Способ изготовления бумаги для внутренних слоев декоративного бумажно-слоистого пластика

 

Сущность изобретения: для снижения загрязнения сточных вод и снижения расхода волокнистых полуфабрикатов при одновременном сохранении качества пластика для приготовления бумажной массы дополнительно используют активированный уголь. Активированный уголь вводят в три приема: на стадии поликонденсации смолы, в готовую обесфеноленную дисперсию и в бумажную массу, в количествах соответственно равных 6-55% от массы фенола, 1- 40% и 1-55% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы. На стадии поликонденсации вводят уголь, предварительно использованный при промывке дисперсии связующего и затем обработанный защитным коллоидом в количестве 1-2% от массы угля. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. СП

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "р" « М

Р gl !fl„649

Ф

I»

° » мФ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4922913/12 (22) 29.03.91 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) Г.В.Денисов, Л,А.Павлова, Э.Л.Аким и

Т.А.Стебунова (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 1008321, кл. 0 21 0 3/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1677132, кл. D 21 D 3/00, 1989. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ

ДЛЯ ВНУТРЕННИХ СЛОЕВ ДЕКОРАТИВНОГО БУМАЖНО-СЛОИСТОГО ПЛАСТИКА (57) Сущность изобретения; для снижения загрязнения сточных вод и снижения расхоИзобретекие относится к целлюлознобумажной промышленности, а именно к способам получения бумаги, содержащей в композиции фенолформал ьдегидйую смолу.

Известен способ получения бумаги.для внутренних слоев декоративного бумажнослоистого пластика (ДБСП). согласно которому при изготовлении бумаги смешивают суспензию волокнистого полуфабриката с дисперсией фенолформал ьдегидной смолы и отливают бумажное полотно с использовакием коагулянта (сульфата алюминия) и флокулянта (полиакриламида), Дисперсию фенолформальдегидной смолы получают путем обработки предварительно полученного раствора смолы (водного или спиртового) в турбулентном водном потоке в пульсационном поле (1).

„„SU„„1786214 А1

s D 21 Н 23/14, 27/00, 21/00 //

D 2i Н 17/48, 17/63 да волокнистых полуфабрикатов при одновременном сохранении качества пластика для приготовления бумажной массы дополнительно используют активированный уголь, Активированный уголь вводят в три приема: на стадии поликонденсации смолы, в готовую обесфеноленную дисперсию и в бумажную массу, в количествах соответственно равных 6-55 от массы фенола, 140 и 1-55 от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы, На стадии поликонденсации вводят уголь. предварительно использованный при промывке дисперсии связующего и затем обработанный защитным коллоидом в количестве 1-2 от массы угля. 1 з.п,ф-лы, 1 табл.

Основным недостатком данного спасо- — а ба является использование высокотоксичных смол в качестве компонента рр волокнисто-смоляной композиции. Бакели- О товый лак ЛБС-1, используемый для получения в роторно-пульсационном аппарате дисперсной фенолформальдегидной смолы, ° еЭ содержит до 10-12 свободных фенола и 4 формальдегида. Поладал на бумагодела- 1;» тельное оборудование, такая дисперсная смола очень сильно загрязняет сточные воды токсичными веществами, кроме того, в сточные воды попадает и органический растворитель (этиловый спирт). Сточные воды также загрязняются неудержанными частицами дисперсной фенолформальдегидной смолы, поскольку степень удержания дисперсного связующего составляет примерно

75-90 .

1786214

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ получения бумаги для внутренних слоев декоративного бума>кнослоистого пластика, включающий приготовление суспензии волокнистых полуфабрикатов, приготовление дисперсии фенолформальдегидной смолы путем суспензионной поликонденсации фенольного и формальдегидного компонентов в присутствии защитного коллоида, смешение суспензии волокнистого полуфаб- . риката и дисперсии фенолформальдегидной смолы, введение в полученную бумажную массу коагулянта и флокулянта и отлив бумажного полотна, при этом в качестве защитного коллоида используют частично гидролизованный поливиниловый спирт, в качестве коагулянта —, силикат натрия (2).

Этот. известный способ позволяет несколько повысить степень удержания дисперсной фенолформальдегидной смолы и снизить загрязнение сточных вод.

Однако содержание фенола и водорастворимых фракций фенолформальдегидной смолы в сточных водах при отливе бумаги остается на уровне 0,033-0,050%, степень удержания дисперсной смолы на уровне.89. 95%

Цель изобретения — дальнейшее снижение загрязнения сточных вод, повышение степени удержания смолы, снижение расхода волокнистых полуфабрикатов и компо. нентов фенолформальдегидной смолы при одновременном сохранении качества пластика, .

