Способ изготовления бумаги

Способ изготовления бумаги

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и позволяет повысить эффективность процесса. Способ изготовления бумаги включает введение в водную бумажную массу, содержащую целлюлозное волокно и, возможно, наполнитель,связующее, формование бумажного полотна и сушку. В качестве связующего используют смесь золя силиката алюминия или золя модифицированной алюминием кремневой кислоты с соотношением атомов кремния и алюминия в поверхностных группах этих частиц 9,5-0,5 - 7,5-2,5 и соединения, выбранного из группы, содержащей крахмал, аминопектин и камедь рожкового дерева, со степенью замещения 0,01-0,3. Связующее вводят в бумажную массу в количестве 0,2 - 0,5 мас.% при соотношении углевода и двуокиси кремния (0,1 - 10):1. Бумажная масса содержит 70 - 90 мас.% целлюлозного волокна. 5 з.п. ф-лы,5 ил., 8 табл.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SU.„1607

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЗЮЖКА с1:." 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4027024/23-12 (86) РСТ/SR 85/00235 (06. 06. 85) (22) 06.02,86 (31) 8403062-6 (32) 07.06,84 (33) SE (46) 15.11.90. Бюл, Н 42 (71) ЕКА АБ ($Б) (72) Чель Руне Андерссон, Бернт Ларссон, Ханс-Олоф Торессон и Бо Вальдемар Ларссон (SE) (53) 676.1.023,7(088.8) (56) ЕР Р 0041056, кл, D 21 D 3/00, 1981. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ (57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и позволяет повысить эффективность процесса. Способ H3I отовления бумаги вклюИзобретение относится к целлюлозно-бумажной промьш1ленности, в частности к изготовлению бумаги.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса.

В способе изготовления бумаги, включающем введение в водную бумажную массу, содержащую целлюлозное волокно и возможно наполнитель, связующего, состоящего иэ смеси анионоактивных кремнийсодержащих коллоидных час-, тиц. и катионоактивного углевода, формование бумажного полотна и сушку, в качестве анионоактивных кремнийсодержащих коллоидных частиц используют (ц)у Р 21 Н 21/16, 23/14//

D 21 Н 17:21, 17:28, 17:.68

2 чает введение в водную бумажную массу, содержащую целлюлозное волокно и возможно наполнитель, связующего, формование бумажного полотна и сушку.

В качестве связующего используют смесь золя силиката алюминия или золя модифицированной алюминием кремневой кислоты с соотног ением атомов кремния и алюминия в поверхностных группах этих частиц 9,5-0,5 — 7,5-2,5 и соединения, выбранного иэ группы, содержащей крахмал,- аминопектин .и камедь рожкового дерева, со степенью замещения 0,01-0,3. Связующее вводят в бумажную массу в количестве 0,20,5 мас.". при соотношении углевода и двуокиси кремния (О,I — 10):1, Бумаж.. ная масса содержит 70-90 мас.7 целлюлоэног0 волокна. 5 3 п.ф-лы, 5 ил., 3 табл., эоль силиката алюминия или золь модифицированной алюминием кремневой кислоты с соотношением атомов кремния и алюминия в поверхностных группах этих частиц от 9,5-0,5 до 7,52,5, а в качестве катионоактивного углевода используют соединение, выб, ранное иэ группы, содержащей крахмал, амилопектин и камедь рожкового дерева, со степенью замещения 0,01-0,3.

В том случае, если в качестве коллоидных частиц используют чистый эоль силиката алюминия, этот золь можно

;получать по известному методу, т, е. пу\ TeM осаждЕния жидкого стекла алюминатом

1607691 натрия, Такой золь включает гомоген ные частицы, благодаря чему соотношение между атомами кремния и алюминия на поверхности этих частиц составля5 ет 7,5:2,5. По другому варианту можно использовать золь модифицированной . алюминием кремневой кислоты, т,е, золь, поверхностный слой частиц которого содержит как атомы кремния, так и атомы алюминия. Такой модифицированный алюминием золь получают модификацией кремниевой поверхности золя кремневой кислоты алюминатными ионами, что возможно благодаря тому, что в соответствующих условиях алюминий и кремний оказываются способными приобретать координационное число 4 или

