Способ получения распушенной целлюлозы

Авторы патента:

Смолин Александр Семенович (RU)

Малиновская Галина Кирилловна (RU)

Литвинов Михаил Юрьевич (RU)

Осовская Ираида Ивановна (RU)

Антонова Вероника Сергеевна (RU)

Добош Александр Юрьевич (RU)

D21H11/04 - Составы исходной массы; их приготовление, не отнесенное к подклассам D21C,D21D; пропитка или нанесение покрытий на бумагу; обработка готовой бумаги, не отнесенная к классу B31 или подклассу D21G; специальные виды бумаги и их изготовление, не предусмотренные в других подклассах

Владельцы патента RU 2755984:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)" (RU)

Изобретение относится к лесной и целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения распушенной целлюлозы из древесины хвойных и лиственных пород для получения гигиенических изделий разового пользования: бумажных полотенец, туалетной бумаги. Способ осуществляют путем использования целлюлозы, отбеленной в одну стадию из лиственных или хвойных пород с влажностью 15-20%, которую измельчают путем роспуска полотна целлюлозы аэродинамическим способом в течение 20-30 с на комбинацию волокон длиной 0,5-1,5 мм от 50 до 64% и волокон длиной более 1,5 мм от 50 до 36% для лиственных пород или от 55 до 68% волокон длиной 0,5-1,5 мм и от 45 до 32% волокон длиной более 1,5 мм для хвойных пород с последующей сушкой до влажности 5-7%. Техническим результатом заявленного изобретения является получение распушенного материала с отсутствием примесей, сохранением повышенной белизны продукта, с пониженной плотностью для использования в разовых гигиенических изделиях при сохранении прочности. 2 табл., 6 пр.

Изобретение относится к лесной и целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения гигиенических изделий разового пользования (например, бумажных полотенец, туалетной бумаги).

Из уровня техники известна композиция для получения распушенной целлюлозы по патенту RU2641136 (МПК D21H 21/22, D21H 17/37, D21H 17/36, D21H 11/00, опубл. 16.01.2018, США). Композиция состоит из целлюлозы, связующего агента или связующего агента и разрыхлителя. Композицию получают на бумагоделательной машине в форме высушенного полотна с последующей обработкой поверхностно-активным веществом или без нее, измельчают в молотковой мельнице. В качестве связующего агента используют сверхабсорбирующий полимер. После получения пуха (распушенной целлюлозы) проводят испытания на фракционирование по размерам волокон, впитывающую способность, сжимаемость и жесткость, время поглощения жидкости. Композиция по патенту RU2641136 содержит три компонента (целлюлозу, связующий агент, разрыхлитель), а ее получение состоит из четырех стадий (получение полотна, добавка разрыхлителя (ПАВ), измельчение полотна на молотковой мельнице (получение пуха), добавка связующего агента (полимера)).

Из уровня техники известно получение южной хвойной целлюлозы низкой грубости (распушенной целлюлозы) по международной заявке на патент US2019169799 (D21H 11/04; D21H 11/20; D21H 15/02; D21H 25/00; D21H 27/00; D21H 27/02, опубл. 06.06.2019, США), выбранной заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Южная хвойная целлюлоза включает хвойную сосну, выращенную в южных регионах Соединенных Штатов. Южную хвойную целлюлозу низкой грубости получают окоркой, измельчением, крафт-варкой или любой, отбелкой, формованием в лист, обезвоживанием, сушкой. Высушенную целлюлозу связывают в кипы или скатывают в рулон. Продукт из древесины - сосны, выращенной в южных регионах Соединенных Штатов, по заявке US2019169799 имеет хорошую прочность. Существенными недостатками данного изобретения являются: две стадии отбелки диоксидом хлора по технологии ECF для достижения необходимой белизны, причем содержание остаточного хлора в распушенной целлюлозе не контролируется; высокое содержание длинных волокон 1,6-3,0 мм, которое увеличивает плотность бумаги.

Задачей заявленного технического решения и его техническим результатом является получение распушенного материала с отсутствием примесей, сохранением повышенной белизны продукта (89,5% ISO) за счет использования одной стадии отбелки целлюлозы, с пониженной плотностью для использования в разовых гигиенических изделиях (например, бумажных полотенцах, туалетной бумаге) при сохранении прочности.

