Способ размола целлюлозосодержащего волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги Советский патент 1990 года по МПК D21D1/02 

Изобретение относится к размолу цел- люлозосодержащих волокнистых полуфабрикатов - целлюлозы и древесной массы и может быть использовано в целлюлозно-бу мажной промышленности при производстве различных видов бумаги.

Цель изобретения - интенсификация процесса при сохранении качественных показателей бумаги.

Согласно предлагаемому способу волокнистую массу подвергают механической обработке, например, в дисковых мельни цах или роллах в присутствии каолина, модифицированного канифольным клеем, или поли-(Ы.Ы-диметил)-3.5 метиленпипериди- ний хлоридом, или катионным полиакриламидом. или смесью канифольного кпея с по- ли-(Ы,Ы-диметил)-3,5 метиленпиперидиний- хлоридом, или смесью сополимера стирола и итаконовой кислоты с поли-(Ы.Ы-диметил)- 3,5 метиленпиперидиний хлоридом при содержании модификатора 0,01-1.00% от массы каолина, при зтом модифицированный каолин берут в количестве 0.5-10,0% от массы абсолютно сухого волокна (а.с.в.).

Каолин в процессе размола выполняет не только абразивную, но и коллоидно-хи- мичес1 ую функцию, связанную с нейтрализацией радикалов (зарядов), образующихся при разрыве связей в макромолекуле целлюлозы с лоявлением микрофибрилл. Первичные микрофибриллы, имеющие заряд.

ю

Os

j:

противоположный заряду поверхности цел- люлозного волокна, весьма неустойчивы и ликвидируются за счет электростатических сил на прежнее место в волокне. Для дальнейшей фибрилляции требуется дополнительная анергия, способная разъединить микрофибриллу от волокна на расстояние, превышающее радиус кулоновского взаимодействия.

Для стабилизации образующихся микрофибрилл, что равнозначно повышению эффективности размола, целесообразно проводить размол в присутствии веществ, способных нейтрализовать заряд на микрофибрилле или базовый заряд поверхности волокна.

Модифицированный наполнитель, полученный путем предварительной обработки веществом анионного или катионного типа, а также обработкой наполнителя - каолина этими веществами, но в различной . последовательности, с образованием бинарных поверхностных ассоциатов, обладает большим сродством к целлюлозному материалу и, в зависимости от количества этих веществ на наполнителе, несет различный объемный заряд.

При введении модифицированных наполнителей в бумажную массу для размола происходит взаимодействие поверхностей фибриллирующёйся целлюлозы и наполнителя с нейтрализацией зарядов фибрилл, что равносильно сокращению времени раз-, мола, т.е. повышению эффективности размола. Снижение времени размола приводит к улучшению некоторых показателей качества бумаги.

В связи с тем, что при размоле заряд поверхности волокон накапливается, для нейтрализации заряда требуется модифицированный наполнитель с обьемным зарядом, эквивалентным заряду поверхности целлюлозы с определенной степенью помола. Соответствующий заряд поверхности наполнителя устанавливается за счет степени модифицирования катионным или ани- онн ым полизлектролитом, а также их смесью, изменяющейся от 0,01 до 1% по отношению к наполнителю. Дополнительно общий объемный заряд, необходимый для нейтрализации заряда поверхности целлюлозы, устанавливается изменением массы модифицированного наполнителя, изменяющейся от 0,5 до 10% от массы а.с.в.

П р и м е р 1. Волокнистую массу из сульфатной хвойной беленой целлюлозы (СФА) размалывают в дисковой мельнице с добавкой модифицированного канифольным клеем наполнителя - каолина в количестве 0,5% от массы а,с.в. до конечной

степени помола, равной 60°ШР. Время, необходимое для размола указанной степени помола, составляет 15 мин. При этом модифицированный наполнитель получают предварительной обработкой суспензии каолина соответствующим количеством модификатора при скорости ротора мешалки 5000 об/мин в течение 30 мин. Содержание модификатора составляет 0,01% от массы

0 каолина. Используют канифольный клей с концентрацией 15 г/л. Модифицированный наполнитель добавляют .в виде суспензии концентрацией 50 г/л,

Концентрация волокнистой массы

5 при размоле составляет 3%. После размола до 60°ШР изготавливают бумагу массой 60г/м2.

Сравнительные данные по размолу и показатели качества бумаги приведены в

0 табл. 1.

П р и м е р 2. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 0,5% от массы а.с.в. модифицированного канифольным клеем наполнителя,

5 содержащего 0,1 % модификатора от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 15 мин.