6 в отношении кислорода, благодаря чему они оба характеризуются прибли- 20 эительно одйнаковыми атомными диаметрами. Поскольку ион А1(ОП) геометрически идентичен иону Si(OH) <, он способен внедряться или замещаться на поверхности двуокиси кремния, благо- 25 даря чему возникает. "седло" силиката алюминия с фиксированным отрицательным зарядом. Такой золь кремневой кислоты, модифицированной алюминием, является значительно более стойким против образования геля в интервале величин рН 4-6, внутри которого золи немодифицированной кремневой кислоты способны довольно быстро желатинизироваться и оказываются менее чувствительными к действию соли. Процессы получения эолей кремневой кислоты, модифицированной алюминием. хорошо известны, Таким образом, модифицирование золя кремневой кислоты означает, что при высокой величине рН (приблизительно 10) проводят реакцию заданного количества алюмината натрия с коллоид ной кремневой кисло .ой, а это значит, что коллоидные частицы образуют поверхностные группы,, которые состоят иэ А1-ОП 1 . При низких величинах рН (4-6) эти группы обладают сильн1п анионным характером, Такой сильный анионный характер при низких величи1 нах рН не достигается в случае . золя из чистой немодифицироваш ой

C кремневой кислоть1, поскольку кремневая кислота является слабой киспотои

55 с величиной рН, равной приблизительно 7.

Предлагаемый способ применим для изготовления бумаги всех сортов и типов для печати, включая газетную бу— магу, тонкую бумагу, картон, бумагу с водяными знаками в виде линий и мешочную бумагу, бумажные полотна и т.п, Целесообразно связующее применять в сочетании с технической целлюлозой, в частности с сульфатной и сульфитной целлюлозой, получаемой из древесины как твердых, так и мягких пород, а также при использовании термомеханической и древесной массы, Присутствие избыточных количеств лигнина в древесной массе ухудшает эффективность связующего, благодаря чему та-. кая древесная масса требует либо использования более значительных количеств связующего, либо добавления большего количества древесных масс других типов с низким содержанием лнгнина для достижения желаемого результата. Термины целлюлозная масса" и целлюлозные волокна" применены относительно к технической целлюлозе, термомеханической целлюлозе и древесной или дефибрерной древесной массе, а также к содержащимся в них волокнам.

Достижение цели изобретения обеспечивается благодаря взаимодействию или ассоциации агломерата с целлюлозными волокнами, Предпочтительно готовая бумага или полотно содержит свыше

503 целлюлозных волокон, но можно изготовить бумагу, которая содержит меньшие количества целлюлозных волокон и обладает улучшенными свойствами в сравнении с бумагой, изготовленной из аналогичных масс, но без применения связующего агломерата.

Используемые минеральные наполнители включают все известные минеральные наполнители, имеющие поверхность, которая обладает по меньшей мере частично анианным характером. Кроме того, можно использовать такие минеральные наполнители, как каолин, бентонит, двуокись титана, гипс, мел и тальк. Термин "минеральный наполнитель", помимо указанных материалов, применим к волластониту и стекловолокну а также к минеральным наполнителям низкой плотности, в частности вспененному перлиту. В случае использования описанного связующего комплекса такие минеральные наполнители в существенной степени удерживаются бумажными изделиями,. поэтому прочность бумаги не снижается до той сте»

1607 691

1О

5 пени, которой она достигает в случаях, когда связующее не применяют.

Обычно минеральный наполнитель до бавляют s форме водного шлама в кон-,, 1 центрациях известных для таких наполнителей.

В качестве минеральных наполните" лей в состав бумаги может входить или полностью составлять компонент минерального наполнителя наполнитель низкой плотности или большого насып.ного веса. Возможность добавления таких наполнителей в обычные бумажные массы ограничивается удержанием наполнителей на сетке, обезвоживанием бумажной массы на сетке, а также прочностью изготовляемой бумаги во влажном и сухом состоянии. Проблемы, которые возникают при добавлении та- 20 ких наполнителей, могут быть практически устранены путем применения связующего комплекса по изобретению, что позволяет добавлять такие напол- . нители в количествах, превьппающих 25 обычные, для достижения особых свойств бумажных изделий, Так, например, использование связующего комплекса в соответствии с изобретением обеспечивает получение бумажных изделий 30 низкой плотности и, следовательно, повьппенной жесткости при той же удельной плотности, одновременно сохраняя прочностные свойства бумажных изделий (в частности, модуль эластичности, прочность на разрыв, поглощение энергии растяжения и сопротивление поверхностного вьпципывання) при том же или более высоком уровне, 40

Предлагаемое связующее представляет собой сочетание катионоактивного компонента и в качестве анионоактивного компонента анионоактивного золя коллоидного силиката алюминия или 45 анионоактивного коллоидного золя модифицированной алюминием кремневой кислоты. Оптимальная удельная плошадь поверхности анионоактивных коллоидных

° 4 частиц золя составляет 50-1000 м /г, предпочтительно 2 00-1 000 м / г, причем наилучшие результаты наблюдали при .удельной площади поверхности приблизительно 300-700 м /r.