Поставленная задача и результат достигается тем, что в способе получения распушенной целлюлозы из полотна древесной целлюлозы в качестве древесной целлюлозы используют лиственные или хвойные породы влажностью 15-20%, измельчают путем роспуска полотна аэродинамическим способом в течение 20-30 с. на комбинацию мелких волокон от 50 до 64% и крупных волокон от 50 до 36% для лиственных пород или от 55 до 68% мелких волокон и от 45 до 32% крупных волокон для хвойных пород с последующей сушкой до влажности 5-7% при одновременном сохранении прочности в сравнении с прототипом.

Пример. Реализация способа осуществляется аэроформованием с использованием оборудования [патенты RU2100508, RU94043433]: со скоростью подачи полотна из лиственных, хвойных пород древесины 1,5 г/с, расходом потока воздуха 0,2 м³/с, со скоростью вращения лопаток ротора 30 м/с, удельным расходом энергии в диспергаторе 380 кДж/кг при производительности 50 т/день, с температурой в помещении 25°С, влажностью воздуха в помещении 75%, при влажности волокна для диспергирования 15-20%, а измельчение осуществляют путем роспуска полотна в течение 20-30 с. на комбинацию мелких волокон от 50 до 64% и крупных волокон от 50 до 36% для лиственных пород или от 55 до 68% мелких волокон и от 45 до 32% крупных волокон для хвойных пород с последующей сушкой сформованного слоя в течение 1-3 мин. при температуре 105°С до влажности 5-7% для получения бумажных полотенец, туалетной бумаги.

Остальные примеры, показывающие влияние режимных показателей, показаны в табл. 1.

Из сводной таблицы видно, что только заявленное древесное сырье, состоящее из лиственной целлюлозы с характеристиками: белизна 89,5% ISO, содержание смолы - следы, содержание остаточного хлора - 0,03 г/л, содержание лигнина менее 2%, влажность 15-20%, или хвойной целлюлозы с характеристиками: белизна 88,4% ISO, содержание смолы - 0,5%, содержание остаточного хлора - 0,03 г/л, содержание лигнина менее 2%, влажность 15-20%, роспуск древесного сырья на волокна аэродинамическим способом в течение 20-30 с, обеспечивающий комбинацию мелких волокон от 50 до 64% и крупных волокон от 50 до 36% для лиственных пород или от 55 до 68% мелких волокон и от 45 до 32% крупных волокон для хвойных пород и параметры сушки после диспергирования: время - 1-3 мин, влажность после сушки - 5-7%, обеспечивают описанные выше задачи.

Из таблицы 1 видно, что лучшие показатели качества распушенной целлюлозы из лиственных пород древесины представлены в примере 1: прочность опытной отливки при растяжении - 1020 м, разрывное усилие - 5,2 Н, плотность опытной отливки - 0,4 г/см³, получают при режиме роспуска целлюлозы влажностью до диспергирования - 15,0%, время диспергирования - 28 с, фракционный состав по длине волокон: 0,5-1,5 мм - 50%, более 1,5 мм - 50%, параметрами сушки распушенной целлюлозы: время сушки - 1 мин, влажность после сушки - 5,0%. При использовании хвойной целлюлозы, пример 4: прочность опытной отливки при растяжении - 1000 м, разрывное усилие - 5,0 Н, плотность опытной отливки - 0,4 г/см³, получают при режиме роспуска целлюлозы влажностью до диспергирования - 15,0%, время диспергирования - 30 с, фракционный состав по длине волокон: 0,5-1,5 мм - 55%, более 1,5 мм - 45%, параметрами сушки распушенной целлюлозы: время - 1 мин, влажность после сушки - 5,0%. Следовательно, лучшие показатели распушенной целлюлозы при одинаковых условиях подготовки волокна и режимах диспергирования имеет целлюлоза из лиственных пород древесины.

Таким образом, в отличие от ближайшего аналога получения полотна, распушенная целлюлоза по заявленному способу имеет существенное Таким образом, в отличие от ближайшего аналога получения полотна, распушенная целлюлоза по заявленному способу имеет существенное преимущество в том, что для получения распушенной целлюлозы может быть использована как хвойная, так и лиственная порода древесины с отбелкой в одну стадию, а измельчение проводят путем роспуска полотна аэродинамическим способом на комбинацию мелких волокон от 50 до 64% и крупных волокон от 50 до 36% для лиственных пород или от 55 до 68% мелких волокон и от 45 до 32% крупных волокон для хвойных пород. В прототипе способ получения полотна имеет существенный недостаток в том, что отбелка производится в две стадии диоксидом хлора по технологии ECF для достижения необходимой белизны, причем содержание остаточного хлора в готовом продукте не контролируется. Кроме того, аэродинамический способ получения распушенной целлюлозы способствует снижению затрат энергии и количества свежей воды в сравнении с традиционным способом получения полотна, заявленном в ближайшем аналоге.

