Способ увеличения преимуществ упрочняющих средств при изготовлении бумаги и картона

Способ увеличения преимуществ упрочняющих средств при изготовлении бумаги и картона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Изобретение относится к способу изготовления бумаги, картона или тонкого картона, включающему следующие стадии:

(а) превращение водного целлюлозного материала, содержащего крахмал, в бумажную массу;

(б) предотвращение микробной деградации по крайней мере части крахмала при обработке водного целлюлозного материала, содержащего крахмал, одним или более биоцидов, которые добавляют по крайней мере частично в целлюлозный материал в зоне вязкой массы, где консистенция целлюлозного материала составляет по крайней мере 2,0%; и

(з) добавление сухого и/или влажного упрочняющего полимера в целлюлозный материал.

Более того, изобретение относится к способу повышения прочности бумаги, картона или тонкого картона, предпочтительно прочности в сухом и/или во влажном состоянии, включающему стадии (а), (б) и (з), как описано выше.

Предпосылки создания настоящего изобретения

Упрочняющие полимеры (так же как и упрочняющие смолы, упрочняющие средства, упрочняющие добавки и т.п.) широко используются в целлюлозно-бумажной промышленности. В большинстве случаев различают сухие упрочняющие полимеры и влажные упрочняющие полимеры, хотя сухие упрочняющие полимеры часто придают бумаге определенную степень прочности во влажном состоянии и наоборот. В настоящее время большинство широко распространенных типов синтетических сухих упрочняющих полимеров, и/или влажных упрочняющих полимеров основано на поливиниламине или полиакриламиде. Используют также другие смолы, такие как поливиниловый спирт или латексы, но в основном их рассматривают как добавки для нанесения покрытий на бумагу, а не как добавки «мокрого края». Аналогичным образом стиролакриловые смолы проявляют высокую эффективность при нанесении на поверхность, а не при добавлении в качестве добавок в бумажную массу.

Ряд полимеров выпускаются фирмами в виде сухих и/или влажных упрочняющих полимеров. Их можно отнести к трем следующим категориям:

(I) полимеры, способные образовывать только водородные связи с крахмальными и/или целлюлозными волокнами, такие как определенные полиакриламиды, которые обычно не придают бумаге значительную степень прочности во влажном состоянии, но могут повысить прочность бумаги в сухом состоянии,

(II) полимеры, способные дополнительно образовывать ионные связи с крахмальными и/или целлюлозными волокнами, такие как высоко катионные поливиниламины, которые придают бумаге прочность в сухом состоянии и некоторую усталостную прочность во влажном состоянии,

(III) полимеры, способные образовывать ковалентные связи с целлюлозными волокнами, такие как глиоксилированный полиакриламид и полиамидополиаминэпихлоргидрины, которые придают бумаге прочность в сухом состоянии и упругую или усталостную прочность во влажном состоянии.

Сшивающие агенты придают прочностные свойства, как во влажном, так и в сухом состоянии. Эти материалы образуют ковалентные связи с гидроксильными группами целлюлозы и широко используются в областях, в которых допускается и требуется прочность во влажном состоянии.

По своей природе прочность во влажном состоянии, достигаемая с помощью модифицированных эпихлоргидрином полимеров, является постоянной, в то время как прочность во влажном состоянии, достигаемая с помощью глиоксилированного полиакриламида, является временной, и эффективность такой прочности снижается в течение длительного контактирования с водой. Такое свойство позволяет быстро превращать бракованную бумагу или макулатуру в бумажную массу без специальной обработки. Полученная прочность в сухом состоянии часто бывает выше прочности, достигаемой с помощью широко распространенных упрочняющих смол, поливинилового спирта, крахмалов или камедей.

Глиоксилированные полимеры обычно проявляют меньшую эффективность в системах, в которых присутствуют высокие уровни анионных веществ (например, анионные отходы), таких как вторичные волокнистые композиции. В данном случае смола образует комплексы как с растворимым, так и нерастворимым материалами, и таким образом снижается адсорбция смолы на волокнах. Такое снижение можно предотвратить при добавлении катионных усилителей (например, квасцы или полиалюминий хлорид) или при строгом контроле заряда с использованием других химических добавок в бумажной композиции, таких как полиамидные влажные упрочняющие смолы или катионные проклеивающие агенты (I. Thorn и др. Applications of Wet-End Paper Chemistry, 2-е изд., Springer, 2009).