При применении коллоидной модифицированной алюминием кремневой кислоты в форме золя используют золь, который до модифицирования алюминием содержит примерно 2-60 мас.X двуокиси кремния, предпочтительнее приблизительно 4-30 мас.7 двуокиси кремния, и который модифицируют таким образом, что на поверхности частиц золя получают поверхностные группы с приведенным соотношением атомов кремния и алюминия. Такой воль может быть стабилиэирован щелочью при молярном соотношении двуокиси кремния н ИьО

10: 1 — 300; 1, предпочтительнее 15: 1

100:1 (И ион, выбираемый из класса, который включает атомы натрия, калия, лития и аммоний). Размер коллоидных частиц должен составлять менее 20 нм, предпочтительно средний размер частиц должен находиться в интервале приблизительно 10 — 1 нм (удельная площадь поверхности коллоидных частиц модифицированной алюминием кремневой кислоты, равная приблизительно 550 м /r, соответствует среднему размеру частиц, равному примерно 5,5 нм).

По предпочтительному варианту предусматривается использование золя модифицированной алюминием кремневой кислоты в сочетании с анионоактивными коллоидными частицами кремневой кислоты, обладающими максимальной активной поверхностью, а также малым размером, который в среднем обычно составляет 4-9 нм.

В соответствии с изобретением в качестве катионоактивного или амфотерного компонента связующей системы используют катионоактивный или амфотерный углевод, катионизированный до степени замещения по меньшей мере

0,01, но »е свыше 1,0. Наилучшие результаты получают B тех случаях, когда углеводный компонент состоит из крахмала, амилопектина и/или камеди рожкового дерева, которые, следовательно, являются предпочтительными углеводами.

1<амедь рожкового дерева, которую можно использовать в составе связующего в соответствии с изобретением, представляет собой амфотерную или катионоактивную камедь рожкового дерева. 1<амедь рожкового дерева находят в природных условиях в семенах рожкового дерева, например Cyamopsis

tetragonalo1>us. Молекула камеди представляет собой маннан с практически прямой цепью, которая разветвляется через равные интервалы с единственными галактоэными звеньями на чередующихся маннозных звеньях. Маннозные.1607691 звенья связаны между собой посредством бета-(1-4)-гликозидных связей. 1

Галактозные разветвления получают посредством альфа-(1-6)-связей. Ка—

5 тионоактивные производные получают реакцией между гидроксильными группами полигалактоманнана и реакционноспособными четвертичными аммониевыми соединениями, E случае использования камеди рожкового дерева приемлемая степень замещения катионных групп составляет по меньшей мере 0,01, предпочтительно 0,05, но она может . достигать 1,0„ Приемлемый интервал может составлять 0,08 — 0,5, Молекулярный вес камеди рожкового дерева находится в интервале 100000—

1000000, обычно приблизительно 220000.

При использовании в, качестве химичес- 2О кого средства для изготовления бумаги природная камедь рожкового дерева придает повышенную прочность, снижает уровень пылеобразования и улучшает условия процесса -формования бумажного полотна, Однако природная камедь рожкового дерева затрудняет процесс обезвоживания, в результате чего снижается производительность или увеличивается требуемая продолжительность сушки. 0

Для исключения этого применяют химически модифицированные камеди рожкового дерева, которые являются амфотерными или катиоиоактивными.

При использовании в качестве катионоактивного компонента катионоактивного крахмала последний получают из крахмалов, которые готовят из любых обычных материалов, в частности из кукурузного, пшеничного, картофельного, рисового и других крахма— лов. Катионоактивный крахмал получают замещением аммониевых групп в сооТ ветствии с известной технологией, причем продукт характеризуется различными степенями замещения, Согласно изобретению предпочтительно испольэовать материалы со степенью замещения 0,01 — 0,1 для катионоактивного крахмала. Наилучшие результаты получают в том случае, когда степень замещения находится в интервале приблизительно 0,01 — 0,05, предпочтитель-: но примерно 0,02 — 0,04 (вьппе приблизительно 0,025, но ниже примерно

О,ОЦ . Несмотря на широкое разнообразие аммониевых соединений при получении катионоактивных крахмалов,, предусмотренных для осуществления изобретения в составе связующего, предпоч" тительно использовать четвертичные соединения, Преимущественно применяют катиониэированный крахмал, который готовят обработкой исходного крахмала 3хлор-2-оксипр опилтриметиламмонийхлоридом или 2,3-этоксипропилтриметиламмонийхлоридом, что поз воляет получить катионизированный крахмал со степенью замещения 0,02-0,04.

