6,82 0,28 9,89 Смесь хвойной и лиственной древесных масс 74,59 5,65 0,18 12,48 Смесь хвойной древесной массы и хвойной целлюлозы 59,52 8,06 1,49 11,22 Хвойная древесная масса 89,25 8,07 15,10 11,81 Лиственная древесная масса 56,50 8,36 13,10 11,75 Смесь хвойной древесной массы и лиственной целлюлозы 29,92 4,94 0,18 8,98

Достоинством предлагаемой бумажной массы также является то, что прочность и впитывающая способность бумаги-основы для импрегнирования, полученной из нее, могут регулироваться изменением степени помола первичных полуфабрикатов и макулатуры, а также соотношением фракций первичных и вторичных полуфабрикатов.

Таким образом, бумага-основа для импрегнирования из предлагаемой бумажной массы может быть получена из доступных сырьевых материалов на существующем оборудовании и позволяет отказаться от закупки аналогичной бумаги-основы за рубежом.

Изобретение относится к технологиям получения специальных видов бумаги для импрегнирования, необходимых для формирования покрытий, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной и мебельной отраслях промышленности. Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования содержит 10-60 мас. % сульфатной небеленой хвойной целлюлозы со степенью помола 18-30 °ШР, 35-85 мас. % макулатуры со степенью помола 20-40 °ШР, 0-5 мас. % хвойной механической массы. Обеспечивается получение бумаги-основы для импрегнирования с заданной влагопрочностью и повышенной влагоемкостью, а также повышение качества бумаги-основы для импрегнирования при одновременном снижении ее себестоимости. 2 табл., 7 пр.

Бумажная масса для получения бумаги-основы для импрегнирования с повышенной влагоемкостью, содержащая сульфатную небеленую хвойную целлюлозу со степенью помола 18-30 °ШР, вторичное сырье – макулатуру со степенью помола 20-40 °ШР, а также добавку хвойной механической массы при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Сульфатная небеленая целлюлоза 10-60 Макулатура МС-Б 35-85 Хвойная механическая масса в количестве 0-5