Пример. Использование распушенной целлюлозы в одноразовых изделиях.

Как видно из таблицы 2, распушенная целлюлоза обеспечивает использование ее для получения гигиенических изделий разового пользования: бумажных полотенец, туалетной бумаги.

Способ получения распушенной целлюлозы, включающий отбелку сырья из древесной целлюлозы, отличающийся тем, что целлюлозу, отбеленную в одну стадию из лиственных или хвойных пород с влажностью 15-20%, измельчают путем роспуска полотна целлюлозы аэродинамическим способом в течение 20-30 с. на комбинацию волокон длиной 0,5-1,5 мм от 50 до 64% и волокон длиной более 1,5 мм от 50 до 36% для лиственных пород или от 55 до 68% волокон длиной 0,5-1,5 мм и от 45 до 32% волокон длиной более 1,5 мм для хвойных пород с последующей сушкой до влажности 5-7%.

Целлюлозные массы в соответствии с определенными вариантами осуществления содержат волокна поперечно-сшитой целлюлозы и имеют высокую степень белизны, химическую активность и собственную вязкость, и по этой причине могут быть хорошо пригодными для использования в качестве предшественников при получении малоокрашенных, имеющих высокую вязкость производных целлюлозы.

Устройство и способ получения наноцеллюлозы // 2754655

Изобретение относится к устройству (1) и способу производства нановолокон (5), в частности наноцеллюлозы (6), из смеси веществ (2) с волокнами (3, 4), для чего создается устройство (1), включающее в себя по меньшей мере один разгрузочный элемент (11) с разгрузочным отверстием (12) для прохождения смеси веществ (2) с волокнами; по меньшей мере одно подающее устройство (19) для подачи смеси веществ (2) с волокнами к разгрузочному элементу (11) с заданным рабочим давлением (15); по меньшей мере одно устройство позиционирования (18) для позиционирования разгрузочного элемента (11) и тем самым для распадения смеси веществ (2) с волокнами; подвижный блок обработки (7) напротив по меньшей мере одного разгрузочного элемента (11), в результате чего при прохождении смеси веществ (2) с волокнами (3) через разгрузочный элемент (11) формируется щелевидная зона обработки (16) между разгрузочным элементом (11) и частью поверхности подвижного блока обработки (7), на которую воздействует смесь веществ (10).

Способ производства бумаги или картона // 2754187

Изобретение относится к способу производства бумаги или картона. Способ производства бумаги или картона, включающий стадии, на которых получают волокнистое сырье, содержащее лигноцеллюлозные волокна и добавляют в волокнистое сырье удерживающую систему, содержащую катионный синтетический полимер, формируют из волокнистого сырья волокнистое полотно и сушат его, при этом микрофибриллированную целлюлозу, содержащую микрофибриллированную недревесную целлюлозу, полученную из овощей, фруктов, сердцевины растений и их смеси, добавляют в волокнистое сырье в качестве компонента удерживающей системы последовательно с катионным синтетическим полимером, где первую часть катионного синтетического полимера добавляют в густое сырье со степенью густоты ≥2% вес., а вторую часть катионного синтетического полимера добавляют в жидкое сырье.

Способ получения растворимой целлюлозы и растворимая целлюлоза, полученная таким способом (варианты) // 2753923

Группа изобретений относится к способу получения растворимой целлюлозы с использованием древесного материала, а также к растворимой целлюлозе, полученной таким способом; способ включает следующие стадии: а) гидротермическая обработка древесного материала с использованием пара и/или воды; b) варка древесного материала, полученного на стадии а), с получением целлюлозной массы способом сульфатной варки, необязательно - с последующей стадией кислородной делигнификации; с) холоднощелочная экстракция (ССЕ; от англ.: cold caustic extraction) целлюлозной массы; и d) обезвоживание, промывка и прессование целлюлозной массы с получением целлюлозного продукта, содержащего углеводы.

Повышенная эффективность обезвоживания в бумагоделательных системах с использованием микрофибриллированной целлюлозы // 2753445

Изобретение относится к получению бумаги, плит и картона. Способ включает добавление на мокрую часть бумагоделательной машины микрофибриллированной целлюлозы и по меньшей мере одной совместной добавки.