При использовании в качестве катионо активного углевода амилопектина предпочтительная степень замещения составляет 0,01-0,1, В этом случае приемлемы также аналогичный суженный интервал и более предпочтительные интервалы, что и для катионоактивного к рахмал а.

В процессе изготовления бумаги или изготовления бумажного полотна связующее добавляют в бумажную массу перед формованием бумаги или бумажного изделия соответственно на бумагоделательной или обеэвоживающей машине.

Порядок и место добавления обоих компонентов зависят от типа бумагоделательной машины, которую применяют в процессе, а также от механического усилия, которому бумажная масса подвергается до ее подачи на металлическую сетку, Компоненты должны быть распределены в бумажной массе с учетом необходимости их совместного наличия при подаче на проволочную сетку, а также с учетом того, что они должны иметь предварительное время для взаимодействия между собой и с компонентами бумажной массы, Величина рН бумажной массы в процессе изготовления бумаги с использованием связующего комплекса в соответствии с изобретением не имеет решающего значения, поэтому она может находиться в интервале 4 — 10, Однако величины рН, превьппающие 10 и составляющие менее 4, неприемлемы, Тем не менее в сравнении с немодифицированной кремневой кислотой, используемой в качестве анионоактивного компонента, получают значительно более высокие результаты, особенно при низких величинах рН в этом интервале.

Можно также использовать другие химические средства, применяемые при изготовлении бумаги, ь частности проклеивающие вещества, квасцы и тому подобное„ однако при этом необходимо, чтобы содержание таких средств не бы, 1607691

I0 лЬ достаточно высоким, поскольку в противном случае они препятствуют образованию агломерата анионоактивной модифицированной алюминием кремневой кислоты и катионоактивного крахмала и/или камеди рожкового дерева, и чтобы содержание данных добавок в рециркулируемой оборотной воде не стало слишком высоким и не препятствовало образованию связующего агломерата.

Таким образом, укаэанные химические средства обычно добавляют в систему на стадии, на которой образование агломерата уже завершено, - По изобретению весовое соотношение амфотерного или предпочтительно катионоактивного компонента и анионоактивного коллоидного компонента из модифицированной алюминием кремневой кислоты должно находиться в интервале

0,01;1 — 25:1, предпочтительно в интервале 0,25:1 — 12,5:I, Количество связующего, которое необходимо использовать, изменяется в зависимости от достигаемого эффекта и характеристик конкретных компонентов, которые выбирают при приготовлении такого связующего. Так, например, если связующее включает полимерную модифицированную алюминием кремневую кислоту в качестве компонента, состоящего из коллоидной модифицированной алюминием кремневой кислоты, может потребоваться большее количество связующего, чем в том случае, когда компонент коллоидной модифицированной алюминием кремневой кислоты представляет собой коллоидную модифицированную алюминием кремневую кислоту с у. ельной площадью поверхности 300 — 700 и /г, Аналогично

2 в том случае, если для катионоактивного компонента используют пониженную степень замещения, может потребоваться большее количество связующего при условии, что коллоидный компонент модифицированной алюминием кремневой кислоты остается неизменным, Когда бумажная масса не содержит минерального наполнителя, количество связующего обычно находится в интервале 0,1 — 15 мас.X предпочтительно

0,25 - 5 мас.7 в пересчете на весовое количество целлюлозного волокна„ Эффективность связующего с использованием технических целлюлоз выше, благодаря чему для достижения заданного эффекта при таких целлюлозах необходимо использовать меньшее количество

SCAN-С

SCAN-С

S CAN-С

SCAN-С

SCAN-P

SCAN-Р

SCAN-P 38: 80 тяжении

Z-прочность

Содержание золы

30 (по быстрому анализу на зольность)

11оказатель поглоОлв е ..зтон

Грайнер унд

Гасснер ГмбХ, Мн нхен щения энергии при растяжении,SCAN-P 38:80

В процессе испытаний готового бумажного полотна его вначале подвер-гают кондиционированию при 20 С на воздухе в условиях относительной влажности 657..

