Состав для проклейки волокнистых материалов Советский патент 1993 года по МПК D21H21/16 D21H17/01 D21H17/21 D21H17/64 

Предполагаемое изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается состава для проклейки волокнистных материалов, в частности картона, мешочной и оберточной бумаги.

Ранее предлагались составы для проклейки волокнистых материалов, в частности бумаги, на основе парафина и синтетических жирных кислот.

Составы на основе парафина и синтетических жирных кислот имеют недостаточную устойчивость дисперсии, а бумага, проклеенная таким составом, имеет сравнительно низкую адгезионную прочность.

Известен состав для склеивания частиц в древесно-волокнистых плитах, содержащий смесь активного ила с водным раствором мочевины.

Данный состав не обеспечивает проклейку в волокнистой массе.

Известен состав для проклейки волокнистого материала, содержащий активный ил и водный раствор щелочи.

Однако этот состав не обеспечивает качество проклейки картона в массе, впитыва- емость воды покровным слоем при одностороннем смачивании составляет 150 г на 1 м2 за 60 с и не соответствует требованиям действующего ГОСТа 7420-78 Картон для плоских слоев гофрированного картона. , Наиболее близким к заявляемому составу для проклейки волокнистых материалов является состав в известном способе проклейки волокнистых материалов в массе, где в качестве проклеивающего агента используют омыленное талловое масло древесины лиственных пород. Проклеивающий

ч ю

4

ю

00

агент в данном способе вводяттолько после того, как волокнистую массу после размола предварительно обработают термолизатом биомассы активного ила.

В талловом масле древесины листвен- ных пород, являющимся основой проклеивающего агента, содержится значительное количество неомыляемых веществ - 18- 26%. которые вызывают большие смоляные затруднения и по этой причине использо- вать его для проклейки невозможно.

Несколько улучшает положение предварительная обработка волокнистых материалов диспергатором. Однако, при этом недостаточно обеспечивается стабильность проклейки в виду того, что диспергатор - термолизат биомассы активного ила диспергирует в основном смоляные частицы, находящиеся в волокнистой массе, а не в

проклеивающем агенте.

К тому же качественный и количественный состав смолы в волокнистой массе очень колеблется, что приводит к непостоянному эффекту действия диспергатора - термолизата биомассы активного ила на стадии проклейки при использовании проклеивающего агента - смыленного таллово- го масла древесины лиственных пород.

Цель изобретения - создание состава для проклейки волокнистых материалов в массе, исключающего смоляные отложения и обеспечивающего стабильность проклейки..

Поставленная цель достигается тем, что состав для проклейки волокнистых матери- алов, содержащий омылениое талловое масло древесины лиственных пород, щелочь и воду дополнительно содержит термолизат биомассы активного ила при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Талловое масло древесины

лиственных пород .......................... 8т12

Щелочь ........................................ 0,5-1,5

Термолизат биомассы

активного ила ............................. 0,1-0,3

Вода ..................................... Остальное

В составе клея термолизат биомассы активного ила диспергирует непосредственно клеевую эмульсию в то время как в известном техническом решении - прототипе тер- молизат биомассы активного ила диспергирует смоляные частицы в волокнистой массе до введения в нее проклеивающего агента (омыленного таллового масла древесины лиственных пород), то есть в за- являемом техническом решении термолизат биомассы активного ила входит в состав клеевой композиции, а в прототипе им обрабатывают волокнистую массу на стадии до проклейки ее клеевой композицией.

5

5

0

5

0

5 0

5

0 5

Отмеченные отличия заявляемого технического решения позволяют предотвратить образование смоляных отложений на оборудовании и в картоне, которые образуются за счет неомыляемых веществ, входящих в состав таллового масла древесины лиственных пород.

Кроме того, хорошо диспергированная клеевая эмульсия обеспечивает в дальнейшем более равномерное распределение клеевых частиц при введении в волокнистую массу, что обеспечивает стабильность проклейки независимо от содержания смолы в исходной волокнистой массе.

