Способ получения бумаги

Использование: целлюлозно-бумажная промышленность. Сущность: проводят подготовку макулатурного сырья, измельчение подготовленного сырья до степени помола 36-40 ШР с получением волокнистой массы, смешивают упрочняющий агент, представляющий собой водный раствор катионного полимера, с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 2,0-4,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья. Выдерживают указанную смесь при температуре 50-60°С в течение 5-10 мин с получением флокулированного упрочняющего агента. Смешивают проклеивающий агент с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 1,5-3,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, с получением модифицированного проклеивающего агента. Затем смешивают волокнистую массу с флокулированным упрочняющим агентом и модифицированным проклеивающим агентом с получением бумажной массы. Последнюю подвергают обезвоживанию, прессованию, сушке и каландрованию с получением целевого продукта. Достигаемый технический результат заключается в образовании комплексных флокул в бумажной массе, обеспечивающих связывание растворенного крахмала и агрегацию мелкого волокна в составе бумажной массы, а также повышающих седиментационную устойчивость упрочняющего агента, что приводит к более равномерному распределению упрочняющего агента в волокнистой массе и, как следствие, повышению однородности и механических свойств получаемой бумаги. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам получения бумаги, в том числе картона, из макулатурного сырья с использованием нанофибриллярной целлюлозы и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности. В частности, заявляемый способ описывает получение гофрокартона.

В качестве основного сырья для получения картона, например, гофрокартона, используют макулатурное волокно разных сортов, в частности, полученное из картонной тары. Это макулатура марки МС-5Б и МС-6Б. Ее используют для получения бумаги для всех слоев гофрокартона. Однако, бумага для элементарных слоев разных видов картона, включающих гофрокартон, должна иметь, при равных прочих условиях, различные показатели механической прочности. Это же относится и к разным видам картона.

При многократном использовании макулатурного волокна в последнем возрастает содержание мелкого волокна, что приводит к потере механической прочности изготовляемой продукции, провалу большей части мелкого волокна в процессе обезвоживания бумажной массы на сетке картоноделательной машины (КДМ) и ухудшению обезвоживания бумажной массы на сетке.

Для изготовления картона из макулатуры, ее необходимо подвергать дорогостоящему глубокому облагораживанию для улучшения механических свойств.

Указанная задача решается, например, повышением механической прочности бумаги или картона из низкосортной макулатуры путем использования различных функциональных добавок к бумажной массе.

Кроме того, важной технологической проблемой при производстве картона из макулатуры является избыточное содержание растворенного крахмала в оборотной воде, что приводит к слизеобразованию. Растворенный крахмал является прекрасной пищей для микроорганизмов, а слизь - результатом их жизнедеятельности.

В присутствии растворенного крахмала и продуктов его разложения увеличивается время обезвоживания бумажной массы, что приводит к увеличению временных затрат на производство продукции и осложняет эксплуатацию оборудования вследствие повышенного слизеобразования.

Сырьем для производства картона являются растительные волокна. Процесс отделения волокон, пригодных для изготовления картона, из целлюлозного материала, такого как макулатура, включает следующие основные операции: 1) дезинтегрирование макулатуры, 2) очистка от грубых включений и сортирование волокнистой композиции, 3) фракционирование и дозирование суспензии, 4) формирование картонного полотна и обезвоживание на сетке, 5) прессование полотна и сушка при нагревании и 6) окончательная обработка листа с помощью каландрования и нарезания заданных форматов.

При осуществлении данных операций часть крахмала, привносимого с макулатурой, отмывается и со сточными водами утилизируется на очистных сооружениях. Другая часть присутствующего крахмала находится в технологическом потоке производства картона. Тем не менее, эта часть растворенного в макулатурной массе крахмала оказывает существенное влияние при формировании бумажного полотна на сетке машины.

Таким образом, при производстве картона из макулатуры решается задача получения качественного картона из низкосортного сырья за счет снижения негативного влияния на процесс присутствия в исходном сырье мелкого волокна, смолы и растворенного крахмала.