Цель достигается тем, что в способе получения бумаги для внутренних слоев декоративного бумажнослоистого пластика, включающем приготовление суспензии волокнистых полуфабрикатов, приготовление . дисперсии фенолформальдегидной смолы путем суспензионной поликонденсации фенольного и формальдегидного компонентов в присутствии частично гидролизованного поливинилового спирта, смешение суспен зии волокнистых полуфабрикатов и дисперсии фенолформальдегидной смолы, введение в полученную бумажную массу коагулянта и флокулянта и отлив бумажного полотна, согласно изобретению для приго товления бумажной массы дополнительно используют активированный уголь, при, этом 6-55% активированного угля от массы фенола ввбдят в зону реакции поликонденсации, а 1-40% и ".-55% активированного угля от массы феналформальдегидной смолы вводят соответьтвенно B дисперсию указанной смолы перед ее смешением с суспензией волокнистых полуфабрикатов и в бумажную массу перед введением .в нее предварительно использованный при очистке сточных вод производства фенолфор5 мальдегидной дисперсии и затем

15

25 дисперсного компонента бумажной массы в бумагу, причем предотвращается возмож-. ность не только десорбции токсичных сое30

35 в бумажную массу эа время созревания ее

50 происходит сорбция, фиксация части микрогеля поликремневой кислоты и хлопьевалю55

45 коагулянта, причем в зону реакции поликонденсации вводят активированный уголь, обработанный поливиниловым спиртом в количестве 1-2% от массы угля. В бумажную массу перед отливом вводят катионактивный полимер в количестве 0,04-0,6% от массы фенолформальдегидной смолы, При введении в зону реакции поликонденсации "отработанного" активированноro угля, т.е. угля, насыщенного свободным фенолом и низкомолекулярными фракциями фенольных производных, протекает доконденсация адсорбированных указанных низкомолекулярных компонентов в более высокомолекулярные, что позволяет повысить степень конверсии мономеров в компоненты фенолформал ьдегидного связующего, которые в дальнейшем не будут иметь явно выраженной склонности к десорбции. Этот вопрос является принципиальным именно для стадии переработки динений из пор угля при отливе, но и десорбции их на стадии сушки бумажного полотна, Введение активированного угля (неотработанного) в композицию дисперсной фе; нолформальдегидной смолы перед смешением ее с волокнистой суспензией позволяет нейтрализовать последствия некоторого возможного увеличения содер>кания токсичных фенольных компонентов вследствие нарушения целостности ядер дисперсии фенолформальдегидной смолы в процессе транспортировки дисперсии (например, ее перегрузки), а также снизить еще в большей степени содер>кание токсичных веществ; при введении активированного угля в бумажную массу, непосредственно в машинный бассейн, кроме того, позволяет и повысить удержание дисперсионной фенолформал ьдегидной смол ы. Объясняется это тем, что при введении активированного угля мосиликатных образований. Данные жестко фиксированные на поверхности угольных частиц образования служат "подложкой", на которой координируются частицы дисперсии фенолформальдегидной смолы, причем от степени их фиксации зависит в итоге степень удержания дисперсной фенолформальдегидной смолы. При этом предлагаемый способ позволяет сохранить

1786214 качество пластика. что можно обьяснить В качестве эктивированного угля для из возникновением сетки фенолформальде- готовления бумаги для внутренних слоев гидного связующего, пронизывающей час- ДБСП может использоваться любой уголь, тицы активированного угля, где до имеющийсорбционнуюактивностьпоотнопрессования находились адсорбированные 5 шению к фенолу и его производным, наприфенольные производные; Во время прессо- мер каменноугольный полукоксовый уголь вания они конденсируются и вступают в хи- КАД-иодный, газовый торфяной уголь СКТ мическое взаимодействие со смолой; или активированный уголь, полученный пизаполняющей вследствие действия прило- ролизом отходов производства волокниженного высокого давления поры (макро- и 10 стых полуфабрикатов — технических мезопоры) угольных частиц. лигносульфонатов при температуре 950Наличие в составе ДБСП угольного инг- 1000 С. редиента позволяет добиться широкого за- Способ иллюстрируется следующими паса в таком показателе, как увеличение примерами. толщины пластика после кипячения в воде 15 Пример 1 (контрольный). Готовят в течение 2 ч. Наличие в составе прессуемо- .2 -ную суспензию небеленой сульфатной