Таким образом талловое масло древесины лиственных пород, являющееся, основой клеевого состава, содержит большое количество неомыляемых веществ 18-26%, которые и обуславливают значительные смоляные затруднения, и по этой причине использование его для проклейки возможно в случае диспергирования смоляных частиц, .содержащихся непосредственно в талловом масле. И как следствие хорошо диспергированная клеевая эмульсия более равномерно распределяется в волокнистой массе.

Термолизат биомассы активного ила содержит до 10-15% свободных аминокислот, которые в значительной степени обуславливают его поверхностно-активные свойства и диспергирующую способность. Это качество термолизата ила позволяет использовать лиственное талловое масло как основу клеевого состава.

Нам неизвестны технические решения, в которых предусматривается содержание лиственного таллового масла в качестве основы состава для проклейки волокнистых материалов. Этот новый отличительный признак в сочетании с другими отличительными и известными существенными признаками придает заявляемому составу новое свойство - улучшение дисперсности и именно это свойство позволяет повысить степень проклейки и исключить смоляные отложения на оборудовании и в картоне.

Термолизат биомассы активного ила получают при термообработке суспензии ила концентрацией 30-60 г/л при 80-90°С в течение 2ч.

В термолизате биомассы активного ила содержится до 15% свободных аминокислот от сухих веществ. Качественное и количественное определение аминокислотного состава термолизата биомассы активного ила показало наличие в нем 18 индивидуальных аминокислот.

Состав для проклейки картона приготавливают следующим образом. В эмульгатор при постоянном перемешивании

загружают лиственное тэлловое масло, щелочь, горячую воду и термолизат биомассы активного ила. Температуру смеси поднимают до 70°С и выдерживают в течение 30 мин, не прекращая перемешивания. По окончании процесса смесь разводят холодной водой до концентрации 20-30 г/л и используют для проклейки.

Технология приготовления состава для проклейки волокнистых материалов в массе подтверждается следующими конкретными примерами осуществления изобретения.

Пример 1 (прототип). Состав для проклейки картона, содержащий, мас.%: талловое масло древесины лиственных пород 10, щелочь 0,8 и воду 89,2, готовят при температуре 70°С в течение 30 мин при постоянном перемешивании. Омыленную смесь разбавляют холодной водой до концентрации 20 г/л. Волокнистую массу, размолотую до 36° ШР со степенью провара 50 ед. Каппа, обрабатывают термолизатом биомассы активного ила в количестве 1,0 мас.% абсолютно-сухого волокна, далее перемешивают, разбавляют водой до концентрации 2,5% и вводят проклеивающий состав из расчета 1,5% к абсолютно-сухому волокну. После перемешивания в течение 10 мин в волокнистую массу вводят осади- тель - сульфат алюминия для рН 4,5. Из подготовленной целлюлозной массы делают отливки массой 150 г/м2, сушат в камере листоотливногр аппарата в течение 3 мин при 80-90°С, затем в сушильном шкафу при температуре 130-140°С в течение 30 мин. Высушенные отливки кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420-78 Картон для плоских слоев гофрированного картона.

Результаты испытаний представлены в табл. 1..

Как следует из данных табл. 1 устойчивость-клеевого состава на основе омылен- ного таллового. масла древесины лиственных пород составила всего лишь 36 ч. Отсутствие диспергатора непосредственно в клеевом составе обусловило во всех случаях наличие смоляных отложений на оборудовании и в картоне. При этом не было обеспечено качественной проклейки картона (впитываемость воды покровным слоем при одностороннем смачивании за 60 с составила 26 г/м2).

Пример 2 (контроль). Состав для проклейки картона, содержаа1ий, мас.% лиственное талловое масло 10; щелочь 0,8 и воду 89,2 готовят при температуре 70°С в течение 30 мин при постоянном перемешивании. Омыленную смесь разбавляют холодной водой до концентрации, 20 г/л. Полученный клей вводят в размолотую до

36° ШР сульфатную целлюлозу со степенью

провара 50 ед. Каппа в количестве 1,5 мас.%

. абсолютно-сухого волокна. В качестве осадителя в волокнистую массу вводят сульфат

5 алюминия до рН 4,5. Из подготовленной

целлюлозной массы делают отливки массой

150 г/м2, сушат в камере листоотливного

аппарата в течение 3 мин при температуре

, затем в сушильном шкафу притем0 пературе 130-140°С в течение 30 мин. Высушенные отливки кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420-78.

