Способ приготовления крахмального связующего для бумажной массы Советский патент 1992 года по МПК D21H17/29 C09J103/04 

окислительной деструкции аммониевого полимера, которая ухудшает степень удержания катионного крахмала в массе и негативно сказывается на прочности бумаги вследствие уменьшения связующей способности низкомолекулярных продуктов деструкции, Кроме того, при температуре варки деструктирующее влияние избытка окислителя сказывается и на макромолекулах крахмала, с другой стороны, недостаток окислителя значительно увеличивает продолжительность обработки крахмала и снижает достигаемую степень удержания катионизированного крахмала.

Целью изобретения является улучшение качества крахмального связующего.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовления крахмального связующего для бумажной массы, включающему обработку водной суспензии крахмала гидроксидом натрия, гипохлорит натрия и полидиметилдиаллиламмонийхло- рид вводят в обработанную гидроксидом натрия водную суспензию крахмала последовательно, при этом после введения гипо- хлорита натрия массу выдерживают при 40-50°С в течение 25-45 мин, затем суспензию нейтрализуют серусодержащим соеди- нением, выбранным из группы, включающей сернистую кислоту, сульфит натрия или тиосульфит натрия, при его расходе 0,003-0,070% от массы крахмала, пол- идиметилдиаллиламмонийхлорид вводят в нейтрализованную суспензию, а после варки выдерживают полученную смесь в течение 5-10 мин.

При этом гидроксид натрия берут в количестве 0,1-2,5% от массы крахмала, а гипохлорит в количестве 1,3-3,5% (в пересчете на активный хлор) от массы крахмала.

Используемый в предлагаемом способе катионный крахмал представляет собой полимерный комплекс, в котором молекулы полидиметилдиаллиламмонийхлорида и окисленного крахмала прочно связаны не только молекулярными, но и ионными силами, без примеси низкомолекулярных продуктов окислительной деструкции катионного полимера. Этот комплекс при введении в бумажную массу равномерно распределятся по поверхности волокон и в силу особой прочности внутренних связей, обладает повышенной устойчивостью и не десорбируется, обеспечивая высокую степень удержания крахмала в массе. Отсутствие низкомолекулярных продуктов деструкции в комплексе способствует более полному удержанию катионизаторавмассе. Увеличение геометрических размеров такого комплекса (за счет прочности связей в

нем) по сравнению с размерами составляющих его молекул способствует большему удержанию в бумажной массе красителей, наполнителей, оптических отбеливателей,

проклеивающих веществ и мелкого волокна, что приводит к значительному уменьшению разносторонности получаемой бумаги. Кроме того, полученная бумага обладает повышенной сомкнутостью структуры,

0 обеспечивающей дополнительное увеличение прочности ее поверхности.

Приготовление крахмального связующего по изобретению осуществляют путем загрузки товарного крахмала в воду при 05 25°С при перемешивании с целью получения его суспензии с концентрацией сухих веществ 3-25% (при меньшей температуре воды появляется опасность ее замерзания, при большей - наблюдаются трудности при

0 суспендировании крахмала; при меньшей концентрации сухих веществ в суспензии уменьшается ее устойчивость, при большей-возможно образование крупных комьев крахмала). В полученную суспензию

5 добавляют гидроксид натрия в количестве 0,1-2,5% от массы крахмала (в зависимости от его вида). Затем добавляют гипохлорит натрия в количестве 1,3-3,5% активного хлора от массы крахмала (для картофельного

0 крахмала рекомендуется расход активного хлора ближе к нижней границе диапазона, для кукурузного- ближе к верхней), разогревают полученную смесь до 40-50°С и выдерживают при этой температуре 25-45 мин для

5 оптимального окисления (меньшая температура неоправданно затянет процесс окисления, большая - ускорит термическое разложение гипохлорита; меньшая продолжительность приводит к непол0 ному окислению, большая - нецелесообраз- на, поскольку за 45 мин процесс завершается). Для прекращения процесса окисления крахмала и нейтрализации остаточного хлора в смесь добавляют серусодер5 жащее соединение, например сернистую кислоту, сульфит или тиосульфит натрия в количестве 0,003-0,070% от массы крахмала (для сернистой кислоты предпочтителен расход, приближающийся к нижней границе

