Способ размола целлюлозосодержащего волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги

 

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.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю D 21 D 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4480170/31-12 (22) 05.09,88 (46) 23.10.90. Бюл. N. 39 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) А.А. Комиссаренков и Л.Л. Парамонова (53) 676.1.06(088.8) (56) Симигин П,С. Размол бумажной массы.

Сборник. -M.— Ë., Гослесбумиэдат, 1956, с. 59-84.

Авторское свидетельство СССР

N. 499366, кл. О 21 D 1/02, 1976. (54) СПОСОБ РАЗМОЛА ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО ВОЛОКНИСТОГО ПОЛУФАБРИКАТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ (57) Изобретение относится к раэмолу целлюлозосодержащих волокнистых полуфабрикатов — целлюлозы и древесной массы

Изобретение относится к размолу целлюлоэосодержащих волокнистых полуфабрикатов - целлюлозы и древесной массы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной 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 мельницах или роллах в присутствии каолина, модифицированного канифольным клеем, или поли-(й,N-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлоридом,или катионным полиакрила-, „„Я „„16012б4 А1 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-(Н,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 полиф,N-диметил)-3,5. метиленпиперидиний хлоридом, при содержании модифика- Ф тора 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. мидом, или смесью канифольного клея с поли-(Н,N-диметил)-3,5 метиленпиперидинийхлоридом, 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 {а.с.в.).

Каолин в процессе размола выполняет не только абразивную, но и коллоидно-химическую функцию, связанную с нейтрализацией радикалов (зарядов), образующихся при разрыве связей в макромолекуле целлюлозы с лоявлением микрофибрилл, Первичные микрофибриллы, имеющие заряд, 1601264

1 противоположный заряду поверхности целлюлозного волокна, весьма неустойчивы и ликвидируются за счет электростатических сил на прежнее место в волокне. Для ральнейшей фибрилляции требуется дополни- -5 тельная енергия, 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 фибриллирующейся целлюлозы и наполнителя с нейтрализацией зарядов фибрилл, что равносильно сокращению времени pasмола, 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 объемным зарядом, эквивалентным заряду поверхности целлюлозы с определенной степенью помола, Соответствующий заряд поверхности наполнителя устанавливается за счет степени модифицирования катионным или анионным полиэлектролитом, 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.

Пример 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

55 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 лри скорости ротора мешалки

5000 об/мин в течение 30 мин. Содержание модификатора составляет 0,01% от массы каолина. Используют канифольный клей с концентрацией 15 г/л. Модифицированный наполнитель добавляют в виде суспензии концентрацией 50 г/л, Концентрация волокнистой массы при размоле составляет 3%. После размола до 60 LUP изготавливают бумагу массой

60 г/м2.

Сравнительные данные по размолу и показатели качества бумаги приведены в табл. 1.

Пример 2. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 0,5% от массы а.с.в. модифицированно- го канифольным клеем наполнителя, содержащего 0,1% модификатора от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет 15 мин.

Пример 3. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1 с добавкой 0,5% от массы а.с.в. модифицированногс канифольным клеем наполнителя, содержащего 1% модификатора от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет 12 мин.

Пример 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 каолина. Время размола до 60 ШР составляет

15 мин.

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

15 мин.

Пример 6; Размол СФА хвойной 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

12 мин, Пример 7. 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 каоли1601264 на. Время размола до 60ОLUP составляет

15 мин.

Пример 8. 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.

Пример 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 LUP 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 раэмолу СФА хвойной целлюлозы в отсутствие добавок.

Из данных табл, 1 следует, что использование модифицированного каолина приводит к снижению времени размола на

6-37 при сохранении качества бумаги, Увеличение содержания модифицированного каолинадо 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 модификатора используют полиэлектролит — поли(N,N-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 гlм и испытывают ее.

Пример 11. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 5 от массы а,с.в. модифицированного наполнителя, содержащего 0,1$ модификатора (ВПК-402) от массы каолина. Время размола до 60 ШР составляет 12 мин.

П р и и е р 12. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят аналогично примеру 1, но с введением в волокнистую массу 1ОЯ, от массы а.с.в. модифицированного полиэлектролитом ВПК-402 наполнителя, содержащего 0,1 модификатора. Время размола до 60 ШР составляет 10 мин.