Известен способ подготовки макулатурной массы для изготовления элементарных слоев многослойной бумаги и картона (SU 1719503, 1992). В способе предусматривается использование для изготовления среднего и нижнего слоев специально подготовленной низкосортной макулатурной массы. Подготовку последней осуществляют путем сортирования и фракционирования массы на длинноволокнистую фракцию со степенью помола 14-30 ШР в количестве 40-60% в общей массе волокна и коротковолокнистую массу со степенью помола 50-65 ШР, размола длинноволокнистой фракции до 40-50 ШР, фракционирования коротковолокнистой фракции с удалением волокна со степенью помола 80-95 ШР в количестве 10-20% от массы абсолютно сухого волокна и смешения размолотой длинноволокнистой и отфракционированной коротковолокнистой фракции с получением бумажной массы. Из указанной массы изготавливают бумагу для среднего слоя трехслойного картона или для среднего и нижнего слоев четырехслойного картона. При решении вопроса по снижению отрицательного влияния мелкого волокна при изготовлении картона последний выводят из технологического потока, что является недостатком указанного способа подготовки макулатурной массы.

Для более полного удержания мелкого волокна на сетке КДМ в технологическом потоке используют различные химические вещества, позволяющие повысить степень удержания мелкого волокна, то есть сократить его провал под сетку.

В настоящее время при производстве бумаги и картона широкое распространение получило использование в составе удерживающей системы неорганических микрочастиц. К преимуществам введения микрочастиц относятся улучшенное удерживание, более эффективное обезвоживание и лучшая фактура целевого продукта. Наиболее эффективными используемыми микрочастицами являются коллоидные частицы различных типов на основе диоксида кремния, диоксида алюминия, а также бентонитоподобные разбухающие природные материалы. Проблема, связанная с такими соединениями, обычно заключается в чрезмерной флокуляции волокнистого материала, что ухудшает оптические свойства бумаги и картона.

Известен способ получения бумажной массы (RU 2499094, 2013). Приготовленная по данному способу бумажная масса содержит волокнистый компонент из размолотой целлюлозы и наполнитель, в качестве которого используют карбонат кальция, проклеивающее вещество, в качестве которого используют димер алкилкетена, упрочняющий агент, в качестве которого используют катионный крахмал. Перед смешением указанных компонентов при получении бумажной массы размолотую целлюлозу и суспензию карбоната кальция обрабатывают модифицирующим агентом - нанопорошком, в качестве которого используют оксид или гидроксид алюминия или их смесь в количестве 0,5-5,0 кг/т бумаги.

Данный технологический прием направлен на повышение степени удержания наполнителя. Однако, указанное техническое решение не способствует повышению печатно-технических характеристик целевого продукта.

Известен способ изготовления бумаги (RU 2483151, 2013). Сущность способа состоит в том, что в суспензию размолотой целлюлозы и в суспензию наполнителя перед их смешением вводят наноцеллюлозу в количестве 0,60-2,22% от массы абсолютно сухого материала. Данный прием направлен на повышение механической прочности бумаги и улучшение печатных характеристик, таких как красковосприятие при печати и прочность поверхности указанной бумаги.

Недостатками указанного способа являются невозможность получать бумагу из макулатурного сырья, а также недостаточно высокие физико-механические свойства целевого продукта.

Известны способы получения бумаги с использованием нанофибриллярной целлюлозы для увеличения механической прочности (CN 104047206, 2017; CN 108688285, 2018; US 2015125658, 2015; WO 2019190303, 2019). Общим недостатком указанных методов является невозможность получать бумагу из макулатуры.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ изготовления бумаги и картона (RU 2536142, 2014).

Сущность известного способа состоит в том, что при производстве бумаги или картона в технологическом потоке волокнистую бумажную массу после добавления наполнителя сначала обрабатывают водорастворимым катионным полимером, затем наноцеллюлозой. В качестве катионного полимера используют катионный крахмал или катионный полиакриламид, что способствует удержанию компонентов волокнистой массы и удержанию наполнителя, в качестве которого используют тонкодисперсный или осажденный карбонат кальция, каолин, тальк, диоксид титана, гипс. Катионный крахмал или катионный полиакриламид расходуют в количестве 0,03-0,05% от массы абсолютно сухого волокна.

Способ осуществляют в следующей последовательности: образец массы отбирают из машинного бассейна. Наполнитель добавляют в бумажную массу, при этом содержание наполнителя в массе составляет 45% от содержания сухих веществ в массе. Наполнителем является осажденный карбонат кальция. Для испытаний бумажную массу разбавляют оборотной водой до концентрации 8,0 г/л. Перед началом испытаний на удерживание в массу добавляют катионный крахмал. При испытаниях используют следующий поэтапный порядок выполнения операций:

- момент времени 0 с при скорости смешивания 1500 об/мин образец массы выливают в емкость,

- момент времени 15 с в бумажную массу дозируют полимер,

- момент времени 30 с в массу дозируют микрочастицы или вещество, подобное микрочастицам,

- момент времени 45 с отбирают образец фильтрата.