0 диапазона, для тиосульфита натрия - ближе к верхней границе). После этого вводят пол- идиметилдиаллиламмонийхлорид в количестве 2-15% от массы крахмала (меньшее количество снижает степень удержания

5 крахмала, большее - не способствует дальнейшему возрастанию прочностных показателей бумаги), разогревают полученную смесь до 85-95°С и выдерживают при этой температуре в течение 5-10 мин (меньшая температура ухудшает провар зерен крахмала, большая - может привести к вскипанию сваренной смеси). Полученное описанным способом крахмальное связующее подается в бумажную массу в количестве 0,3-4,0% сухого вещества от массы бумаги (меньшее количество не приводит к достаточному увеличению прочностных показате- лей бумаги, большее - может вызвать флокуляцию массы).

Порядок и место дозировки этого катион ного крахмала зависит от вида бумаги и особенностей потока подготовки массы. Предпочтительный порядок дозировки связующего, приготовленного по предлагаемому способу: для проклеенных видов продукции - после введения проклеивающих материалов и наполнителей; для остальных видов - cia 15-30 мин до отлива.

Бумажная масса может включать древесную массу и/или беленую или небеленую целлюлозу как сульфитную, так и сульфатную хвойных и/или лиственных пород древесины. Она может наполняться любыми известными наполнителями с эффектом лучшего их удержания и проклеиваться как в кислой, так и в нейтральной среде соответствующими проклеивающими материалами, при этом даже при неблагоприятных условиях проклейки (при температуре производственной воды более 20°С) расход проклеивающих материалов уменьшается на 10% при сохранении прежнего значения впитываемое™ или степени проклейки. Допустимо использовать любые субстантивные, дисперсные и прямые красители, в том числе и оптически отбеливающие вещества, при этом также возрастает их удержание. Поскольку предлагаемое крахмальное связующее совместимо с известными коагулянтами для кислого и нейтрального способа проклейки бумажной массы и само обладает свойствами коагулянта, его использование позволяет уменьшить расходы коагулянтов и флокулянтов.

Лучшее удержание взвешенных веществ в бумажной массе и отсутствие низкомолекулярных продуктов окислительной деструкции снижает БПК оборотных вод производственного потока, а антисептическое действие полидиметилдиаллиламмо- нийхлорида способствует уменьшению пятнообразования за счет слизи.

Пример 1 (по изобретению). В 3 л воды при 10°С засыпают 1 кг воздушно-сухого картофельного крахмала при непрерывномперемешивании.В образовавшуюся суспензию добавляют 1 г гидроксида натрия, вливают раствор гипо- хлорита натрия из расчета 1,3% активного хлора от массы крахмала, подогревают

смесь до 40°С и выдерживают при перемешивании в течение 45 мин, затем добавляют раствор сернистой кислоты из расчета 0,003% от массы крахмала и раствор полидиметилдиаллиламмонийхлорида марки ВПК-402 из расчета 2% полимера от массы крахмала, разогревают полученную смесь до 95°С при перемешивании, выдерживают ее 5 мин и разбавляют теплой водой до 15 л.

0 Это крахмальное связующее дозируют в бумажную массу после добавления в нее каолина и канифольного клея, перед введением сульфата алюминия, за 30 мин до отлива бумаги.

5 Бумажная масса имеет следующую композицию по волокнистым полуфабрикатам: 75% беленой сульфитной хвойной целлюлозы со степенью помола 29°ШР и 25% беленой сульфатной лиственной целлюлозы,

0 степень помола которой равны 34°ШР. После размола в нее добавляют 16% химически отбеленного каолина, 1,6% клея из талловой модифицированной канифоли, 1 % крахмального связующего, приготовленно5 го описанным способом, и 3,5% сульфата алюминия от массы абсолютно сухого волокна. Степень удержания крахмала в массе, измеренная спектрофотометрически, составляет 73%.