Пример 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 полиэлектролитом ВПК-402 при их массовом соотношении 1:1. Модифицированный наполнитель получают обработкой в гомогениэаторе 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.

Пример 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.

Пример 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, Пример 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 сооТНо шении 1:1, который получают аналогично примеру 13, но в измененной очередности обработки указанными веществами суспензии каолина. Сначала каолин обрабатывают катионным полиэлектролитом ВПК-402 (обработка М 1), а затем канифольным клеем (обработка ЬЬ 2). Время размола до 60 LUP составляет 11,5 мин.

Пример 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 60 ШР составляет 8 мин.

Пример 18. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят по примеру 1, но с введением в волокнистую массу 10% от массы а.с.в. модифицированного напалнителя по примеру 16. Время размола до 60 ШР соcryanaex 10 мин.

7 1601264 8

Таблица 1

Уменьшение времени размола. от времени по известному способ

Сопротивление излому, двойные перегибы

Содержание канифольного клея, от массы каолина

Способ размола

Время размола до

60ОШ Р, мин

Расход наполнителя, $ от массы а.с.в.

Зольность, 7(Разрывная длина, м

Предлага емый по примерам

21

94

140

5500

0,01

0,1

0,4

0,5

0.5

0,5

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 катионный полиэлектролит, а также ассоциаты

: катионного и анионного полиэлектролитов,, позволяет резко, до 50ф,, уменьшить время

: размола целлюлозы при сохранении пока: зателей качества бумаги.

Пример 19. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят в присутствии 7 каолина от массы а.с.в., модифицированного 0,025 от его массы катионным полиак-. риламидом (ПАА). Модифицирование проводят аналогично примеру 1. Для обработки суспензии каолина используют 0,25 -ный водный раствор ПАА. Время размола до

60 illP составляет 9 мин.

Пример 20. Размол СФА хвойной целлюлозы проводят в присутствии 5ф, от массы - а.с.в. модифицированного каолина, .содержащего 0,28 катион ного 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

60 ШР составляет 10 мин.

Пример 21. Размол хлопковой беленой целлюлозы проводят аналогично примеру 1 в присутствии каолина, модифицированного раствором, содержащим

2,8 мг/г полиэлектролита ВПК-402, т.е.

0,287(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 29ь и составляет 15 мин.

Пример 22, Размол древесной

-5 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

10 .50ОШР по сравнению с раэмолом по известному способу, т.е. с добавкой 4,5 немодифицированного каолина, сокращается на

34 и составляет 12 мин, Таким образом, предлагаемый способ

15 позволяет интенсифицировать процесс размола за счет значительного сокращения продолжительности при улучшении или сохранении качественных показателей бумаги, 20

Формула изобретения

Способ размола целлюлоэосодержащего волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги путем механической

25 обработки волокнистой массы в присутствии минерального наполнителя на основе каолина, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при сохранении качественных показателей бума30 ги, в качестве минерального наполнителя используют каолин, модифицированный канифольным клеем, или поли-(Й,N-диметил)3,5 метиленпиперидиний хлоридом, или катионным полиакриламидом, или смесью

35 канифольного клея с поли-(Й,N-диметил)-3,5 метиленпиперидиний хлоридом, или смесью сополимера стирола и итаконовой кислоты с поли-(N,N-диметил)-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.

1601264

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Очередность обработки модификатором(0,1 от массы каолина

Зольность, Пример

Разрывная длина,м

Кани- ВПК-402 фольный клей

0.5

Составитель Н. Тупица

Техред М.Моргентал Корректор H. Ревская

Редактор А.Моносов

Заказ 3253 Тираж 325 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

13

16

11

14

17

12

Расход наполнителя, от массы а.с.в.

2

2

1

1

2

1

Время размола до

60 ШР, мин

10,5

1 1.5

10,5

10

Снижение времени размола, от времени по известному способу

44,7

42,1

39,5

29,4

38,2

52,9

37,5

37,5

37,5

5000.

Сопротивление излому, число двойных перегибов

217

242

201

253

164

202

0,5

0,5

0,5

1,0

1.6

1,5

1,5

2,1

2,0