На.стадии проклейки массы дается визуальная оценка количества смоляных отло5 жений на оборудовании и после сушки определяется наличие смоляных отложений на поверхности отливок.

Результаты испытаний представлены в табл.1.

0 В контрольном опыте, т.е. когда термолизат биомассы активного ила не вводился ни в целлюлозную массу после размола (прототип), ни в состав клея (заявляемое решение) степень проклейки и механические

5 показатели картона были низкими.

Отсутствие диспергатора - термолизата биомассы активного ила обусловило наличие значительных смоляных отложений на оборудовании и в картоне (табл. 1).

0 Примеры 3-7. В примерах 3-7 в клеевом составе изменяли содержание таллового масла древесины лиственных пород от 7 до 13 %, массовая доля щелочи и термолизата биомассы ила не изменялась. Состав

5 для проклейки картона, содержащий, мас,%: талловое масло древесины лиственных пород - 7, 8, 10, 12, 13, содержание щелочи в опытах 3-7 составляло 0,8%, термолизата ила о качестве диспергатора 0,2%,

0 добавка воды.составила 92, 91,89, 88 и 87% соответственно. В эмульгатор при постоянном перемешивании загружают талловое масло древесины лиственных пород, щелочь, добавляют горячую воду и термолизат

5 ила. Температуру смеси поднимают до 70°С паром при глухом обогреве и выдерживают в течение 30 мин. Полученный клей разбавляют холодной водой до концентрации 20 г/л и вводят в размолотую до 36° ШР суль0 фатную целлюлозу со степенью провара 50 ед. Каппа в количестве 1,5 мас.% абсолютно-сухого вещества. В качестве осадителя используют сульфат алюминия до рН 4,5. Из подготовленной целлюлозной массы

5 делают отливки массой 150 г/м2, сушат в камере листоотливного аппарата в течение 3 мин. при температуре 80-90°С, затем в сушильном шкафу при температуре 130- 140°С в течение 30 мин. Отливки кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420-78.

Результаты испытаний образцов в примерах 3-7 представлены в табл. 1.

Результаты испытаний, представленные в табл. 1, показывают, что клеевой состав на основе таллового масла древесины лиственных пород и термолизата биомассы активного ила улучшает проклейку картона по сравнению с прототипом в 1,4-2,0 раза, улучшаются так же механические показатели картона: абсолютное сопротивление про- давливанию на 16,0%, разрушающее усилие на 12% и число двойных перегибов на 10%......

При содержании в клеевом составе таллового масла древесины лиственных пород 10% и термолизата биомассы ила 0,2% смоляные отложения на оборудовании и в картоне полностью исключаются. При содержании таллового масла древесины лиственных пород 12% в составе клея образуются незначительные смоляные отложения. Дальнейшее увеличение доли таллового масла до 13% приводит к заметному увеличению смоляных отложений (бляшек).

Введение в состав клея таллового масла древесины лиственных пород ниже 8% приводит к незначительному увеличению степени проклейки по сравнению с контролем.

Результаты опытов 3-7 показали, что оптимальным содержанием таллового масла древесины лиственных пород в составе для проклейки картона следует считать 8- 12%.

Введение диспергатора - термолизата биомассы ила в клеевой состав способствовало устойчивости клея, который не расслаивался в течение 72 часов. По сравнению с прототипом устойчивость клея возросла в 2 раза.

Примеры 8-12. В примерах 8-12 о составе для проклейки картона изменяли содержание щелочи от 0,4 до 1,4%. Состав для проклейки содержал мас.%: талловое масло древесины лиственных пород - 10, термолизат биомассы ила - 0,2, щелочь - 0.4; 0,5; 0.8; 1.2; .1,4 и воду-89,4; 89,0; 88,6 и 88,4 соответственно.

Приготовление клеевого состава, проклейку картона и испытания проводят аналогично примерам 3-7.

Результаты представлены в табл. 2.

При введении щелочи 0,4% в состав для проклейки картона из-за неполного омыления веществ, входящих в состав таллового масла древесины лиственных пород, дисперсия клея имеет малую устойчивость - всего 24 часа. Неомыленные вещества приводят к снижению проклейки и к очень значительным смоляным отложениям.

