Состав для проклейки волокнистых материалов
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
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
I» г тср г ъг (21) 4803388/12 (22) 23.01.90 (46) 07.02,93. Бюл. N 5 .(71) Ленинградская лесотехническая академия им. С.М.Кирова и Территориально-производственное обьединение "Братский лесопромышленный комплекс" (72) О.И.Игнатьева, В,M.Áîãäàí, Т.Г.Окладникова, М.П.Разумовс .;ая, В,М.Горнейчук и
B,Â.Ñìåòàíèí (73) О,И,Игнатьева (56) 1. Авторское свиоетельство СССР
N - 568693, кл. D 21 Н 3/04, 1977.
2. Авторское свидетельство СССР
N 648435, кл. В 29 J 7/00, 1979.
3. Авторское св детельство СССР
N 787526, кл. О 21 I > 3/00, 1980.
4, Авторское св. детельство СССР
N 1714015, кл. D 2 I Н 21/16, 1989. с
Поедполагае;-;ое изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается состава для проклейки волокнистных материалов, в частности картона, мешочной 1 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. Ы„„1794119 АЗ
Данный состав не обеспечивает проклейку в волокнистой массе. Известен состав для проклейки волок. нистого материала, содержащий активный ил и водный раствор щелочи, . О Однако этот состав не обеспечивает ка- Д, чество проклейки картона в массе, впитыва- д емость воды покровным слоем при,. одностороннем смачивании составляет 150 г на 1 м за 60 с и не соответствует требованням 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 1794119 агент в данном способе вводят только после того, как волокнистую массу после размола предварительно обработают термолизатом биомассы активного ила. В талловом масле древесины лиственных пород, являющимся основой проклеивающего агента, содержится значительное количество неомыляемых веществ — 18— 26 . которые вызывают большие смоляные затруднения и по этой причине использовать 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, 20 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 — омыленного таллового масла древесины лиственных пород. Цель изобретения — создание состава для проклейки волокнистых материалов в 30 массе, исключающего смоляные отложения и обеспечивающего стабильность проклейки. Поставленная цель достигается тем, что состав для проклейки волокнистых матери- 35 алов, содержащий омыленное талловое масло древесины лиственных пород, щелочь и воду дополнительно содержит термолизат биомассы активного ила при следующем соотношении компонентов, мас. : 40 Талловое масло древесины лиственных пород ........,..........,...... 8=12 Щелочь ....„.................... 0,5-1,5 Термолизат биомассы активного ила ........... 0,1 — 0,3 45 Вода . .. Остальное В составе клея термолизат биомассы активного ила диспергирует непосредственно клеевую эмульсию в то время как в известном техническом решении — прототипе тер- 50 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- 55 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. 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 Д, 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 1.0-15 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 2 ч. 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 змульгатор при постоянном перемешивании 1794119 загружают лиственное талловое 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 концентрацил 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 г1роклейки 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 осадитель — сульфат алюминия для рН 4,5. Иэ подготовленной целлюлозной массы делают отливки массой 150 гlм, сушат в камере листоотливного аппарата в течение 3 мин при 80-90 С, затем в сушильном шкафу при температуре 130-140 С в течение 30 мин. В ысушенные отливки кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420 — 78 Картон для плоских слоев гофрированного картона. Результаты испытаний представлены в табл, 1, Как следует иэ данных табл. 1 устойчивость клеевого состава на основе омыленного 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 гlм ). Пример 2 (контроль}. Состав для проклейки картона, содержащий, мас. : лиственное талловое масло 10; щелочь 0;8 и воду 89,2 готовят при температуре 70 С в течение 30 мин при постоя lHoM перемешивании. Омыленную смесь разбавляют холодной водой до концентрации 20 г/л, Погученный клей вводят в размолотую до соответственно. В эмульгатор при постоянном перемешивании загружают талловое масло древесины лиственных пород, щелочь, добавляют горячую воду и термопизат 45 ила. Температуру смеси поднимают до 70 С паром при глухом обогреве и выдерживают в течение 30 л ин. Полученный клей разбавляют холодной водой до концентрации 20 г/л и вводят в размолотую до 36 ШР суль50 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 55 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 130140 С в течение 30 мин. Отливки кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420 — 78. 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 алюминия до рН 4,5. Из подготовленной целлюлозной массы делают отливки массой 150 г/м, 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, Высушенные отливки кондиционируют и испытывают по ГОСТ 7420-78. На стадии проклейки массы дается визуальная оценка количества смоляных OTRQжений на оборудовании и после сушки определяется наличие смоляных отложений на поверхности отливок. Результаты испытаний представлены в табл. 1, 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 показатели картона были низкими. Отсутствие диспергатора — термолизата биомассы активного ила обусловило наличие значительных смоляных отложений на оборудовании и в картоне (табл. 1). Пример ы 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 для проклейки картона, содержащий, мас,%; талловое масло древесины лиственных пород — 7, 8, 10, 12, 13, содержание щелочи в опытах 3 — 7 составляло 0,8%, термолиэата ила а качестве диспергатора 0,2%, добавка воды. составила 92, 91, 89, 88 и 87% 1794119 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 продавливанию 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 ли.