Используют сетку с размером отверстий 200 меш. Полимером являлся полиакриламид (РАМ) Kemira. Использованные микрочастицы представляют из себя бентонит и наноцеллюлозу. Наноцеллюлозу разбавляют водой от 2% до 0,5% в гомогенизаторе. Дозировку добавок производят в расчете на массу сухого вещества бумажной массы в г/т.

Введение в целлюлозную суспензию катионного упрочняющего агента приводит к значительному флокулированию волокнистой массы, вследствие чего при отливе бумаги получают неравномерный просвет готовой бумаги или картона.

Для создания условий образования микрофлокул после устройства срезающего типа или смесительного насоса в волокнистую массу подают бентонит или наноцеллюлозу в количестве 0,02-0,8% от массы абсолютно сухого волокна и перемешивание продолжают еще 5 минут. После чего отливают образцы бумаги, сушат и анализируют.

Приведенный в известном способе технический прием обработки бумажной массы катионным крахмалом с последующим введением в массу наноцеллюлозы позволяет повысить показатели качества готовой продукции и улучшить удержание наполнителя.

Известный способ имеет следующие недостатки.

Применение известного способа не позволяет получать целевой продукт, в частности, картон, с требуемыми механическими свойствами, такими, как абсолютное сопротивление продавливанию, сопротивление торцевому сжатию, прочность на излом, а также приводит к чрезмерному содержанию в фильтрате мелкого волокна и растворенного крахмала.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в улучшении механических свойств получаемой бумаги, увеличении степени удержания в бумажной массе мелкого волокна и растворенного крахмала.

Для решения данной технической задачи предлагается способ получения бумаги из макулатурного сырья путем его подготовки, измельчения подготовленного сырья до степени помола 36-40 ШР с получением волокнистой массы, смешения упрочняющего агента, представляющего собой водный раствор катионного полимера, с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 2,0-4,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, выдерживания указанной смеси при температуре 50-60°С в течение 5-10 мин. с получением флокулированного упрочняющего агента, смешения проклеивающего агента с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 1,5-3,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, с получением модифицированного проклеивающего агента, смешения волокнистой массы с флокулированным упрочняющим агентом и модифицированным проклеивающим агентом с получением бумажной массы, ее обезвоживания, прессования, сушки и каландрования с получением целевого продукта.

Достигаемый технический результат заключается в образовании комплексных флокул в бумажной массе, обеспечивающих связывание растворенного крахмала и агрегацию мелкого волокна в составе бумажной массы, а также повышающих седиментационную устойчивость упрочняющего агента, что приводит к более равномерному распределению упрочняющего агента в волокнистой массе, и, как следствие, повышению однородности и механических свойств получаемой бумаги.

Описываемый способ проводят следующим образом.

В описываемом способе в качестве проклеивающего агента возможно использовать вещества, выбранные из группы, содержащей гидрофобные димеры кетенов, олигомеры кетенов, ангидриды органических кислот, органические изоцианаты и их смеси, в частности, димер алкилкетена. В качестве упрочняющего агента используют водные растворы катионных полимеров, в частности, водные растворы катионного крахмала, полиакриламида, полиэтиленимина.

Проводят подготовку макулатурного сырья следующим традиционным образом. В производственных условиях макулатуру марки МС-5Б распускают в гидроразбивателе, проводят очистку от грубых включений на вихревых конических очистителях, сортируют, фракционируют и сгущают. Грубую фракцию размалывают, после чего смешивают с мелкой фракцией и проводят тонкую очистку на вихревых конических очистителях. Подготовленное таким образом макулатурное сырье является источником для проведения дальнейших экспериментов. В результате размола подготовленного сырья получают волокнистую массу из макулатурного сырья концентрацией 3,2-3,5% со степенью помола 36-40°ШР.

Упрочняющий агент, представляющего собой водный раствор катионного полимера, смешивают с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 2,0-4,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, выдерживания указанной смеси при температуре 50-60°С в течение 5-10 мин. с получением флокулированного упрочняющего агента.