При избытке щелочи - 1,4% наблюдается коагуляция неомыленных веществ, что приводит к появлению смоляных отложений и к снижению степени проклейки. Опти- мальной следует считать концентрацию щелочи в составе клея 0,5-1,2%, при этом обеспечивается высокая степень проклейки

- 14-18 r/м2 (впитываемость воды за 60 с при одностороннем смачивании). Смоляные

0 отложения полностью отсутствуют или весьма незначительны.

Устойчивость клеевого состава высокая - 72 часа.

Примеры 13-17. В примерах 13-17

5 в составе для проклейки картона изменяли массовую долю термолизата биомассы йк- тивного ила от 0,1 до 0,35%. Состав для проклейки содержал, мас.%: талловое масло древесины лиственных пород - 10; ще0 лочь - 0,8; термолизат биомассы активного ила -0,1; 0,15; 0,2; 0,3; 0,35 и воду - 89,1; 89,05; 89,0; 88,9 и 88,85 соответственно.

Приготовление клеевого состава, проклейку и испытание проводят аналогично

5 примерам 3-7. Результаты опытов представлены в таблице 3. Недостаток диспергатора - термолизата биомассы активного ила

- 0,1 % и его избыток - 0,35% в составе клея приводят к снижению степени проклейки 0 23-26 г/м2 впитываемость воды за 60 сек, при одностороннем смачивании и к появлению незначительного количества смоляных отложений. Устойчивость клеевой суспен- . Зии в данных случаях составила 48 ч.

5 Из данных табл. 3 (примеры 13-17) следует, что оптимальная концентрация диспергатора - термолизата биомассы активного ила составляет 0,15-0,3%. В этом интервале термолизата биомассы активного

0 ила высокая степень проклейки (14-19 г/м2 впитываемость воды за 60 с. при одностороннем смачивании картона)и практически полное отсутствие смоляных отложений на оборудовании и- в картоне. Устойчивость

5 клеевой суспензии составила 72 ч.

Результаты опытов, представленных в таблицах 1-3, показывают, что клеевой состав на основе таллового масла древесины лиственных пород с добавками термолизата

0 биомассы активного ила в качестве диспергатора позволяет повысить по сравнению с прототипом устойчивость клеевого состава в 2 раза, предотвратить смоляные отложения на оборудовании и в картоне, повысить

5 степень проклейки картона в 2 раза.

Промышленное использование предлагаемого состава для проклейки картона позволит расширить ассортимент клея для проклейки картона и создать клей, заменяющий дорогостоящие клеевые составы на

основе канифоли, которые используются на большинстве картонных производств в настоящее время; расширить рынок сбыта тал- лового масла древесины лиственных пород. Раньше оно вообще не применялось в производстве клеевых композиций; использокоторый является многотоннажным отходом процесса очистки сточных вод, для приготовления тэрмолизата ила; предварительный экономический эффект от промышленной реализации предлагаемого состава составит 17,3 руб./т карто

Сущность изобретения: состав, содер4- жащий талловое масло древесины лиственных пород, щелочь и воду, дополнительно содержит диспергатор-термолизат биомассы активного ила. Состав содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%: талловое масло древесины лиственных пород 8-12; щелочь 0,5-1,2; термолизат биомассы активного ила 0,1-0,3 и вода остальное. 3 табл. ел с

вать биомассу избыточного активного ила. на.

Формула изобретения Состав для проклейки волокнистых материалов, содержащий талловое масло древесины лиственных пород, щелочь и воду, отличающийся тем, что, с целью предотвращения смоляных отложений и обеспечения стабильности проклейки, он дополнительно содержит диспергатор - терх) Обозначения в таблицах 1, 2, 3: + незначительные смоляные включения, имеют место смоляные отложения,.+++ существенные смоляные отложения, - отсутствуют смоляные включения.

молизат биомассы активного ила при следующем соотношении компонентов, мас.%: Талловое масло древесины лиственных пород 8-12 Щелочь 0,5-1,2 Термолизат биомассы активного ила 0,1-0,3 Вода Остальное

Т а б л и ц а 1

Таблица 2

Таблица 3