40 Измерения способности удерживать- . ся, проводимые по примерам, осуществляют с помощью камеры динамического обезвоживания (" Brit t-j ar"), которая снабжена вакуумным насосом и измери45 тельной склянкой для отбора первых

100 мл отсасываемой воды. Для измерений используют сосуд для обезвоживания, снабженный отводом, а также проволочной сеткой (проволока калибра

40 мил, 1,024 мм) с размером ячеек

310 мк. Скорость отсасывания воды регулируют посредством стеклянных трубок различного диаметра, причЕм в экспериментах эта скорость соответствовала 100 мл/15 с. В данном случае используют следующий метод измерения: при перемешивании 500 мп сус-, . пензии бумаги со скоростью 1000 îá/мин начинают отсчет времени; связующего, чем при использовании целлюлоз других типов. При применении минерального наполнителя количество

5 связующего может быть выбрано на основе массы наполнителя и находится в интервале 0 5 — 25 мас.7., обычно

2,5 †. 15 мас. в пересчете на наполнитель.

В примерах осуществления изобретения описаны различные методы помола и свойства готовой продукции, при этом используют следующие стандарты:

Измельчение в массном ролле Велли 25:76

Степень помола:

Канадский стандартный прибор для определения степени помола 21:65

Лоппер — Риеглер 19:65

Формование полотна 26:76

Весовой показатель 6:75

Плотность 7-75

Содержание наполни25 толя SCAN-P 5:63

Прочность при рас1607691

2. по истечении 15 с добавляют коллоидную кремневую кислоту и напалнитель; общее содержание сухого вещества (волокна + напалнитель) должно составлять 0 5%1

3, по истечении 30 с добавляют камедь рожкового дерева, амилопектин и/или катионоактивный крахмал;

4, по истечении 45 с начинают отсасывание воды;

5. первые 100 мл воды собирают и профильтровывают через фильтровальную бумагу сорта 00, которую предварительно взвешивают;

6. фильтровальную бумагу высушивают, взвешивают и сжигают до образования золы;

7, рассчитывают способность удерживаться.

В ходе экспериментов используют технически доступные глину и мел, а также катионоактивный крахмал. Однако в качестве средств для удержания при этом используют указанные технически доступные средства, Используемый в экспериментах данных примеров мел "SJOHA — STEN@ NF" представляет собой натуральный высокосортный карбанат кальция аморфной структуры. Используемые глина сорта С и глина Сьюперфил представляет собой каолин.

В качестве камеди рожковога дерева используют продукты следующих

35 различных типов;

gKf:НДРИВ 158 и 162 прецставляет собой камеди рожковог0 дерева катионоактивных типов, причем камедь

Д1НЕНДРИВ® 158 характеризуется умеренной, ДЖЕНДРИВ 162 высокой к атианной активностью

СЕЛБОНД 120 и СЕЛБОНД 22 представляют собой камеди рожкового дерева, СЕЛБОНД6 120 представляет собой амфотерную камедь рожкового дерева как с катионоактивными, так и с анионоактивными свойствами,СЕЛБОНД®22 представляет собой слабо замещенную катионоактивную камедь рожкового дерева с добавленными четвертичными аммониевыми группами, ПЕРКОЛ8 140 представляет собой кагионоактивный полиакриламид, который используют в качестве,цобавки, способуствующей удержанию.

П р и и. е р 1. Приготавливают бумажную массу, содержащую 70% полностью отбеленной технической целлюлозы

12 (полностью отбеленной березовой сульфатной целлюлозы и сосновой сульфатной целлюлозы, сосновый сульфат в соотношении 60:40) и 30% глины С.

Техническую целлюлозу предварительна измельчают в лабораторном массном ролле до степени помола по канадскому стандартному прибору 200 мл. Бумажную массу разбавляют до содержания сухого вещества 0,5% и добавляют в нее 1% квасцов, после чего величину рН бумажной массы добавлением серной кислоты доводят да 4,0-4,5.

Характеристики удержания и обезвоживания бумажной массы определяют при различных дозировках химического средства ° При измерении способности к удержанию применяют камеру динамического обезвоживания (Britt — jar).

Скорость мешалки составляет 800 об/мин, а номер сетки — 200 меш. Степень удержания этой тонкодисперсной фракции определяют при различных химических добавках. Катионоактивный крахмал представляет собой продукт на картофельной основе, степень замещения которого составляет 0,04.