Сухие и/или влажные упрочняющие смолы являются неудовлетворительными в любом отношении, прежде всего в связи с тем, что не всегда проявляют оптимальную эффективность прежде всего на целлюлозно-бумажных комбинатах, на которых используются частично или полностью замкнутые водные циркуляционные системы.

Природные или химически модифицированные крахмалы также интенсивно используют в бумажной промышленности. Сообщается, что для получения немелованной и мелованной бумаги без содержания древесной массы добавляют вплоть до 40 кг крахмала на 1 тонну бумаги. Упаковочную бумагу, изготовленную из 100% макулатуры, можно получить экономически выгодным способом и требуемого качества только при добавлении дорогостоящих, эффективных и биосинтетических крахмальных продуктов. Следовательно, бумагу таких сортов получают при среднем потреблении крахмала 40 кг/т, в основном при нанесении на поверхность. Дополнительно используют 25 кг/т крахмала в качестве проклеивающего агента на бумагоперерабатывающем комбинате. Это означает, что обычно значительное количество крахмала возвращается в производственный процесс с макулатурой, при этом обычно крахмал почти не остается в бумажном листе. Следовательно, такое неконтролируемое количество крахмала приводит к значительной нагрузке в замкнутом цикле оборотной воды (обычно уровни химической потребности в кислороде (COD) составляют от 5000 до 30000 мг O₂ на л) и в конечном итоге в сточных водах (см. в книге Н. Holik, Handbook of paper and board, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 1-е изд., глава 3.4.3 (2006)).

Крахмал, который выделяется на «мокром крае» бумагоделательной машины при превращении макулатуры или бракованной бумаги в бумажную массу, не закрепляется на волокнах за исключением естественного удерживания и обычно не вносит вклад в параметры прочности.

В заявке WO 01/36740 А2 описаны способы приготовления бумаги или картона. В одном способе композицию по крайней мере одного целлюлолитического фермента и композицию по крайней мере одного катионного полимера добавляют в бумажную массу приблизительно в одно и то же время, при этом получают обработанную бумажную массу.

В патенте ЕР 0361763 А2 описана композиция для флокуляции частиц крахмала, содержащих наполнители для приготовления бумаги или картона, в водной суспензии, и флокулирующий агент, например, полиакриламид.

В заявке WO 2005/042843 А1 описан процесс изготовления бумаги, в котором первый упрочняющий агент добавляют в содержащую бумажную массу суспензию и необязательно другие добавки перед ее формированием в бумажное полотно на сетке на влажном крае бумагоделательной машины.

В патенте DE 2433325 А1 описан процесс для изготовления бумаги и картона из макулатуры в замкнутых циркулирующих системах.

В заявке WO 2006/060784 А2 описаны водная печатная краска и композиция для нанесения покрытия, содержащая краситель, один или более высокомолекулярных крахмалов и один или более водорастворимых акриловых полимеров или сополимеров.

В патенте US 2006/289139 А1 способ улучшения удерживания и обезвоживания в процессе изготовления бумаги. Согласно способу в бумажную массу добавляют ассоциативный полимер, крахмал или производное крахмала и необязательно кремнийсодержащий материал.

В патенте US 2005/155731 А1 описан процесс изготовления бумаги, в котором первый упрочняющий агент добавляют в содержащую бумажную массу суспензию и необязательно другие добавки перед ее формированием в бумажное полотно на сетке на влажном крае бумагоделательной машины.

В заявке WO 2009/059888 А1 описаны волокнистые продукты, содержащие в своей массе по крайней мере 20 мас.% целлюлозных волокон и соответствующее количество кислоты и катионной добавки для удерживания кислоты, которые можно маркировать с помощью лазерного луча.

В заявке WO 2006/014426 А1 описано получение поверхностного слоя изоляционной бумаги с улучшенным снижением или подавлением роста плесени и/или грибов.

