Способ подготовки волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги Советский патент 1989 года по МПК D21D1/02 

Изобретение относится к целлюлоз - но-бумажной.промышленности и касается, подготовки волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги, предпочтительно рисовальной, чертежной, писчей, печатной, а также других видов бумаги, к которым предъявляются повышенные требования по показателям прочности.

. Цель, изобретения - повышение механической прочности бумаги.

В предлагаемом способе подготовки волокнистого полуфабриката для изготовлен ия бумаги, включающем замораживание влажных целлюлозосодер- жащих волокон и последующий их размол в жидкой фазе, замораживание целлюлозосодержяр их волокон ведут

црИ-50 - (-55) С и влал ности; волокон 35-48% в течение 15-60 мин. Увеличение механической прочности бумаги в предлагаемом способе обусловлено резким повьппением способности, целлюлозосодердащих волокон к поглощению дополнительных количеств воды в процессе изготовления бумаги. При этом в результате увели- Ч ения диаметра волокон увеличивается -плрп(адь и прочность контактов их друг с другом.

Поглощение дополнительных количеств воды обеспечивают-тончайшие капилляры или полости с. активными гидроксильными группами, образующиеся в целлюлозной системе при замораживании в результате расклинивания

эо

:

. 14

структуры волокна растущими кристаллами, льда,

Одновременно с микропорами образуются микропоры, как результат формирования более крупных кристаллов. за счет миграции воды в зону кристаллизации льда. Этот процесс происходит при сохранении в волокне жидкой фазы в течение достаточно длительноГо времени (15-60 мин), что обеспе- чивается при (-50) - (-55) С.(. Цри этом в процессе отлива бумажного листа при избытке воды.. возможно восстановление первоначального объема тех микропор, которые сомкнулись при вытягивании из. них воды в зону кристаллизации, льда.

Сочетание крупных и мелких пор создает оптимальный эффект расширения структуры целлюлозы, что способствует повышению поглотительной спо собности волокон в водной среде и увеличению их диаметра,.а следовательно, увеличению площади и прочности контактов волокон друг с другом в процессе изготовления бумаги;. . . В предлагаемом способе замораживание влажных целлюлозных волокон дри ( -50) (-55) с позволяет резко сократить количество воды в жидком агрегатном состоянии, а еле дрвательно, существенно снизить роль миграционных эффектов, приводящих к уплотнению структуры целлюлозы, Небольщие количества в:оды, сохраня - щиеся в жидком состоянии, способствуют с течением времени (15-60 мин) образованию более крупных, кристаллов льда при замерзании, которые в сочетании с основной массой мелких кристаллов эффективно расширяют и разрыхляют структуру целлюлозы. Подготовленный таким образом волокнис- тый полуфабрикат обладает высокой поглотительной способностью в водной среде, что сопровождается увеличение диаметра волокон.

Уменьшение количества механически удерживаемой воды до- 35-4.8% предотвращает возникновение, сильно напряженного состояния целлюлозной структуры при замораживании и позволяет сохранить целостность макромолекул целлюлозы..Способ осуществляют следующим образом,

Целлюлозосодержание волокна (суль фитная или сульфатная) целлюлоза.

древесная масса, термомасса или тер-: мохимикомеханическая масса) влажно- стью 35 - 48% замораживают при (-50) - (-55)°С в течение 15- 60 мин, после чего подвергают размолу в жидкой фазе. Подготовленный таким образом волокнистый полуфабрикат используют для изготовления бумаги,

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1. Волокна сульфатной беленой целлюлозы влажностью 42% замораживают в герметизированном состоянии в интервале температур от („45) - (-60)С в течение 45 мин, после чего подвергают размолу.

Замораживание волокнистого мате- риала осуществляют следующим образом. Целлюлозу герметично упаковывают в пакет, из алюминиевой фольги, имеющей вывод для термометра. Пакет покрьгоают слоем теппоизоляционного материала, регулируя его толщину для достижения требуемой температуры замораживания целлюлозы, и помещают в сосуд.Дьюара емкостью 1 л, заполненный сухим льдом. Сосуд закрывают пробкой- с отверстием для вывода тер- хмометра. ,

Размол.осуществляют в центробежном аппарате ЦРА до 19 ШР в жидкой фазе (при концентрации .массы 6%), постоянном .числе, оборотов главного вала 150 в 1 мин,, в помещении с температурой 20+5 С,

Из размолотой массы приготовляют ,отливки.на листоотливном аппарате ЛОА-1 массой 100+1 г/м , которые затем подвергают физико-механическим испытаниям по стандартным методикам,

Способность волокон к водопоглоще- нию оценивают по изменению диаметра волокон в водной среде микроскопическим методом,

Изменение целостности макромолекул целлюлозы в полуфабрикате оп- ределяют .по содержанию ы, -целлюлозы по ГОСТ 6840-54,,

Результаты экспериментов предвтав- лены в таблице (опыты 1-5),

П р.и м е р 2, Способ осущест- вляют аналогично примеру 1, но замо-; раживание целлюлозных волокон влажностью 42% производят.при температуре -53°С При этом время замор ажи- вания изменяют от .10.до 70. мин.