Проклеивающий агент смешивают с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 1,5-3,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, с получением модифицированного проклеивающего агента. Смешивают волокнистую массу с флокулированным упрочняющим агентом и модифицированным проклеивающим агентом с получением бумажной массы. Последнюю подвергают обезвоживанию, прессуют, сушат при температуре 50-60°С в течение 5-10 мин. и подвергают каландрованию с получением целевого продукта.

Указанное значение дзета-потенциала используемой нанофибриллярной целлюлозы достигают, в частности, предварительной обработкой нанофибриллярной целлюлозы в водной дисперсии в течение 0,1-5,0 ч водными растворами серной кислоты концентрацией 20-80% масс. и пероксида водорода концентрацией 0,1-10,0% масс. С последующей промывкой водой до достижения значения дзета-потенциала указанной нанофибриллярной целлюлозы от минус 36 до минус 200 мВ, предпочтительно от минус 50 до минус 75 мВ, наиболее предпочтительно - от минус 65 до минус 71 мВ.

Предпочтительно используют нанофибриллярную целлюлозу с содержанием не менее 80% волокон длиной не более 35 мкм и толщиной от 5 нм до 1 мкм.

Проведение способа получения бумаги указанным образом приводит к образованию комплексных флокул в бумажной массе, включающих разноименно заряженные участки. Включение в состав флокул волокон нанофибриллярной целлюлозы с высоким абсолютным значением дзета-потенциала повышает седиментационную устойчивость упрочняющего агента, что обеспечивает более равномерное распределение упрочняющего агента в волокнистой массе и, за счет этого, повышенную однородность и высокие механические свойства получаемой бумаги. При этом включение в состав комплексных флокул волокон нанофибриллярной целлюлозы с высоким абсолютным значением дзета-потенциала обеспечивает наличие отрицательно заряженных участков комплексных флокул, что способствует более эффективному связыванию растворенного крахмала. Наличие в составе флокул полимерных цепочек катионного полимера (катионного крахмала), а также наличие адсорбированного на волокнах нанофибриллярной целлюлозы растворенного крахмала обеспечивает более эффективную агрегацию мелкого волокна в составе бумажной массы.

Смесь нанофибриллярной целлюлозы, имеющей указанное значение дзета-потенциала, с упрочняющим агентом, в указанном соотношении, подвергнутая нагреванию при температуре 50-60°С в течение 5-10 минут обладает значительно большей стабильностью к расслоению по сравнению с исходным упрочняющим агентом. В производственных условиях в аварийных ситуациях запас упрочняющего агента в буферной емкости рассчитан на 8-10 часов непрерывной работы бумагоделательной машины. Таким образом, желательным является отсутствие расслаивания упрочняющего агента в течение указанного времени. Сравнивают устойчивость двух растворов: упрочняющего агента (водного раствора катионного крахмала) и смеси упрочняющего агента с водной дисперсией, химически обработанной нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ. Добавление химически обработанной нанофибриллярной целлюлозы позволяет увеличить время расслоения флокулированного упрочняющего агента более чем в 1,2 раза по сравнению с упрочняющим агентом, полученным смешением водного раствора катионного крахмала с нанофибриллярной целлюлозой с дзета-потенциалом от минус 30 до 0 мВ.

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающее его.

Пример 1.

Подготовленную вышеописанным образом волокнистую массу концентрацией 3,2% в количестве 70 г в расчете на сухой вес макулатурного сырья помещают в емкость объемом 5000 мл, снабженную мешалкой. Параллельно варят катионный крахмал марки "Владимирский" КТ-030 в отдельной емкости. Для этого емкость заполняют водой и при перемешивании и постепенном подъеме температуры до 90°С загружают необходимую для приготовления упрочняющего агента порцию катионного крахмала, а именно, из расчета его расхода 5,5 кг/т в расчете на сухой вес крахмала и макулатурного сырья. Концентрация сваренного катионного крахмала составляет 2,5%. В полученный раствор катионного крахмала при перемешивании и температуре 60°С добавляют водную дисперсию нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 71 мВ в количестве 2,0 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья.

Содержимое перемешивают в течение 5 мин при температуре 60°С с целью флокуляции крахмала с нанофибриллярной целлюлозой с получением флокулированного упрочняющего агента, который затем вводят в волокнистую массу с получением волокнистого продукта смешения.