ro пакета частиц неотработанного, активно- целлюлозы (марки НС-2), размолотой до го сорбента, поглощающего выделяющиеся 40 ШР, летучие вещества, приводит к тому, что да- Получают дисперсию фенолформальдеже при нарушениях технологического гра- 20 гидной смолы. фика прессования не наблюдается ни К 100 мас,ч. фенола, загруженного в релокальных вздутий, ни общего увеличения актор с мешалкой и обратным холодильнитолщины пластика. Наличие в отпрессован- ком, добавляют 30 мас.ч. аммиака в виде ном пластике незаполненных связующим 25 -ного раствора, 37 мас.ч. формальде .исвободных микропор в угольном ингредиен- 25 да, растворенного в воде, 25 мэс.ч. гексэмете делает ДБСП практически безопасным в тилентетрамина (ГМТА), после чего экологическом смысле, даже при неоправ- температуру реакционной смеси повышают данно жесткой зксплуэтации декоративного до 65ОС, добавляют 4 мас.ч. защитного колматериала, поскольку в окружающую среду лоида — частично гидролизованного поливине выделяются никакие токсичные вещест- 30 нилового спирта (ПВС). Затем температуру ва. поднимают до 95 С и синтез при этой темУвеличение степени удержания диспер- пературе ведут в течение 45 мин. После охсии фенолформальдегидной смолы при от- лаждения до комнатной температуры ливе на 1-2 вследствие введения в дисперсную фазу отделяют от маточного бумажную массу активированного угля до- 35 раствора и промывают до содержан1 я свостигает еще больших значений при введе- бодного фенола 0,005 . Маточный раствор нии катионактивного. полимера. и промывные воды направляютвсоответстВозрастание степени удержания на 2-4о вующие накопители для использования их связано с жесткой фиксацией одних звень- при проведении последующих синтезов. ев катионактивного полимера на поверхно- 40. Полученнуюдисперсию фенолформальсти частиц угля, в то время как другие звенья дегидной смолы смешивают с волокнистой задействуются в создании удерживающих . - суспензией в соотношении 2.3 по сухим ве каркасных структур, обьединяющих отдель- ществам, доводят рН смеси до 4;0 добавле-. ные отрицательно заряженные блоки поли- нием сульфата алюминия. Затем в кремневой кислоты и . хлопья 45 волокнисто-смоляную композицию вводят алюмосиликатных образований. силикат натрия в виде жидкого стекла в коКоличество защитного коллоида, обво- личестве 1,05 (в пересчете на двуокись лакивающего отработанный активирован- кремния) от массы дисперсной фенолфорный уголь, равное 1-2% от массы угля, мальдегидной смолы. является оптимальным, так как при количе- 50 Отливают бумажное полотно массой стве; меньшем 1/, не происходит образо- 250 гlм . вания защитной оболочки нэ частицах угля Пример 2. Готовят2%-ную суспензию . и после введения его в реакционную систе- небеленой сульфатной целлюлозы (марки му в дисперсной системе наблюдается про- HC-2), размолотой.до 40 ШР. цесс выделения смоляной фракции, что 55 Дисперсию фенолформальдегидной ухудшает качество дисперсии, а расход бо- смолы готовят следующим образом. лее 2 уже нецелесообразен, поскольку К 96 мас.ч. фенола, загру>кенного в ре коллоидные свойства как частиц дисперс- актор, добавляют 30 мас.ч. аммиака, 37 ной смолы, так и всей реакционной системы мас.ч. формальдегида и 25 мас.ч. ГМТА, нав целом не изменяются. гревают смесь до 65 С и добавляют 1 мас.ч.

1786214

20

30

40

55

ПВС. При этом ГМТА и ПВС перед загрузкой в реактор растворяют каждый в 100 мас,ч. маточного раствора, отделенного от дисперсной.фэзы после окончания синтеза по примеру 1. После образования в реакторе дисперсных частиц синтез ведут еще 10 мин, а затем a реактор добавляют 6 мас.ч, отработанного активированного угля, предварительно обработанного раствором ПВС, причем количество ПВС составляет 1% от

МВссН угля. Активированный торфяной уголь марки СКТ загружают в адсорбер и пропускают через него сточные воды, полученные при промывке дисперсии фенолформальдегидной смолы по примеру 1

Затем уголь обрабатывают раствором ПВС втечение i2 ч.

После введения отработанного угля в реактор температуру поднимают до 95 С и продолжают конденсацию в течение 45 мин

После окончания реакции конденсации и охлаждения смеси до комнатной температуры дисперсную фазу отделяют от маточного раствора, Затем дисперсию с содержанием сухого вещества 70% направляют в линию промывки,.