В патенте US 2004/171719 А1 описана композиция крахмала, которую получают при варке крахмала и смешивании полученного после варки крахмала с полимером, который содержит анионные группы или потенциальные анионные группы.

Следовательно, существует потребность в разработке способа изготовления бумаги, картона или тонкого картона, который обладает преимуществами по сравнению со способами, описанными в предшествующем уровне техники.

Краткое содержание настоящего изобретения

Изобретение относится к способу изготовления бумаги, картона или тонкого картона, включающему следующие стадии:

(а) превращение водного целлюлозного материала, содержащего крахмал, в бумажную массу,

(б) предотвращение микробной деградации по крайней мере части крахмала при обработке водного целлюлозного материала, содержащего крахмал, одним или более биоцидов, которые добавляют по крайней мере частично в целлюлозный материал в зоне вязкой массы, где консистенция целлюлозного материала составляет по крайней мере 2,0%, и

(з) добавление сухого и/или влажного упрочняющего полимера в целлюлозный материал.

Более того, изобретение относится к способу повышения прочности бумаги, картона или тонкого картона, предпочтительно прочности в сухом и/или во влажном состоянии, включающему стадии (а), (б) и (з), как описано выше.

Было установлено, что обработка макулатуры или бракованной бумаги достаточным количеством пригодного биоцида, например, по программе окисляющего и/или неокисляющего биоцида в процессе или после превращения в бумажную массу, может предотвратить микробную деградацию крахмала, содержащегося в макулатуре или бракованной бумаге, и тем самым может снизить электропроводность водной фазы целлюлозного материала.

Неожиданно было установлено, что при такой относительно сниженной электропроводности можно значительно улучшить прочностную эффективность сухих и/или влажных упрочняющих полимеров, таких как реакционноспособные целлюлозные полимеры, содержащие альдегидные функциональные группы. Таким образом, неожиданно было установлено, что при снижении электропроводности за счет добавления достаточного количества пригодных биоцидов можно значительно снизить потребление сухих и/или влажных упрочняющих полимеров, которые требуются для достижения требуемой прочности бумаги, картона или тонкого картона в сухом состоянии.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана зависимость окислительно-восстановительного потенциала (фиг. 1А), величины рН (фиг. 1Б) и электропроводности (фиг. 1В) от дозировки биоцида в эксперименте, который проводили на целлюлозно-бумажном комбинате.

На фиг. 2 показан эксперимент, который проводили на целлюлозно-бумажном комбинате, когда увеличение дозировки биоцида немедленно приводило к значительному снижению электропроводности от приблизительно 2000 мкСм/см до приблизительно 1500 мкСм/см только в течение 1 дня.

На фиг. 3 показана зависимость эффективности сухих и/или влажных упрочняющих полимеров от электропроводности водной фазы целлюлозного материала. Эффективность сухого и/или влажного упрочняющего полимера выражена в виде коэффициента эффективности, при расчете которого учитывают увеличение показателя СМТ (Concora medium test, сопротивление плоскостному сжатию образца), сопротивления разрыву, прочности при растяжении и дозировки сухого и/или влажного упрочняющего полимера.

Подробное описание настоящего изобретения

Контроль микробиологической активности в бумагоделательных машинах с использованием как окисляющих, так и неокисляющих биоцидов достаточно подробно описан. Существует также широко распространенная литература по применению крахмала в качестве сухого и/или влажного упрочняющего полимера и применению синтетических сухих и/или влажных упрочняющих полимеров, которые можно использовать либо вместе с крахмалом, добавленным как на «мокрый край», так и на поверхность бумажного листа, либо при полной или частичной замене крахмала.

Настоящее изобретение относится к применению эффективного биоцида, например, программы окисляющего и неокисляющего микробиологического контроля, не только для предотвращения образования слизи при стандартном изготовлении бумаги, но и для предотвращения деградации крахмала (неионного/природного/катионного/анионного), присутствующего на стадии превращения в бумажную массу макулатуры или бракованной бумаги, в комбинации с применением сухого и/или влажного упрочняющего полимера, предпочтительно целлюлозного реакционноспособного полимера, содержащего альдегидные функциональные группы, с целью улучшить прочность бумаги, прежде всего прочность в сухом и/или влажном состоянии.