0 Полученную массу используют для изготовления офсетной бумаги массой 70 г/м2. Пример 2 (по прототипу). В 3 л воды при 10°С засыг ают 1 кг воздушно-сухого картофельного крахмала при непрерывном

5 перемешивании. В образовавшуюся суспензию добавляют 5 г гидроксида натрия, вливают растворы полидиметилдиаллилам- монийхлорида (марки ВПК-402) из расчета 2% полимера от массы крахмала и гипохло0 рита натрия из расчета 0,5% активного хлора от массы крахмала. Полученную смесь разогревают до 95°С, варят при перемешивании 30 мин и разбавляют теплой водой до 15 л. Это крахмальное связующее дозируют

5 в бумажную массу после добавления в нее каолина и канифольного клея, перед введением сульфата алюминия, за 30 мин до отлива бумаги.

Бумажная масса имеет композицию по

0 волокнистым полуфабрикатам и химикатам, совпадающую по подготовке и дозировке с примером 1. Степень удержания крахмала в массе, измеренная спектрофотометрически, составляет 66%.

5 Полученную массу используют для изготовления офсетной бумаги массой 70 г/м2. Пример 3 (по изобретению). Осуществляют аналогично примеру 1, с тем отличием, что берут кукурузный крахмал, добавляют 20 г гидроксида натрия и 3,5%

гипохлорита натрия по активному хлору. Нагревают эту смесь до 50°С и выдерживают 25 мин, затем добавляют 0,07% тиосульфата натрия от массы крахмала, после этого 15% полимера марки ВПК-402. Выдерживают после варки 10 мин и дозируют готовое связующее в количестве 1,2% от массы абсолютно сухого волокна в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1, после введения каолина и канифольного клея и перед введением сульфата алюминия.

Степень удержания в массе крахмала, приготовленного описанным способом, измеренная спектрофотографически, состав- ляет82%.

Полученную массу используют для изготовления офсетной бумаги массой 70 г/м ,

Пример 4 (по прототипу). Осуществляют аналогично примеру 2, с той лишь раз- ницей, что берут кукурузный крахмал, добавляют 20 г гидроксида натрия, затем в суспензию вводят растворы полимера марки ВПК-402 в количестве 15% от массы крахмала и гипохлорита натрия в количестве 1 % активного хлора от массы крахмала. Полученную суспензию варят при 85°С и после разбавления дозируют в количестве 1,2 % от массы абсолютно сухого волокна в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1, после введения каолина и канифольного клея и перед введением сульфата алюминия.

Степень удержания в массе крахмала, приготовленного описанным способом, из- меренная спектрофотографически, составляет 76%.

Полученную массу используют для изготовления офсетной бумаги массой 70 г/м2.

Пример 5 (по изобретению). Осуще- ствляют аналогично примеру 1, с тем отличием, что суспензию для окисления нагревают до 45°С и выдерживают 35 мин, затем добавляют 0,02% сульфита натрия от массы крахмала, после этого 5% полимера марки ВПК-402. Выдерживают после варки 7 мин и дозируют готовое связующее в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1,после введения каолина и канифольного клея и перед введе- нием сульфата алюминия.

Степень удержания в массе крахмала, приготовленного описанным способом, измеренная спектрофотометрически, составляет 81%,

Полученную массу используют для изготовления офсетной бумаги массой 70 г/м2.

Пример 6 (по прототипу). Осуществляют аналогично примеру 2, с той лишь разницей, что в суспензию вводят раствор

полимера марки ВПК-402 в количестве 5% от массы крахмала. Полученную суспензию дозируют в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1, после введения каолина и канифольного клея и перед введением сульфата алюминия.

Степень удержания в массе крахмала, приготовленного описанным способом, измеренная спектрофотометрически, составляет 72%.

Полученную массу используют для изготовления офсетной бумаги массой 70 г/м2.

Пример 7 (контрольный). Осуществляют аналогично примеру 5, с тем отличием, что суспензию для окисления нагревают до 55°С и выдерживают 25 мин. Готовое связующее дозируют в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1, в том же порядке и в то же место потока.

Пример 8 (контрольный). Осуществляют аналогично примеру 5, с тем отличием, что суспензию для окисления нагревают до 35°С и выдерживают 45 мин. Готовое связующее дозируют в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1, в том же порядке и в то же место потока.

Пример 9 (контрольный). Осуществляют аналогично примеру 5, с тем отличием, что суспензию для окисления нагревают до 50°С и выдерживают 20 мин. Готовое связующее дозируют в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1, в том же порядке и в то же место потока.