Испытаниям подвергают три различных анионоактивных компонента:

А, Золь 15%-ной кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 м /г и величиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно

401

В.Золь 15%-най модифицированной алюминием кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 5 00 м /г и вели 2 чиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно 40 и содержанием 9% атомов алюминия на.поверхности золя, что дает в общем

0,46%-ное содержание окиси алюминия в пересчете на содержание сухого вещества в золе. Соотношение Si:Al сос" тавляет 5,05 0,5, Соотношение углеводов к SiO составляет 0,25:1.

С. То же, что и в п.В, но с содержанием 25% атомов алюминия на поверхности золя, что дает 1,2% окиси алюминия в пересчете на общее содержание сухого вещества в золе. Соотношение

Si:Al составляет 7,5:2,5, а соотношение углеводов к SiOz — 0,21:l.

На фиг,l и 2 полученные результа- ты анализа представлен:) в форме диаграмм. Дозированное количество катионоактивного крахмала сопоставляют с добавленным количеством в пересчете

1607691

14

13 на сухое вещество бумажной массы. Дозирование осуществляют в следующем порядке: вначале катионоактивный к крахмал, а затем анионоактивный компонент. Из фиг.1 и 2 видно, что эффективность анионоактивного компонента заметно повышается с повышением содержания алюминия в золе.

Пример 2.. 0,5Х-ную бумажную массу из неотбеленной технической целлюлозы (сосновой сульфатной целлюлозы с перманганатным числом приблизительно 53 в соответствии со SCANС1) приготавливают аналогично описанному в примере 1 и подвергают измель" чению до 23 !1!Р, причем величину рН доводят до 4,5. В бумажную массу добавляют 10 глины С.

Удержание тонкодисперсной массы при различных дозировках химических средств определяют аналогично примеру. °

По этому примеру посредством фи%ского проволочного сетчатого формующего цилиндра (SCAN-С2676) изготавливают лабораторные бумажные полотна. В качестве катионоактивного крахмала используют крахмал на картофельной основе со степенью замещения 0,04, В данном примере используют два анионоактивных компонента:

А. Золь 15Х-ной кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 м /r и величиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно 40;

В, Золь модифицированной алюминием

15Х"ной кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 м /г и величиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно 40. Содержание алюминия в пересчете на общее количество поверхностных групп составляет 9Х что соответствует . 0,46Х общего количества сухого вещества в золе ° Соотношение Si:Al cocvaszae 5,05:0,5, а соотношение углеводов к SiO — 0,22;1, Порядок доэирования аналогичен описанному в примере 1, Результаты анализов сведены в табл.1 и 2, а на фиг.3 эти результа ты приведены графически.

Пример 3. Удержание тонкодисперсной фракции определяют на бумажной массе как в примере i. В качестве химических средств используют катио10

55 ноактивную камедь рожкового дерева (ДИЕНДРИВ "162) со степенью sамещения

0,18. Величину рН бумажной массы доводят до уровня приблизительно 4,5.

В качестве анионоактивных компонентов используют следующие:

А. Золь 15Х"ной кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 м /г и величиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно

40;

В. Золь модифицированной алюминием

15Х-ной кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 м /r и величиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно 40. Золь содержит 25 атомов алюминия в.пересчете на общее число поверхностных групп (кремний + алюминий), которое соответствует 1,2 окиси алюминия в пересчете на общее количество сухого вещества золя, Соотношение Si:Al составляет 7,5:2,5, а соотношение углеводов к SiO< — 0,5:1, С, Золь чистого силиката алюминия, полученного осаждением жидкого стекла алюминатом натрия. В лабораторных условиях могут быть приготовлены -,оллоиды с размерами частиц примерно

200 А (приблизительно удельная плошадь поверхности 200 м /г). Химичес2 кий состав: 88,0 . двуокиси кремния;

7,5 . окиси алюминия и 4,4 окиси натрия. Содержание сухого вещества в продукте составляет !5,9Х. Соотношение Si:Al составляет 4,2: 0,5, а соотношение углеводов к SiO — 0,5:1.

Результаты данного анали":а сведены в табл,3.

Иэ табл. 3 видно, что с повышением содержания алюминия в анионоактивном компоненте э аметно повышается эффективность.