Промытую дисперсию помещают в -емкость, оборудованную якорной мешалкой, куда добавляют неотработанный, свежий активированный уголь в количестве 1.% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы и ведут обработку в течение 8 ч.

Затем дисперсию смешивают с волокнистой суспензией и в полученную бумажную массу вводят свежий активированный уголь в количестве 1% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы, после чего вводят коагулянт — сульфат алюминия — до рН массы 4,0; добавляют силикат натрия (жидкое стекло) в.количестве 1,05% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы (в пересчете на двуокись кремния).

Из полученной бумажной массы отливают полотно массой 250 гlм .

Пример 3. Бумагу для внутренних слоев ДБСП получают по примеру 2. Отличие заключается в том, что количество отработанного активированного угля, вводимого в реактор, берут равным 55% от фенола, а количество свежего угля, вводимого в дисперсную композицию связующего перед ее смешением с волокнистой суспензией и вводимого в бумажную массу перед введением в нее коагулянта, составляет соответственно 40 и 55% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы, при этом используют отработанный уголь с содержанием ПВС 2% от массы угля. Уголь лигниновый.

Пример 4, Бумагу для внутренних слоев ДБСП получают по примеру 2. Отличие заключается в том, что в реактор вводят отработанный активированный уголь в ко- личестве 30ф, от массы фенола, а в дисперсную композицию связующего .и в бумажную массу свежий активировэнный уголь вводят в количестве 20,2 и 24,2% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы соответственно. В качестве активировэнного угля используют уголь КАД-иодный.

Пример 5. Бумагу для внутренних слоев ДБСП получают по примеру 4. Отличие заключается в том, что в бумажную массу дополнительно вводят .катионактивный полимер — полиамидаминоэпихлоргидриновую смолу — Водамин 115 — в количестве

0,6% от массы дисперсной фенолформаль-. дегидной смолы.

Пример 6. Бумагу для внутренних слоев ДБСП получают по примеру 5. Отличие заключается в том,. что Водамин--115 вводят в бумажную массу в количестве

-0.04% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы.

Пример .7 (контрольный); -Бумагу для внутренних слоев ДБСП получают по примеру 2, в реактор вводят отработанный активированный уголь в количестве 5% от массы фенола; в композицию связующего и в бумажную массу вводят активированный уголь в количестве 0,8 и 0,8% от массы дисперсной фенолформальдегидной смолы, т.е. вколичествах,,выходящих за нижние пределы, указанные в формуле изобретения.

Пример 8 (контрольный). Бумагу для внутренних слоев ДБСП получают по примеру 3, но в реактор вводят отработанный активированный уголь в количестве 60% от массы фенола, а в дисперсное связующее и в бумажную массу вводят соответственно 45 и 60% от массы дисперсной фенолформаль.дегидной смолы, т.е. в количествах, выходя-. щих за верхний предел, указанный в формуле изобретения.

Пример 9 (по прототипу). Готовят

2%-ную суспензию небеленой сульфатной целлюлозы (марки НС-2), размолотой до

40 ШГ.

Получают дисперсию фенолформальдегидной смолы.

К 100 мас.ч. фенола, загруженного в реэктор, добавляют 30 мас.ч. аммиака в виде

25%-ного раствора, 37 мас.ч. формальдегида, растворенного в 100 мас.ч. воды. после чего реакционную смесь нагревают до 65 С и вводят 4 мас.ч, частично гидролизованного ПВС, растворенного в 100 мас,ч. воды, Температуру поднимают до 95ОС, реакцион1786214