Проклеивающий агент в виде водной эмульсии димера алкилкетена «Флоусайз-200» в количестве 2,0 кг/т в расчете на сухой вес проклеивающего агента и макулатурного сырья смешивают с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 71 мВ, в количестве 2,0 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья с получением модифицированного проклеивающего агента.

После этого добавляют модифицированный проклеивающий агент в волокнистый продукт смешения с получением бумажной массы.

Значение дзета-потенциала используемой водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы, равное минус 71 мВ, достигают предварительной химической обработкой. Химическую обработку проводят путем добавления к водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы водного раствора серной кислоты концентрацией 98% малыми порциями при перемешивании до достижения ее содержания в водной дисперсии 55% масс., затем к дисперсии добавляют водный раствор пероксида водорода концентрацией 37% масс. малыми порциями при перемешивании до достижения его содержания в водной дисперсии 1,0% масс., нагревают до температуры плюс 55°С, выдерживают при этой температуре в течение 4 часов, затем охлаждают до температуры плюс 20°С, промывают водой путем центрифугирования с отбрасыванием супернатанта, и получают таким образом концентрированную водную дисперсию обработанной нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 71 мВ.

Используют нанофибриллярную целлюлозу с содержанием не менее 80% волокон длиной не более 35 мкм и толщиной от 5 нм до 1 мкм.

Бумажную массу доводят до концентрации 0,6% оборотной водой, тщательно перемешивают, подают на сетку картоноделательной машины, в результате чего получают фильтрат и отливки картона весом 119 г/м2, указанные отливки прессуют, сушат при температуре 55°С в течение 10 минут и осуществляют каландрование с получением целевого продукта.

Фильтрат, отделенный от волокна, анализируют на содержание в нем прошедшего через сетку мелкого волокна и растворенного крахмала.

Данный вариант технологии изготовления картона повторяют еще два раза. За результат принимают средние значения показателей трех проведенных испытаний.

Пример 2.

В отличие от примера 1, концентрация сваренного катионного крахмала составляет 3,5%. Отбирают дозу крахмала из расчета его расхода 4,5 кг/т в расчете на сухой вес крахмала и макулатурного сырья. В катионный крахмал при перемешивании и температуре 50°С добавляют расчетное количество водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 45 мВ, в количестве 4,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья.

Содержимое перемешивают в течение 8 мин с получением флокулированного упрочняющего агента.

Проклеивающий агент в виде водной эмульсии димера алкилкетена «Флоусайз-200» в количестве 3,5 кг/т в расчете на сухой вес проклеивающего агента и макулатурного сырья смешивают с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 45 мВ, взятой в количестве 1,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, с получением модифицированного проклеивающего агента.

В волокнистую массу одновременно добавляют флокулированный упрочняющий агент и модифицированный проклеивающий агент при перемешивании с получением бумажной массы.

Используют нанофибриллярную целлюлозу с содержанием не менее 80% волокон длиной не более 35 мкм и толщиной от 5 нм до 1 мкм.

При этом значение дзета-потенциала используемой водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы, равное минус 45 мВ достигают предварительной химической обработкой. Химическую обработку проводят путем добавления к водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы водного раствора серной кислоты концентрацией 98% малыми порциями при перемешивании до достижения ее содержания в водной дисперсии 45% масс., затем к дисперсии добавляют водный раствор пероксида водорода концентрацией 37% масс. малыми порциями при перемешивании до достижения его содержания в водной дисперсии 0,3% масс., нагревают до температуры плюс 45°С, выдерживают при этой температуре в течение 1,5 часов, затем охлаждают до температуры плюс 20°С, промывают водой путем центрифугирования с отбрасыванием супернатанта, и получают таким образом концентрированную водную дисперсию обработанной нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 45 мВ.

Бумажную массу доводят до концентрации 0,6% оборотной водой, тщательно перемешивают, подают на сетку картоноделательной машины, в результате чего получают фильтрат и отливки картона весом 121 г/м2, указанные отливки прессуют и сушат при температуре 50°С в течение 10 минут.

Фильтрат, отделенный от волокна, анализируют на содержание в нем прошедшего через сетку мелкого волокна и растворенного крахмала.

Данный вариант технологии изготовления картона повторяют еще два раза. За результат принимают средние значения показателей трех проведенных испытаний.