Пример 4. Приготавливают бумаж ую массу следующего состава: 19,7 г/Jl те рмомеханиче ской массы, иэ мельченной до 70 мл СЯГ (по канадскому стандартному прибору), Суспензию волокон разбавляют до 3 г/л добавлением воды иэ машины для производства журнальной бумаги, Добавлением серной кислоты величт:ну рН бумажной массы доводят до 5,8-6,0 °

Характеристики обезвоживания бумажной массы определяют при различных дозировках химических средств, после чего добавки в соответствии с изобретением сопо тавляют с технически до1607691

l6 ступным агентом для обезвоживания с известной эффективностью, а именно с системой ОРГАНОПОЛ-ОРГАНСОРБ . Зта

5 система химических средств состоит

5 из бентонитовой глины и анионоактивного высокомолекулярного полиакриламида. Такие химические средства дозируют в количествах, которые являются обычными при использовании химических .О

t средств в бумагоделательной машине, Данную систему сравнивают с системой в соответствии с настоящим изобретением, которая состоит из катионоактивной камеди рожкового дерева со степенью замещения 0„28 (МЕИПРОИД

9801) и золя .15%-ной замещенной алюминием кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 и /г и не. 2 личиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно 40, причем на поверхности золя содержится 9% алюминиевых атомов (от общего количества кремния и алюминия), что дает 0,46% окиси алюминия от общего содержания сухого вещества в золе.

Соотношение Si:А1 составляет 5,05:

:0,5.

Результаты анализа свецены в табл.4.

Дозировку химических средств производят в пересчете на добавляемое количество на тонну сухой бумажной массы. Из результатов табл.4 очевидно что химическая система н соот9

35 ветстнии с изобретением оказывает значительный положительный эффект на характеристики обезвоживания бумажной массы.

Пример 5. Данный пример приведен с целью показать, что зол:ь мо40 дифицированной кремневой кислоты (н особенности при малых величинах рН) обладает повьппенной эффективностью. действия на катионоактинный крахмал

45 н сравнении с золем немодифицированнои кремневой кислоты. Реакционную способность можно рассматривать как меру эффекта, достигаемого н бумажной массе и н готовой бумаге.

Испытание проводят слецующнм обра- 50

90M

Катионоактинный крахмал со степенью замещения 0,028 ра„"норяют н воде до получения 0,5%-ного растнора. К

100 г этого раствора добавпяют анионоактинный компонент. В качестве анионоактивных компо;.-: антон исполь-. .зуют сл дующие проду :ты:

А. Золь 15%-ной кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 м /г и величиной соотношения между двуокисью кремния и окисью натрия приблизительно 40 ;

3. Золь 15-ной модифицированной алюминием кремневой кислоты с удельной площадью поверхности 500 м /г, величиной соотношения двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно 40 и содержанием 5% алюминия в пересчете на общее число поверхностных групп (кремний+алюминий), что соответствует 0,25% окиси алюминия в пересчете на общее количество сухого вещества золя. Соотношение Si. А1 составляет 9,5:.0,5, а соотношение углеводов к SiO —

0,36:1.

После добавления анионоактивного компонента раствор тщательно перемешивают с помощью высокоскоростного смесителя (Турбо-Микс). Далее этот раствор помещают в пробирку для центрифугирования и после 10-минутной обработки при скорости 3500 об/мин отделяют твердую фазу (комплекс анионоактивный компонент/крахмал), После центрифугирования с помощью пипетки отбирают 1 мл верхнего слоя. Образец подвергают анализу на определение растворенного крахмала (непрореагиронавший крахмал), Таким образом можно определить долю прореагиронавшего крахмала в пересчете на общее количество добавляемого крахмала, что также является мерой реакционной способности анионоактивного компонента н отношении катионоактивного крахма-. ла.

Результаты испытаний приведены в табл,5.

Количество компонентов А и Б выражено ь массовых процентах от массы анионоактинного компонента в пробе.

Результаты испытаний показывают, нто золь модифицированной алюминием кремненой кислоты обладает повьппенной реакционной способностью в отношении катионоактинного крахмала н сравнении с нолем немодифицированной кремневой кислоты, что особенно заметно при пониженной величине рН.

Пример 6. -Изготонление карто.— на для складных коробок на большой бумагоделательной машине с интерформующими устанонками, Картон такого .. сорта состоит из 5 слоев, из которых первый слой выполнен из 90% полностью

17 1607691 отбеленной сульфатной целлюлозы и )OX наполнителя (талька), слои с второго по четвертый выполнены из 80Х уплотненной древесной массы и 20Х оборот5 ного бумажного брака, а пятый слой выполнен исключительно из полуотбеленной сульфатной целлюлозы.