ственных 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— 120 . 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. Пример ы 8-12. В примерах 8-12 в 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; ОЯ; 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 всоставдля проклейки картона из-за неполного омыления веществ, входящих в состав таллового масла древесины лиственных пород, дисперсия клея имеет малую устойчивостьвсего 24 часа. Неомыленные вещества приводят к снижению проклейки и к очень значительным смоляным отложениям. 25 ставлены в таблице 3. Недостаток диспергатора — термолизата биомассы активного ила — 0,1 и его избыток — 0,35/ в составе клея приводят к снижению степени проклейки— ЗО 23 — 26 гlм впитываемость воды за 60 сек, г при одностороннем смачивании и к появлению незначительного количества смоляных отложений. Устойчивость клеевой суспен. Зии в данных случаях составила 48 ч. 5 При избытке щелочи — 1,4 наблюдается коагуляция неомыленнь.х веществ, что приводит к появлению смоляных отложений и к снижению степени проклейки. Оптимальной следует считать концентрацию щелочи в составе клея 0,5 — 1,2%, при этом обеспечивается высокая степень проклейки — 14-18 г/м (впитываемость воды за 60 с г при одностороннем смачивании). Смоляные отложения полностью отсутствуют или весьма незначительны. Устойчивость клеевого состава высокая— 72 часа. Пример ы 13 — 17. В примерах 13-17 в составе для проклейки картона изменяли массовую долю термолиэата биомассы активного ила от 0,1 до 0,35 . Состав для проклейки содержал, мас. /О. талловое масло древесины лиственных пород — 10; щелочь — 0,8; термолиэат 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 примерам 3-7, Результаты опытов предИэ 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 ила высокая степень проклейки (14 — 19 г/м г впитываемость воды за 60 с. при одностороннем смачивании картона) и практически полное отсутствие смоляных отложений на оборудовании и в картоне. Устойчивость 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 термолиэата 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 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 1794119 который является многотоннажным отходом процесса очистки сточных вод, для приготовления тэрмолизата ила; предварительный экономический эффект от промышленной реализации предлагаемого состава составит 17,3 руб,/т картона, основе канифоли, которые используются на большинстве картонных производств в на-: стоящее время; расширить рынок сбыта таллового масла древесины лиственных пород, Раньше оно вообще не применялось в про- 5 изводстве клеевых композиций; использовать биомассу избыточного активного ила. молизат биомассы активного ила при следующем.соотношении компонентов, мас.ф,: Тщловое масло древесины лиственных пород 8-12 Щелоч ь 0,5-1,2 Термолизат биомассы активного ила Вода 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 — тер0,1-0,3 Остальное Таблица 1 Контроль (2) Прототип (1) Показатели Состав клея, мас.%: Талловое масло древесины лиственных пород Термолизат ила Щелочь Устойчивость клея, час Абсолютное сопротивление продавливанию. кПа (кгс/см ) Впитываемость воды покровным слоем при одностороннем смачивании за 60 с, г/м (степень проклейки) Излом при грузе 1300кг в поперечном направлении, число двойных перегибов Разрушающее усилие при сжатии кольца в поперечном направлении, Н (кгс) Характеристика смоляных отложений: -на оборудовании -в ка тоне 0,2 0,8 0,2 С.8 10 0,8 0,8 36 720 790 730 730 28 450 400 400 490 260 250 х) Обозначения в таблицах 1, 2, 3: + незначительные смоляные включения, ++ имеют место смоляные отложения, .+++ существенные смоляные отложения, - отсутствуют смоляные включения. 1794119 П име ы Прототип (1) Контроль (2) 10 0,8 0,8 0,2 0.4 0,2 0,5 0.2 0,8 0,2 1,2 0,2 1.4 24 72 48 730 820 730 870 850 830 770 31 18 16 420 400 420 450 500 490 470 238 250 240 280 295 270 266. ++++ +++ Показатели Состав клея, мас,%: Талловое масло древесин ы л иственных пород Термолизат ила Щелоч ь Устойчивость клея, час Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа (кгс/см ) 8питываемость воды покровным слоем при одностороннем смачивании за 60 с, г/м (степень проклейки) Излом при грузе 1300кг в поперечном направлении, число двойных перегибов Разрушающее усилие при сжатии кольца в поперечном направлении, Н (кгс) Характеристика смоляных отложений: на оборудовании -в ка тоне Таблица 2 1794119 Таблица 3 П име ы Контроль (2) Прототип (1) Показатели 15 Состав клея, мас. ф,. Талловое масло древесины лиственных пород Термолизат ила Щелочь Устойчивость клея, час Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа (кгс/см ) . Впитываемость воды покровным слоем при одностороннем смачивании за 60 с, г/м (степень проклейки) Излом при грузе 1300кг в поперечном направлении, число двойных перегибов Разрушаюи;ее усилие при сжатии коЛьца в поперечном направлении. Н (кгс) Характеристика смоляных отложений: -на оборудовании -в ка тоне. 10 0,20 0,8 0,15 0,8 0,35 0,8 0,30 0,8 10 0,10 0,8 0,8 0,8 72 48 740 710 790 760 770 730 730 23 26 560 580 490 580 470 400 490 285 290 285 260 240 238 255 Составитель ВЛОдин Техред М.Моргентал Корректор И,Муска Редактор С,Кулакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 526 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