Пример 3.

В отличие от примера 1, концентрация сваренного катионного крахмала составляет 3,5%. Отбирают дозу крахмала из расчета его расхода 6,0 кг/т в расчете на сухой вес крахмала и макулатурного сырья. В катионный крахмал при перемешивании и температуре 55°С добавляют расчетное количество водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 65 мВ в количестве 3,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья со следующими характеристиками: не менее 80% волокон длиной не более 35 мкм и толщиной от 5 нм до 1 мкм, перемешивают полученную смесь в течение 10 мин при температуре 55°С с получением флокулированного упрочняющего агента.

Проклеивающий агент в виде водной эмульсии димера алкилкетена «Флоусайз-200» в количестве 4,0 кг/т в расчете на сухой вес проклеивающего агента и макулатурного сырья смешивают с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 65 мВ, взятой в количестве 3,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья с получением модифицированного проклеивающего агента.

В волокнистую массу одновременно добавляют флокулированный упрочняющий агент и модифицированный проклеивающий агент при перемешивании с получением бумажной массы.

При этом значение дзета-потенциала используемой водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы, равное минус 65 мВ, достигают предварительной химической обработкой. Химическую обработку проводят путем добавления к водной дисперсии нанофибриллярной целлюлозы водного раствора серной кислоты концентрацией 98% малыми порциями при перемешивании до достижения ее содержания в водной дисперсии 50 % масс., затем к дисперсии добавляют водный раствор пероксида водорода концентрацией 37% масс. малыми порциями при перемешивании до достижения его содержания в водной дисперсии 0,5% масс., нагревают до температуры плюс 55°С, выдерживают при этой температуре в течение 3,5 часа, затем охлаждают до температуры плюс 20°С, промывают водой путем центрифугирования с отбрасыванием супернатанта, и получают таким образом концентрированную водную дисперсию обработанной нанофибриллярной целлюлозы с дзета-потенциалом, равным минус 65 мВ.

Бумажную массу доводят до концентрации 0,6% оборотной водой, тщательно перемешивают, подают на сетку картоноделательной машины, в результате чего получают фильтрат и отливки картона весом 120 г/м2, прессуют и сушат при температуре 60°С в течение 5 минут.

Фильтрат, отделенный от волокна, анализируют на содержание в нем прошедшего через сетку мелкого волокна и растворенного крахмала.

Данный вариант технологии изготовления картона повторяют еще два раза. За результат принимают средние значения показателей трех проведенных испытаний.

Пример 4 (известный способ).

В отличие от примера 1, концентрация сваренного катионного крахмала составляет 3,5%. Готовят раствор нанофибриллярной целлюлозы со следующими характеристиками: не менее 80% волокон длиной не более 35 мкм и толщиной от 5 нм до 1 мкм. При перемешивании в волокнистую суспензию последовательно вводят катионный крахмал в количестве 4,5 кг/т в расчете на сухой вес крахмала и макулатурного сырья, нанофибриллярную целлюлозу в количестве 4,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, и проклеивающий агент в виде эмульсии димера алкилкетена «Флоусайз-200» в количестве 3,5 кг/т в расчете на сухой вес проклеивающего агента и макулатурного сырья с получением бумажной массы. Бумажную массу доводят до концентрации 0,6% оборотной водой, тщательно перемешивают, изготавливают отливки картона весом 120 г/м2, прессуют, сушат и проводят каландрование с получением целевого продукта.

Фильтрат, отделенный от волокна, анализируют на содержание в нем прошедшего через сетку мелкого волокна и растворенного крахмала.

Данный вариант технологии изготовления картона повторяют еще два раза. За результат принимают средние значения показателей из трех проведенных испытаний.

Средние результаты испытаний полученных отливок картона для плоских слоев гофрокартона по примерам 1-4 представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что показатели качества получаемого картона, полученного заявленным способом имеют более высокие значения. Так, значение абсолютного сопротивления продавливанию, кПа возрастает на 38,0-39,0% отн., сопротивления торцевому сжатию, кН/м - на 28-35% отн., прочности на излом, число двойных перегибов - на 63-71% отн., значения показателей провала мелкого волокна (анализ фильтрата), кг/т снижается на 24-27% отн., содержания растворимого крахмала в фильтрате, кг/т - в среднем, в два раза.

