Способ изготовления влагопрочного волокнистого материала Советский патент 1984 года по МПК D21D3/00 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве продукции, обработанной связующим в массе или с поверхности.

Известен способ обработки бумажного (картонного)полотна декатионированным сульфитным щелоком с концентрацией 5-15% при температуре раствора 20-80 С с целью поидаиия готовому материалу высокой жесткости во влажном состоянии Ij .

Однако сложность данного способа заключается в необходимости пропускания сульфитного щелока через колонки с катионообменной смолой . КУ-2 в водородной форме.

Поскольку эффект упрочнения от обработки сульфитным щелоком мал, в него добавляют, например, дибутилфталатв количестве 5-15% от Йеса абсолютно сухого вещества щелока.

Известен также способ изготовления влагопрочного волокнистого Материала, заключающийся в пропитке .бумаги или картона натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы в смеси с диметилолмочевиной и уксусной кислотой 2 .

Недостатками указанного способа являются длительность выдерживания бумаги в ванне (5-10 мин), а в случае картона время еще более увеличено, а также необходимость прогрева пропитанного материала при 135 С в течение 1 ч. Для сокращения длительности процесса используют катализатор - смесь углекислого магния иортофосфорной кислоты в количестве 0,1-0,5%.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способ изготовления влагопрочного волокнистого материал включающий приготовление бумажной массы, обработку целлюпозосодержащи компонентов углеводным связующим, отлив полотна, прессование и сушку. В качестве углеводного связующег используют арабиногалактон jj .

Однако полисахаридарабиногалактан - труднодоступный продукт в количествах, необходимых для промышленности, поскольку содержится только в древесине лиственницы. Недостатком является также необходимость модификации (обработки) указанного полисахарида азотсодержащими соединениями , например пблиэтиленимином или ди тиламиноэпоксипропаном, которые характеризуются высокой токсиностью, в результате чего внесение их в состав бумажной массы нежелательно. Кроме того, известный способ имеет недостаточную способность придавать целлюлозосодержащим материалам прочностные свойства, Для достижения необходимого рН сред

требуется добавление балластных веществ например сернокислого алюминия.

Цель изобретения - повышение прочности готового материала.

Указанная цель достигается тем. что согласно способу изготовления влагопрочного волокнистого материала, включающего приготовление бумажной массы, обработку целлюлозосодержащих компонентов углеводным связующим, отлив полотна, прессование и сушку, в качестве углеводного связующего используют нейтрализованный перколяционный гидролизат древесиныв количестве 0,2-12,0% (в перечете на сухое вещество) от массы абсолютно сухого волокна.

Обработку целлюлозосодержащих компонентов связующим осуществляют путе введения его в бумажную массу или путем пропитки полотна перед прессованием.

Использование нейтрализованного перколяционного гидролизата древесины при обработке целлюлозного волокна обеспечивает образование связей, возникающих между функциональными группами волокна и функциональными группами соединений, содержащихся в гидролизате;.

Нейтрализованный гидролизат получают известным методом (Технология гидролизных производств. М., Лесная промышленность, 1973, с.12-97у.

Исходным сырьем для получения гидролизата являются измельченные древесные отходы, опилки, мелкая стружка, щепа, хлопковая шелуха, кукурузная кочерыжка, подсолнечная лузга. Сырье подают в гидролизаппарат, кудс1 поступают разбавленная серная кислота при 180-190 С. Гидролизат удаляют в систему, а остаток в гидролизном аппарате - лигнин выбрасывается через бь строоткрывающийся клапан.

Гидролиз протекает в прсутствии разбавленных кислот по схеме

(СбМ51.(-)-ИгО- С М,Об

: Перколяционный гидролиз ат, выходящий из гидролиз аппаратов, как правило, используют для биохимической переработки (дрожжевое производство). Перед нейтрализуют известью. В результате получают водный раствор, содержащий растворенные углеводороды.