В ходе испытаний сопоставляют химические системы трех различных типов:

®

1, ПОЛИМИР SK; технический обезвоживающий агент;

2, Катионоактивный картофельный крахмал со степенью замещения 0,04 и коллоидная кремневая кислота с удельной площадью поверхности 500 м /г;

3. Катионоактивный картофельный крахмал со степенью замещения 0,04 и коллоидная замещенная алюминием кремневая кислота с удельной площадью поверхности 500 м /г и соотношением Si:Al 6:0,5 (поверхностные группы). 25

Химические средства дозируют следующим образом: 200 г/т продукта

ПОЛИПП1® SI после прохождения сит под давлением тремя центральными слоями (случай 1), В случае 2 в машинную ка" 30 меру добавляют 6 кг катионоактивного крахмала/т и 1,5 кг коллоидной крем-. невой кислоты/т также после сит под давлением. В случае 1 химические средства дозируют на том же этапе, что и в случае 2. Поскольку различные химические системы оказывают различные эффекты обезвоживания на машине, скорость и проиэводительность регулируют так, чтобы потребление водя-.40 ного пара подцерживалось иа максимальном уровне, т.е. производительность является мерой эффективности действия различных химических систем.

Результаты анализа в форме диаг- 45 раммы представлены на фиг.4., Золь модифицированной алюминием кремневой кислоты оказывает более сильный эффект, чем золь немодифицированной кремневой кислоты, и еще более значительный эффект, чем технически

50 доступный продукт особенно при высоких величинах удельной массы картона.

Пример 7. В данном примере углевод используют в форме амилопектина ао степенью катионизации приблизительно 0,035 и содержанием азота приблизительно О, 31Х. Этот углевод

18 используют совместно с эолем модифицированной алюминием кремневой кислоты с удельной площадью поверхности

1 приблизительно 500 м /г, соотношением двуокиси кремния и окиси натрия приблизительно 40:1 и содержанием 9Х алюминия в пересчете на общее число поверхностных групп. Соотношение Si:

,А1 составляет 5,05:0,5, а углеводов к S10 - 0,1:1. В качестве бумажнбй массы приготавливают бумажную массу для производства журнальной бумаги, содержащую 76Х волокон и 24Х наполнителя (глина С). Волокнистая фракция бумажной массы состоит из 22Х технической сосновой сульфатной целлюлозы, 15Х термомеханической массы, 35Х древесной массы и 28Х оборотного бумажного брака, отводимого иэ той же самой бумагоделательной машины. Бумажную массу отбирают из машины для производства журнальной бумаги и разбавляют оборотной водой, отводимой из той же машины, до концентрации 3 г/л, что оказывается приемлемым для испы-, таний на обезвоживание. Величину рН бумая.пой массы добавлением водного раствора гидрата окиси натрия доводят до 5,5. Способность к обезвоживанию бумажной массы (измерена в виде степени помола по канадскому стандартному прибору) определяю", при раэ-i личных дозах одного амилопектина или совместно с золем модифицированной алюминием кремневой кислоты, Химические средства дозируют в 1 л бумажной массы, концентрация которой составляг ет 3 г/л, при перемешивании со скоростью вращения 800 об/мин. Амилопектин добавляют в первую очередь при перемешивании, после чего перемешивание продолжают в течение 30 с. Затем при перемешивании добавляют эоль, после чего перемешивание продолжают в течение еще 15 с. Проводят обезвоживание ° Далее бумажную массу перемешивают в течение 45 с. Затем добавляют амилопектин и производят обезвоживание.

Из данных табл.6 и фиг.5 очевидно, что амилопектин сам по себе дает незначительный обеэвоживающий эффект и что сочетание золя модифицированной алюминием кремневой кислоты и амилопектина дает значительно более сильный эффект обезвоживания, В лучшем случае значение степени помола по канадскому стнадартному прибору удваи1607691

19 вается при 2 . амилопектина и 0,3% золя.

Пример 8. Исследуют воздейст5 вие на обезвоживание .. Способно сть к обезвоживанию бумажной массы с использованием различных связующих определяют. в виде степени помола по канадскому стандартному прибору. Применяемые связующие добавляют в 0,3 массы из 60% отбеленной сульфатной березовой целлюлозы и 40 отбеленной сульфатной сосновой целлюлозы. Вода, которая собирается в измерителе, является мерой обезвоживающего воз-.. действия. Результаты даны в мл степени помола по канадскому стандарту.

Исследованы, анионные здли кремневой кислоты, обозначенные буквами А