Примерз. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 с добав0 кой 0,5% от массы а.с.в. модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 1% модификатора от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 12 мин.

5 П р и м е р 4. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 5% от массы а.с.в. модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 0,01% модификатора от массы каоли0 на. Время размола до 60°ШР составляет 15 мин.

Приме р 5. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 5% от массы а.с.в. модифицированного

5 канифольным клеем наполнителя, содержащего 0.1% модификатора от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 15 мин.

П р и м е р 6; Размол СФА хвойной

0 целлюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 5% от массы а.с.в. модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 1 % модификатора от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет

5 12 мин.

Пример. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 10% от массы а.с.в. модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 0,01% модификатора от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 15 мин.

Примере. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят с добавкой 10% от массы а.с.в. модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 0,1 % модификатора от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 15 мин.

П р и м 6 р 9. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят с добавкой 10% от массы а.с.в, модифицированного канифольным клеем наполнителя, содержащего 1% модификатора от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 12 мин.

Данные по примерам 1-9 приведены в табл. 1 в сравнении с известным способом, где в качестве добавки используют немодифицированный каолин в количестве 0.5-10% от массы а.с.в. Размол проводят в условиях примера 1. В контрольном опыте приведены данные по размолу СФА хвойной целлюлозы в отсутствие добавок.

Из данных табл. 1 следует, что использование модифицированного каолина при- енню времени размола на о 37% при сохранении качества бумаги.

Увеличение содержания модифицированного каолина до 15% от массы а.с.в. приводит к снижению показателя прочности до уровня известного способа, при этом наблюдается большой промой наполнителя но время размола при этом сокращается на 18%.

Пример 10. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1. но с введением в волокнистую массу 0.5% от массы а.с.в. модифицированного наполнителя, содержащего 0.1% по отношению к каолину модификатора. В качестве модифи- Гк1Т, используют полиэлектролит - поли- (Ы.Ы-диметил)-3.5 метиленпиперидиний хлорид (ВПК-402). Время размола до 60°ШР составляет 10.5 мин.

Указанный полиэлектролит вводят в суспензию каолина в виде водного раствора концентрацией 2.5 г/л. Подготовку модифицированного наполнителя проводят аналогично примеру 1. После размола волокнистой массы в ролле изготавливают бумагу массой 60 г/м и испытывают ее

П р и м е р 11. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1. но с введением в волокнистую массу 5% от массы а.с.в. модифицированного наполнителя содержащего0.1 % модификатора (ВПК-402) от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 12 мин.

П р и м е р 12. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят аналогично примеру 1 но с введением в волокнистую массу 10% от

массы а.с.в. модифицированного полиэлектролитом ВПК-402 наполнителя, содержащего 0,1 % модификатора. Время размола до 60 ШР составляет 10 мин.

П р и м е р 13. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 при введении в волокнистую массу 0,5% от массы а.с.в, модифицированного наполнителя, где модификатором служит смесь (поверхностный ассоциат) канифольного клея с поли- электролитом ВПК-402 при их массовом соотношении 1:1. Модифицированный наполнитель получают обработкой в гомогенизаторе при 5000 об/мин суспензии каолина с канифольным клеем в течение 30 мин. а

затем эту же суспензию обрабатывают в тех же условиях полиэлектролитом ВРК-402 в количестве 0.1% от массы каолина. Время размола до 60°ШР составляет 11 мин.

П р и м е р 14. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 5% от массы а.с.в. модифицированного наполнителя по примеру 13. Время размола до 60°ШР составляет 10,5 мин.

П р и м е р 15. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1. но с введением в волокнистую массу 10% от массы а.с.в. модифицированного наполнителя по примеру 13. Время размола до 60°ШР составляет 10 мин.

П р и м е р 16. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 0,5% от массы а.с.в. модифицированного наполнителя где модификатором служит смесь (поверхностный ассоциат) полиэлектролита ВПК-402 и канифольного клея при их массовом соотношении 1:1. который получают аналогично примеру 13. но в измененной очередности обработки указанными веществами суспензии каолина. Сначала каолин обрабатывают катионным полиэлектролитом ВПК-402 (обработка № 1), а затем канифольным клеем (обработка N° 2). Время размола до 60°ШР составляет 11,5 мин.

П р и м е р 17. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, нос введением в волокнистую массу 5% от массы а.с.в. модифицированного наполнителя по примеру 16. Время размола до составляет 8 мин.