Способ производства бумаги или картона и бумажный или картонный продукт // 2751124

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности и касается способа производства бумаги или картона. Получают бумагу или картон с массой в диапазоне 125–600 г/м2, предпочтительно, 150–210 г/м2, при этом проклеивающий агент для бумаги содержит малеинированное растительное масло и алкенилянтарный ангидрид (ASA), который добавляют в волокнистое сырье, включающее, по меньшей мере, 80 вес.% рециркулированного волокнистого материала, и характеризуется концентрацией кальция, по меньшей мере, 500 мг/л в пересчете на СаО.

Бумажное или картонное изделие, имеющее по меньшей мере один слой, содержащий целлюлозу высокого выхода, и способ его изготовления // 2743392

Изобретение относится к производству бумажных или картонных изделий, имеющих по меньшей мере один слой, содержащий целлюлозу высокого выхода. Способ включает обеспечение композиции, содержащей по меньшей мере 50 мас.% целлюлозы высокого выхода от общего содержания целлюлозы, причем указанная целлюлоза высокого выхода получена при выходе древесины более 85%.

Картон с улучшенным пределом прочности при сжатии // 2738381

Изобретение относится к гофрированному фибровому картону, имеющему улучшенный предел прочности при сжатии и улучшенную ползучесть при сжатии, в частности при подвергании сильным циклическим изменениям влажности. Разработан гофрированный фибровый картон, содержащий целлюлозные волокна, который имеет по меньшей мере один из индекса геометрического растяжения в диапазоне от 32 до 65 Нм/г, индекса вязкости разрушения в диапазоне от 14 до 24 Джм/кг и индекса разрушающего усилия при сжатии кольца в диапазоне от 5 до 10 Нм/г, измеренных при ОВ 85%; причем целлюлозные волокна содержат смесь менее измельченных волокон, имеющих значение по Шопперу-Риглеру (ШР) в диапазоне от 15 до 28, и микрофибриллированных целлюлозных волокон, причем эта смесь содержит упомянутую микрофибриллированную целлюлозу в диапазоне от 1 до 5% по массе от сухого содержания целлюлозных волокон и упомянутый гофрированный фибровый картон содержит гидрофобную проклеивающую добавку.

Способ получения волокнистого полуфабриката из мискантуса // 2736428

Изобретение относится к производству волокнистых полуфабрикатов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве одноразовой посуды и при получении разных видов картона. Способ включает пропитку сечки мискантуса в растворе, содержащем гидроксид щелочного металла, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и стабилизатор при температуре не выше 70°С в течение 0,5-12 часов с последующим отделением пропиточного раствора.

Искусственное целлюлозное волокно и нетканый продукт или материал, содержащие целлюлозное волокно // 2732131

Изобретение относится к модифицированному целлюлозному волокну и способу его получения, а также к нетканому продукту и бумаге, содержащим данное волокно. Волокно содержит анионные части в количестве более 0,25 моль/кг сухого волокна и содержит нанесенный на него полимерный модифицирующий агент в количестве от 0,5 до 5,0 мас.% от массы сухого волокна.

Способ получения распушенной целлюлозы // 2755985

Изобретение относится к лесной и целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения распушенной целлюлозы из древесины как хвойных, так и лиственных пород для получения гигиенических изделий разового пользования: подгузников и женских гигиенических прокладок. Способ осуществляют путем использования целлюлозы из лиственных или хвойных пород, отбеленной в одну стадию, с влажностью 5-9%, которую измельчают путем роспуска полотна аэродинамическим способом в течение 35-50 с на комбинацию волокон длиной 0,5-1,5 мм от 70 до 58% и волокон длиной более 1,5 мм от 30 до 42% для лиственных пород или от 68 до 55% волокон длиной 0,5-1,5 мм и от 32 до 45% волокон длиной более 1,5 мм для хвойных пород с последующим нанесением на поверхность распушенного слоя 1,5-2,0% водного раствора глицерина при соотношении объема водного раствора глицерина к объему распушенного слоя 1:13-16, соответственно, распылителем с углом наклона при распылении 90°, сушкой под давлением 1,0-2,0 атм в течение 3-7 мин при температуре 103-107°С с равномерной миграцией раствора глицерина по всему объему образца до влажности 5-7%. Техническим результатом заявленного изобретения является получение распушенного материала с отсутствием примесей, сохранением повышенной белизны продукта, снижением плотности, с повышением влагопоглощения для использования в разовых гигиенических изделиях. 2 табл., 6 пр.