Было установлено, что микробная деградация крахмала, который выделяется, например, при превращении в бумажную массу рециркулирующей композиции макулатуры, приводит к значительному увеличению электропроводности, прежде всего в частично или полностью замкнутых рециркулирующих водных системах. Более того, было установлено, что такую деградацию крахмала можно эффективно предотвратить с помощью пригодных биоцидов в пригодных количествах (контроль амилаз). Неожиданно было установлено, что достигаемое таким образом снижение электропроводности позволяет значительно улучшить сухие и/или влажные прочностные характеристики стандартных сухих и/или влажных упрочняющих полимеров, таких как глиоксилированные полиакриламиды и другие целлюлозные реакционноспособные полимеры, содержащие альдегидные функциональные группы.

Настоящее изобретение относится к применению биоцида, например, окисляющего и/или неокисляющего биоцида, на первой стадии для предотвращения деградации крахмала за счет микробиологической активности (контроль амилаз), и к применению сухого и/или влажного упрочняющего полимера с целью улучшить прочностные свойства бумаги, картона или тонкого картона.

Таким образом, способ по изобретению характеризуется двухстадийным подходом: 1) предотвращение микробной деградации крахмала вне машины или в коротком цикле бумагоделательной машины, 2) добавление сухих и/или влажных упрочняющих полимеров, что позволяет улучшить характеристики сухих и/или влажных упрочняющих полимеров, так как на стадии 1) достигается относительно низкая электропроводность.

В первом объекте настоящего изобретения предлагается способ

- обработки целлюлозного материала, используемого для приготовления бумаги, и/или

- получения бумажного продукта, и/или

- изготовления бумаги, картона и тонкого картона, и/или

- увеличения прочности бумаги, картона или тонкого картона, предпочтительно прочности в сухом и/или влажном состоянии, и/или

- снижения потребления сухого и/или влажного упрочняющего полимера,

причем способ в каждом случае включает следующие стадии:

(а) превращение водного целлюлозного материала, содержащего крахмал, в бумажную массу,

(б) предотвращение микробной деградации по крайней мере части крахмала при обработке водного целлюлозного материала, содержащего крахмал, одним или более биоцидов, которые добавляют по крайней мере частично в целлюлозный материал в зоне вязкой массы, где консистенция целлюлозного материала составляет по крайней мере 2,0%, и

(в) необязательно отмывание целлюлозного материала от печатной краски,

(г) необязательно смешивание целлюлозного материала,

(д) необязательно отбеливание целлюлозного материала,

(е) необязательно рафинирование целлюлозного материала,

(ж) необязательно просеивание и/или очистка целлюлозного материала в зоне вязкой массы,

(з) добавление сухого и/или влажного упрочняющего полимера, предпочтительно со среднемассовой молекулярной массой не более 1500000 г/моль, более предпочтительно не более 1000000 г/моль, еще более предпочтительно не более 500000 г/моль в целлюлозный материал,

(и) необязательно просеивание и/или очистка целлюлозного материала в зоне низковязкой массы, то есть после разбавления вязкой массы до низковязкой массы,

(к) необязательно формирование влажного листа из целлюлозного материала,

(л) необязательно обезвоживание влажного листа, и

(м) необязательно высушивание обезвоженного листа.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения водная система на целлюлозно-бумажном комбинате, на котором осуществляют способ по изобретению, представляет собой рециркулирующую систему, то есть замкнутую систему. В другом варианте водная система на целлюлозно-бумажном комбинате, на котором осуществляют способ по изобретению, представляет собой открытую систему.

Предпочтительно стадию (б) проводят по крайней мере частично одновременно со стадией (а) или после стадии (а). Предпочтительно стадию (з) проводят по крайней мере частично после стадии (а). Предпочтительно стадию (з) проводят по крайней мере частично после стадии (б).