Пример 10 (контрольный), Осуществляют аналогично примеру 5, с тем отличием, что суспензию для окисления нагревают до 50°С и выдерживают 50 мин, Готовое связующее дозируют в композицию, по составу и подготовке идентичную описанной в примере 1, в том же порядке и в то же место потока.

Степень удержания в массе крахмала, приготовленного предлагаемым и известным способами, и физико-механические показатели полученной офсетной бумаги массой 70 г/м приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет улучшить качество крахмального связующего и за счет этого повысить степень удержания крахмала в среднем на 10,4%, разрывную длину бумаги в продольном направлении на 11,4%, сопротивление выщипыванию с лицевой стороны на 13,0%, степень проклейки бумаги на 15,5%, а ее разносторонность уменьшить в 2,5 раза.

Формула изобретения

1. Способ приготовления крахмального связующего для бумажной массы, включающий обработку водной суспензии крахмала гидроксидом натрия, введение гипохлорита натрия и полидиметилдиаллиламмонийхло- рида в количестве 2-15% от массы крахмала и варку смеси при 85-95°С, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества крахмального связующего, гипохлорит натрия и полидиметилдиаллиламмонийхло- рид вводят в обработанную гидроксидом натрия водную суспензию крахмала последовательно, при этом после введения гипохлорита натрия массу выдерживают при

0

40-50°С в течение 25-45 мин, затем суспензию нейтрализуют серусодержащим соединением, выбранным из группы, включающей сернистую кислоту, сульфит натрия или тиосульфат натрия, при его расходе 0,003-0,070 % or массы крахмала, по- лидиметйлдиаллиламмонийхлорид вводят в нейтрализованную суспензию, а после варки выдерживают полученную смесь в течение 5-10 мин.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что гидроксид натрия берут в количестве 0,1-2,5% от массы крахмала, а гипохлорит натрия в количестве 1,3-3,5% (в пересчете на активный хлор) от массы крахмала.

Использование: в качестве связующего для бумажной массы. Сущность изобретеИзобретение относится к целлюлозно- бумажному производству и может быть использовано для увеличения прочности и жесткости бумаги и картона одновременно с экономией проклеивающих материалов для клеевых видои продукции Известно, что обработка крахмала азотсодержащими полимерами, такими как сополимер эпихлоргидрина и диметиламина, способствует его катионизации и приводит к увеличению прочности бумаги и повышению удержания волокна и наполнителя в ней 1. Однако в таком полимере затруднена кватернизация азота, поэтому плотность положительных зарядов в молекуле мала, следовательно, требуется увеличение количества азотсодержащего полимера для осуществления катионизации крахмала. Кроме того, молекулы такого полимера обладают излишней гибкостью, которая способствует повышенному распаду комплексов молекул этого катионизатора с крахмалом и по этой ния: в суспензию крахмала добавляют гид- роксид натрия в количестве 0,1-2,5% от массы крахмала, затем добавляют гипохлорит натрия в количестве 1,3-3,5% активного хлора от массы крахмала, разогревают полученную смесь до 40-50°С и выдерживают 25-45 мин. В полученную смесь добавляют се русо держащее соединение, выбранное из группы, содержащей сернистую кислоту, сульфит натрия или тиосульфат натрия, в количестве 0,003-0,070% от массы крахмала, а затем вводят полидиметилдиаллилам- монийхлорид в количестве 2-15% от массы крахмала, разогревают полученную смесь до 85-95°С и выдерживают в течение 5-10 мин, 1 з.п. ф-лы, 1 табл. причине приводит к уменьшению удержания катионизированного крахмала в бумажной массе. Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления крахмального связующего для бумажной массы, включающий обработку водной суспензии крахмала гидроксидом натрия, введение гипохлорита натрия и полидиметилдиаллиламмонийхло- рида в количестве 2-15% от массы крахмала и варку смеси при 85-95°С 2. По этому способу после обработки крахмальной суспензии гидроксидом натрия в нее вводят полидиметилдиаллиламмонийх- лорид совместно с гипохлоритом натрия и сразу же варят полученную смесь. Использование крахмального связующего, подготовленного таким образом, способствует увеличению прочности бумажного полотна в мокрой части бумажной массы и разрывной длины готовой бумаги. Однако совместная варка крахмала с ка- тионизатором и окислителем способствует Ё XI СО ел fcb ON СП