10 ную смесь выдерживают при этой темпера- экономический эффект как за счет сокращетуре 45 мин, затем охлаждают до комнатной ния расхода волокнистого полуфабриката, температуры. фенольного компонента, дисперсной феПолученную.дисперсию фенолформаль- нолформальдегидной смолы. так и за счет дегидной смолы смешивают с волокнистой 5 сокращения затрат на очистку сточных вод суспензией в соотношении 2:3 по сухому бумажного производства. веществу, доводят рН массы.до 4,0 введением сульфата алюминия. Затем в бумажную . Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я массу вводят силикат натрия (жидкое стек- 1. Способ изготовления бумаги для ло) в количестве 1,05 (в пересчете на дву- 10 внутренних слоев декоративного бумажноокись кремния):от массы дисперсной слоистого пластика, включающий приготовфенолформальдегидной смолы, после чего ление суспензии волокнистых отливают бумажное полотно массой 250 полуфабрикатов, приготовление дисперсии г м . фенолформальдегидной смолы путем сусСтепень удержания дисперсной фенол- 15 пензионной поликонденсации фенольного формальдегидной смолы, содержание фе- и формальдегидного компонентов в присутнола и водорастворимых фракций ствии защитного коллоида, смешение суссвязующего в сточных водах бумажного пензии волокнистых полуфабрикатов и производства приведены в таблице. Там же дисперсии фенолформальдегидной смолы, для удобства сравнения приведены режимы 20 введение в полученную бумажную массу коаизготовления бумаги. гулянта и флокулянта и отлив бумажного по. Полученную бумагу для внутренних сло- лотна, о.т л и ч а ю шийся тем, что, с целью ев перерабатывали в пластик, Для этого на- снижения загрязнения сточных вод и снижебирали пакет, содержащий 5 листов ниярасходаволокнистогополуфабрикатапри полученной бумаги и прессовали декоратив- 25 одновременном сохранении качества планый бумажно-слоистый пластик по обычно- стика, для приготовления бумажной массы му способу, т.е. при давлении 10 МПа и дополнительно используют активированный температуре 140ОС. уголь, при этом активированный уголь в колиПоказатели пластика приведены в той честве 6-55% от массы фенола вводят в зону

30 реакции поликонденсации, а 1-40 и 1-55

Каквидноизданных,приведенныхвтаб- активированного угля от массы дисперсной лице, предлагаемый способ по сравнению со фенолформальдегидной смолы соответственспособом-прототипом позволяет снизить за- но вводят в дисперсию приготовленной смогрязнение сточных вод бумажного производ- лы перед ее смешением с суспензией ства фенолом и водорастворимыми 35 волокнистых полуфабрикатов и в бумажную компонентами фенолформальдегидной смо- массу перед введением в нее коагулянта, прилы с 0,036-0,05 до 0,000008-0,00006/, что по- чем в зону реакции поликонденсации вводят зволяет практически исключить первую активированный уголь, предварительно исстадию очистки сточных вод. Предлагаемый пользованный при очистке сточных вод проспособ позволяет также повысить степень 40. изводства фенолформальдегидной . удержания дисперсии фенолформальдегид- дисперсии, а после этого дополнител ьно обной смолы, снизить расход волокнистых работанныйзащитным коллоидом.в количеполуфабрикатов в количестве, эквивалент- стве 1-2 от массы угля. ном количеству введенного угля, снизить расход дисперсной фенолформальдегидной 45 2. Способ по п.1,.отличающийся смолы в количестве, эквивалентном количе- тем, что в бумажную массу перед отливом ству фенольных производных, привноси- вводят катионактивный полимер — полиамимых в материал в порах угольных частиц. даминоэпихлоргидриновую смолу в количеИспользование предлагаемого способа стве 0,04-0,6% от в народном хозяйстве позволит получить 50 фенолформальдегидной смолы.

1786214

Содериание снолы в бумаге, а

Реиим изготовления бумаги для внутренних слоев ДБСП

П риме р

Показатели ДБСП елань еГзкая дисрснэй

МОлы

Увеличение нассы после кипячения

s течение

2ч,2

Количество активироеаннэго угля, 2 от днсперсюй смолы на угле в виде дисперсии и отве, 2 вводимого ВВОДИМОГО В е днсперсвю бунаинуа смолы ма ау

2 ч, )ь

9 l 2х10

4,2 4,5

1 (контр. ) 2

160

0,6

0,04

7 (контр.) 8 (контр, ) 26,4 8,6 94 tx10 а

3 ° 3 4,5

45

155

89-95 (3,6-5,0)x 160 х10 з.4,5

4,2

9 (по прототипу) Составитель Г.Денисов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор И.Шулла

Редактор

Заказ 234 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-изда(ельский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Количество отработанного активирован» юго угля, вводимого в реактор.

$ от массы фенола

20,2

20,2

20,2

0,8

24,2 24, 2

24,2

0,8

Количество катионактивнэго полимера 8 от дисперсной снопы

34,1 0,9

26,7 8,3

31. 5 4,5

31,5 4,5

31,5 4,5

34,3 0,7

Содериание

Фе юла и растворимых в сточных водах, 92 бх10

93 8x10

93 Зх!0

97 Зх10

94 Зх10

92 1х10-з

Предел прочности на изг иб, ППа

163 .162

171

172

171

163

Увеличение толзГи мы после кипя чения в течение

3,8

3,4

3.5

3.5

3,5

3,8

4,4

4,5

4,5

4,5

4,5

4,4