Из данных, представленных в таблице, следует, что использование приемов добавления в бумажную массу проклеивающего агента и упрочняющего агента, смешанных с нанофибриллярной целлюлозой, имеющей высокое абсолютное значение дзета-потенциала, позволяет получать целевой продукт, в частности, картон, с улучшенными механическими свойствами, такими, как абсолютное сопротивление продавливанию, сопротивление торцевому сжатию, прочность на излом, а также снижает содержание в фильтрате мелкого волокна и растворенного крахмала.

Проведение описываемого способа в иных условиях, входящих в интервал заявленных, приводит к аналогичным результатам, а в условиях, отличных от заявленных, не приводит к желаемым результатам.

Таким образом, заявляемый способ позволяет улучшить механические свойства получаемого целевого продукта, увеличить степень удержания в бумажной массе мелкого волокна и крахмала.

Способ получения бумаги из макулатурного сырья путем его подготовки, измельчения подготовленного сырья до степени помола 36-40 ШР с получением волокнистой массы, смешения упрочняющего агента, представляющего собой водный раствор катионного полимера, с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 2,0-4,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, выдерживания указанной смеси при температуре 50-60°С в течение 5-10 мин с получением флокулированного упрочняющего агента, смешения проклеивающего агента с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 1,5-3,5 кг/т в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, с получением модифицированного проклеивающего агента, смешения волокнистой массы с флокулированным упрочняющим агентом и модифицированным проклеивающим агентом с получением бумажной массы, ее обезвоживания, прессования, сушки и каландрования с получением целевого продукта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к бумаге для гофрирования, а также таре, выполненной с ее использованием. .

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к техническим средствам для безостановочной поперечной резки как рулонного, так и непрерывно подаваемого плоского или рулонного полосового материала на листовые заготовки и последующего пакетирования, в том числе трех-, пяти-, семислойных гофрированных листов картона.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к техническим средствам для резки как рулонного, так и непрерывно подаваемого полосового материала на листовые заготовки и последующего пакетирования.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве бумаги для гофрированного картона. .

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве картона для плоских слоев гофрированного картона, используемого при изготовлении малогабаритной тары.
Изобретение относится к области изготовления бумаги для гофрирования и/или плоских слоев в производстве гофрированного картона. .

Изобретение относится к технологии изготовления бумаги для гофрирования и позволяет повысить прочность и жесткость бумаги в сухом и влажном состоянии. .

Изобретение относится к оборудованию для изготовления гофрированного картона и может найти применение в бумажной промышленности . .

Изобретение относится к устройствам для сушки полотнообразного материала и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности в составе линий для производства гофрированного картона.

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности и позволяет повысить качество бумаги за счет повьшения сопротивления плоскостному сжатию. .

Изобретение относится к способу получения материала положительного электрода (катода) на основе сложных фосфатов переходных металлов и щелочных металлов и может быть использовано для производства улучшенного катодного активного материала для металл-ионных аккумуляторов и батарей на их основе.

Использование: целлюлозно-бумажная промышленность. Сущность: проводят подготовку макулатурного сырья, измельчение подготовленного сырья до степени помола 36-40 ШР с получением волокнистой массы, смешивают упрочняющий агент, представляющий собой водный раствор катионного полимера, с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 2,0-4,5 кгт в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья. Выдерживают указанную смесь при температуре 50-60°С в течение 5-10 мин с получением флокулированного упрочняющего агента. Смешивают проклеивающий агент с водной дисперсией нанофибриллярной целлюлозы, имеющей дзета-потенциал от минус 36 мВ до минус 200 мВ, взятой в количестве 1,5-3,5 кгт в расчете на сухой вес целлюлозы и макулатурного сырья, с получением модифицированного проклеивающего агента. Затем смешивают волокнистую массу с флокулированным упрочняющим агентом и модифицированным проклеивающим агентом с получением бумажной массы. Последнюю подвергают обезвоживанию, прессованию, сушке и каландрованию с получением целевого продукта. Достигаемый технический результат заключается в образовании комплексных флокул в бумажной массе, обеспечивающих связывание растворенного крахмала и агрегацию мелкого волокна в составе бумажной массы, а также повышающих седиментационную устойчивость упрочняющего агента, что приводит к более равномерному распределению упрочняющего агента в волокнистой массе и, как следствие, повышению однородности и механических свойств получаемой бумаги. 1 табл.

Наверх