При гидролизе растительного сырья получают гидролизат с 3-6% растворенных веществ следующего состава, %

Редуцирующие вещества3,2-3,5 Моносахариды -2,8-3,2 В том числе: Глюкоза 1,3-1,5 0,1-0,12 Галактоза Манноза 0,63-0,75 2,03-2,35 всего гексоз Ксилоза 0,65-0,80 Арабиноза 0,10-0,12 0,75-0,92 всего пентоз Метиловый спирт 0,02-0,03 Ацетон, терпены, 0,05-0,15 скипидар Декстрины 0,18-0,30 Лигногуминовые 0,16-0,24 вещества Коллоидные ве0,04-0,08 щества Кроме того, гидролизат содержит серную кислоту, используемую в качестве катализатора при гидролизе древесного сырья в количестве 0,50,7% и кислоты, полученные в ходе процесса,%: муравьиная 0,03-0,04; уксусная 0,25-0,3; пропионовая 0,0 0,03, а также урановые кислоты в количестве 0,05-0,15%, смоляные (высшие) кислоты (0,1-0,20%) и фор альдегид (0,005-0,015%). I Гидролизат получают после нейтр лизации известковым молоком по известной методике. .Поэтому гидролиз содержит также соли серной и других органическихкислот (муравьино уксусной и т.д.) Соль серной кислоты-ГИПС после кристаллизации отделяют фильтрацией. Концентрация водорастворикых ве ществ составляет 6 мас.% (по сухому остатку). Использование менее концентрированных растворов неце-. лосообразно,вследствие излишних энергетических затрат, связанных с разбавлением исходного раствора и удалением влаги из изделия на стад сушки и прессования. Пример 1. Неклееную бумаг jDCHOBy при сухости 40% и массой, 60 г/м обрабатывают 6%-ннм раствором нейтрализованного перколяционного Адролизата древесины, гидролизат берут (в пересчете на сухое вещество) в количестве 0,2 и 0,5% к весу абсолютно сухого волокна. Обработку проводят на офсетном прессе. В аналогичных условиях про водят обработку бумаги модифицированным арабиногалактаном. После го чего прессования и сушки при 80 С, образцы испытывают на физико-механические показатели. Результаты испытаний сведены в табл, 1. Из анализа физикр- механичесхйх; показателей бумаги, представленных в табл., 1, следует, что введение в массу нейтрализованного проклеивающего гидролизата древесины обеспечивает повышение прочности материала по сравнению с прототипом., Пример 2. В бумажную массу , содержащую 80% беленой сульфитной хвойной целлюлозы, размолотой до 38°ШР, и 20° сульфатной лист|Венной целлюлозы г размолотой до 24°Ш1 , вводят каолин в количестве 30% к массе абсолютно сухого волок-, на, В. полученную бумажную массу вводят 6%-ный р ;створ нейтрализованного перколяционного гидролизата древесины. Гидролизат берут в количестве 0,2, 0,3 и 0,5% в пересчете на сухое вещество oi веса абсолютно сухого волокна. С помощью сернокислого алюминия доводят среду до рН 4,5-5,0. На листоотливном аппарате изготавливают образцы бумаги массой 65-67 г/м, которые после прессования и сушки исследуют на прочность. В аналогичных условиях массу обрабатывают модифицированным арабиногалактаном. В табл.2 представлены результаты прочностных показателей полученных (образцов. Из данных табл. 2 видно, что использование в качестве связующего нейтрализованного перколяционного гидролиза древесины улучшает прочностные свойства бумаги по сравнению с прототипом. Пример 3. Для пов ерхностНОЙ обработки гидролизатом исполь- у зуют образцы картона массой .210 г/м из 100% сульфатной целлюлозы марки . НС-2,размолотой на лабораторном L ролле до степени помола 20-23ШР. Для проклейки массы применяют белый канифольный клей с концентрацией 16-20 г/л. Осаждение частиц клея на волокнах осуществляют введением в массу глинозема до рН 4,2-4,5. Отливки картона массой 200 г/м изготавливают по общепринятой методике на лабораторном листоотливном аппарате ЛОА. Поверхностную обработку картона .