П р и м е р 18. Размол СФА хвойной еллюлозы проводят по примеру 1. но с ввеением в волокнистую массу 10% от массы .с.в. модифицированного наполнителя по римеру 16. Время размола до 60°ШР со- тавляет 10 мин.

Данные физико-механических характеристик бумаги по примерам 10-18 приведены в табл.2.

Анализ данных табл. 2 показывает, что использование модифицированного напол.- нителя, содержащего на поверхности кати- онный полиэлектролит, а также ассоциаты катионного и анионного полиэлектролитов, позволяет резко, до 50%. уменьшить время размола целлюлозы при сохранении показателей качества бумаги.

П р и м е р 19. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят в присутствии 7% каолина от массы а.с.в.. модифицированного О 025% от его массы катирнным полиак- риламидом (ПАА). Модифицирование проводят аналогично примеру 1. Для обработки суспензии каолина используют 0. водный раствор ПАА. Время размола до составляет 9 мин.

Пример 20. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят в присутствии 5% от массы а.с.в. модифицированного каолина, содержащего 0.28% катионного полиэлектролита ВПК-402 и 0.033% анионного полиэлектролита(Умостат 2G). представляющий собой сополимер стирола и итаконовой кислоты, нейтрализованный наполовину и этерифицированный глицерином. Модифицирование проводят последовательной обработкой суспензии каолина в гомогенизаторе соответствующими полиэлектролитами. Время размола до составляет 10 мин.

П р и м 6 р 21. Размол хлопковой беленой целлюлозы проводят аналогично примеру 1в присутствии каолина, модифицированного раствором, содержащим 2 8 мг/г полиэлектролита ВПК-402. т.е. 028% от массы каолина. Добавка модифицированного каолина составляет 2% от массы а.с.в. Время размола до 40°ШР по сравнению с размолом по известному способу, т.е. с добавкой 2% немодифицированного каолина, сокращается на 29% и составляет 15 мин.

Пример 22, Размол древесной

массы проводят в присутствии каолина, содержащего 0.28% катионного полиэлектролита (аналогично примеру 21). Добавка модифицированного наполнителя составляет 4.5% от массы а.с.в. Время размола до

50°ШР по сравнению с размолом по известному способу, т.е. с добавкой 4.5% немодифицированного каолина, сокращается на 34% и составляет 12 мин.

Таким образом, предлагаемый спосоо

позволяет интенсифицировать процесс размола за счет значительного сок защения продолжительности при улучшении или сохранении качественных показателей бумаги.

0

Формула изобретения

Способ размола целлюлозосодержаще- го волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги путем механической 5 обработки волокнистой массы в присутствии минерального наполнителя на основе каолина, отличающийся тем. что. с целью интенсификации процесса при сохранении качественных показателей бума- 30 ги. в качестве минерального наполнителя используют каолин, модифицированный канифольным клеем, или полиЧМ.Ы-диметил)- 35 метиленпиперидиний хлоридом, или катйонным полиакриламидом. или смесью 35 канифольного клея с полиЧМ.М-диметил)-3.5 метиленпиперидиний хлоридом, или смесью сополимера стирола и итаконовой кислоты с полиЧМ.М-диметйл)-3.5 метиленпиперидиний хлоридом при содержании 40 модификатора 0.01-1.00% от массы каолина при этом модифицированный каолин берут в количестве 0.5-10.0% от массы абсолютно сухого волокна.

Таблица 1

Изобретение относится к размолу целлюлозосодержащих волокнистых полуфабрикатов - целлюлозы и древесной массы при производстве различных видов бумаги и позволяет интенсифицировать процесс размола при сохранении качественных показателей бумаги. Волокнистую массу подвергают механической обработке, например в дисковых мельницах или роллах, в присутствии каолина, модифицированного канифольным клеем, или поли-/N,N-диметил/ -3,5 метиленпиперидиний хлоридом, или катионным полиакриламидом, или смесью канифольного клея с поли-(N,N-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлоридом, или смесью сополимера стирола и итаконовой кислоты с поли-(N,N-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлоридом, при содержании модификатора 0,01-1,00% от массы каолина, при этом модифицированный каолин берут в количестве 0,5-10,0% от массы абсолютно сухого волокна. 2 табл.

П ос об змола

Расход наполнителя. % от массы а.с.в.

Содержание канифольного

клея. % от массы

каолина

Время размола

до 60°ШР.

мин

0.01 0.1

Разрыв-ная длина, м

4400 5500

Продолжение табл. 1

Таблица 2