5U61

Результаты определения диаметра волокон, количество об -целлюлозы в полуфабрикате, а также физико-механических свойств изготовленных об- разцов бумаги даны в таблице (опыты 6-10).

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но используют целлюлозные волокна с различ- . in ной влажностью от 30 до 50%, а раживание влажных волокон ведут при -53 С в течение А5 мин.

Результаты оценки.качества волокнистого полуфабриката и изготовленных образцов бумаги приведены в таблице (опыты 11-15).

Пример 4, Подготовку волокг нистого. полуфабриката для изготовления бумаги осуществляют по способу- прототипу.

Волокна сульфатной беленой целлюлозы влажйостью 90% замораживают в герметизированном состоянии при ; температуре -5°С в течение 45 мин, 25

15

20

30

35

после чего подвергают их размолу до 19 ШР, Из размолотой массы изготавливают образцы бумаги массой . г/м так же, как и в предыдущих примерах. , . .

Показатели качества волокнистого полуфабриката и изготовленных из него образцов бумаги по способу-прототипу (таблица, опыт.16) сравнивают с аналогичными показателями волокнистого полуфабриката и бумаг и, полученными по предлагаемому способу.

Из.данных таблицы видно, что в предлагаемом способе необходимой является температура замораживания влажных целлюлозных волокон в пределах от (-50) - (-55) С. При повышении температуры замораживания разрывная прочность бумаги уменьшается (пример 1,опыт 4) в результате уменьшения диаметра волокон, f5 Падение температуры ниже (-55)С также приводит к уменьшению разрьш- ОЙ длины бумаги (пример.1, опыт 5) з-за зт еньшения диаметра волокон, днако зто связано с отсутствием птимального сочетания крупных и елких пор в структуре замороженной еллюлозы.

Оптимальное время замораживания . оставляет 15-60 мин, так как при . .55

40

50

in

25

15

20

30

35

f5

5

40

0

8036

выходе за нижний предел (пример 2, опыт 9) снижается разрывная проч- -ност листа за счет снижения диаметра волокон. Это связано с отсутствием оптимального сочетания крупных.и мелких пор в структуре замороженной целлюлозы. Уменьшается макропористость целлюлозы из-за недостатка времени для роста кристаллов.

При выходе за верхний предел (пример 2, опыт 10) также снижается разрывная прочность бумаги из-за снижения диаметра волокон/ что обусловлено j уплотнением структуры целлюлозы благр- |даря развитию процесса миграции воды.

Необходимой влажностью волокон, ; как следует из таблищз, являются -значения 35-48%, так как при выходе за нижний предел (пример 3, опыт 14) происходит снижение разрывной прочности бумаги из-за уменьшения диаметра волокон. Этого количества замерзающей воды недостаточно.7 для зффек- тивного разрыхления и расширения .внутренней структуры целлюлозы, При выходе за верхний предел (пример 3, опыт.15) разрывная прочность бумаги снижается из-за нарушения целостности макромолекул целлюлозы (снижается содержание od- -целлюлозы в волокнистом полуфабрикате), что связано с ростом внутренних напряжений, при замерзании избытка механн - чески удерживаемой воды,

Предлагаемьй способ по сравнению со способом-прототипом, позволяет cys щественно повысить механическую прочность бумаги (на 80%).

Формула изобретения

1. Способ подготовки волокнистого полуфабриката для изготовления бзгмаги путем замораживания влажных целлюлозосодержащих волокон и по- следукхцего их размола в жидкой фазе, отличающийся тем, что, с целью. повьш1ения механической прочности бумаги, замораживание целлюлозосодержащих волокон проводят при -50 С до -55 С и влажности волокон 35-48%.

2, Способ поп,1, отличающий с я тем, что замораживание проводят в течение 15-60 мин.

Изобретение относится к способ, бам подготовки волокнистого полуфабриката для.изготовления различных видов бумаги, предпочтительно рисовальной, чертежной, писчей, печатной, и позволяет повысить механическую прочность бумаги. Целлюлозе содержащие волокна влажностью 35- 48% .(сульфитная или сульфатная целлюлоза, древесная масса) за оражидают при температуре от минус 50 до минус 55 С в течение 15-60 мин, после чего их подвергают размолу.в жидкой фазе на центробежном аппарате. 1 з.п.ф-лы, 1 табл $ (Л