по предлагаемому способу производят 8%-ным гидролизатом, который полу|Чают путем упарки исходного 6%-HOtO гидролизата на 25%-ный. Для обработки используют 1,0, 1,3; 2,0; и 55,0% в пересчете на сухое вещество к весу абсолютно сухих волокон. Пропитку осуществляют в лабораторном горизонтальном клеильном прессе путтем двухкратного пропуска отливок между валами при постоянном давлении между ними и последующего прессо вания и сушки. Характеристика физико-механических саойств картона приведена а табл. 3., ; Таким образом, образцы картона, изготовленные с обработкой нейтрализованным перколяционным г дролизатом по основным прочностным показателям превосходят образцы картона, получаемого по известному способу , Пример 4. Целлюлозосодержа щее волокно подают в контур камеры, в которой оно подхватывается Струей воздуха и со скоростью 8001000 м/мин диспергируется. В криволинейной части трубопровода волокно освобождается от избытка воздуха и в виде высококонцентрированной аэровзвеси поступает на бесконечную движущуюся газопроницаемую сетку, на которой образуется волокнистый слой. После удаления оставшегося воздуха и уплотнения полотна, со стоящего из сульфатной целлюлозы; размолотой до 18-20 шР, его обра--, батывают 6%-ным нейтрализованг&м перколяционным гидролиз атом древесины.. Гидролиз ат вводят в количестве 6,0} 8,0 и 12% (в пересчете на сухое вещество) к весу абсолютно сухого волокна. После обработки полотно подвергают прессованию и сушке. В аналогичных условиях проводят обработку полотна модифицированным арабиногалактаном. Образцы испытывают на механическую прочность. Результаты испытаний приведены в табл. 4. Как видно из данных табл. 4 картон, изготовленный методом аэродинамического формования, имеет более высокое разрушающее усилие при сжатии кольца. Получаеьый картон обладает высокими показателями жесткости и обеспечивает картонной таре, изготовленной из него, высокое сопротивление сжатию. Предлагаемый способ прост, не требует переоборудования действующих производств и базируется на доступнСИМ и дешевом сырье: продуктах перерч р и .п ч з р р Вл 25 ,но отки отходов древесины. Учитывая, гидролизные производства на ЦБК j отают с использованием лишь части клцихся мощностей, переход на исьзование гидролизата для увелиия прочностных свойств целлншоодержащих материалов повысит табельность и эффективность гидизного цеха. Таблица опроч20,0 28,0 29,0 ь,%б ,9 Таблица 2

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЛАГОПРОЧНОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА, включагаций приготовление бумажной массы, обработку целлюлозсоде жащих компонентов углеводным связующим, отлив полотна, прессование и сушку, отличающийся тем,что, с целью повышения прочности готового материала, в качестве углеводного связующего используют нейтрализованный перколяционный гидролизат древесины в количестве 0,2-12,0% в пересчете на сухое вещество от массы абсолютно сухого волокна. 2.Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что обработку целлкнлозосодержащих компонентов связующим осуществляют путем введения его в бумажную массу.§ 3.Способ по п. 1, отличаю(Л щийся тем, что обработку целлюлозосодержащих компонентов связу1Ощим осуществляк)т путем пропитки полотна перед прессованием.

Разрывная длина, м Излом, число двойных перегибов в среднем до двум направлениям

Стойкость поверхности к выщипыванию,

м/с

3800 4300 5600

3200

12

13

14

1,04 1,04 1,09 1,1

Разрывной груз в сухом состоянии, кг53,4

ю

7,38

1,80 19

Таблица 3

59,0 59,6 64,1 79,0 88,0

7,88,6 9,7 11,2 13

2,02,42,73,0

Таблица4