Использованный в данном контексте термин «недеградированный крахмал» и выражение «предотвращение микробной деградации по крайней мере части крахмала» относятся к любому типу крахмала, который получен предпочтительно из макулатуры или бракованной бумаги и который в ходе превращения в бумажную массу предпочтительно в основном сохраняет свою молекулярную структуру. Такое определение включает низкую степень деградации, но, по сравнению с стандартными процессами, структура недеградированного крахмала предпочтительно в основном не изменяется (с точки зрения микробиологической деградации) в ходе превращения в бумажную массу и изготовления бумаги.

В предпочтительном варианте способ по изобретению включает дополнительную стадию добавления крахмала в целлюлозный материал. Таким образом, в этом варианте крахмал, который перерабатывают согласно изобретению, предпочтительно получен из двух источников: первым источником является исходный материал, например, макулатура, уже содержащая крахмал, а вторым источником является крахмал, который дополнительно добавлен в целлюлозный материал. Дополнительно добавленным крахмалом может являться крахмал любого типа, то есть природный, анионный, катионный, неионный и т.п.Его можно добавлять в целлюлозный материал в зоне вязкой массы или в зоне низковязкой массы. Если крахмал добавляют в зону вязкой массы, его предпочтительно добавляют в машинный бассейн, более предпочтительно в зону выходного отверстия машинного бассейна. В другом варианте или дополнительно крахмал можно добавлять в клеильный пресс. В предпочтительном варианте крахмал распыляют, например, в форме водного раствора, между слоями многослойной бумаги, картона или тонкого картона.

Основные стадии изготовления бумаги известны специалистам в данной области техники. В этой связи можно сослаться на справочники, например, C.J. Biermann, Handbook of Pulping and Papermaking, Academic Press, 2-е изд. (1996); J.P. Casey, Pulp and Paper, Wiley-Interscience, 3-е изд. (1983), и Е. Sjostrom и др., Analytical Methods in Wood Chemistry, Pulping and Papermaking (Springer Series in Wood Science), Springer, 1-е изд. (1999).

Сырьем для бумаги являются волокна. Использованный в данном контексте термин «превращение в бумажную массу» означает процесс отделения волокон, пригодных для изготовления бумаги, из целлюлозного материала, такого как вторичное сырье (макулатура).

Современное производство бумаги обычно включает семь основных операций: 1) предварительная обработка волокон, 2) смешивание волокон, 3) очистка и просеивание волокнистой композиции, 4) распределение и дозирование суспензии, 5) формирование бумажного полотна и обезвоживание механическим способом, 6) прессование полотна и обезвоживание при нагревании и 7) окончательная обработка листа с помощью каландрования, проклеивания, нанесения покрытия, глянцевания или нарезания бумаги.

На практике существует множество вариантов способов изготовления бумаги, картона или тонкого картона. Однако эти варианты все вместе характеризуются тем, что общий способ можно разделить на следующие секции, которые используют для определения предпочтительных вариантов способа по настоящему изобретению:

(I) операции, которые выполняются перед превращением в бумажную массу,

(II) операции, связанные с превращением в бумажную массу,

(III) операции, которые выполняют после превращения в бумажную массу, но все еще вне бумагоделательной машины,

(IV) операции, которые осуществляют в бумагоделательной машине, и

(V) операции, которые осуществляют после выхода из бумагоделательной машины.

Обычно секции (I) и (II) включают обработку вязкой массы целлюлозного материала, в то время как в секции (III) целлюлозный материал превращают из вязкой массы в низковязкую массу при разбавлении водой, а в секции (IV) обрабатывают низковязкую массу целлюлозного материала. Все зоны, в которых проводят операции до разбавления, предпочтительно на стадии (III), предпочтительно обозначены как «зона вязкой массы», а остальные секции обозначены как «зона низковязкой массы).

В предпочтительном варианте вода, используемая для превращения содержащего крахмал целлюлозного материала в бумажную массу, контактирует по крайней мере с частью биоцида, необязательно представленного в виде водной композиции, в секции (I) согласно способу приготовления бумаги, то есть перед превращением в бумажную массу.

В другом предпочтительном варианте содержащий крахмал целлюлозный материал контактирует по крайней мере с частью биоцида, необязательно представленного в виде водной композиции, в секции (II) согласно способу изготовления бумаги, то есть в ходе превращения в бумажную массу. Секция (II) включает стадию (а) согласно способу по изобретению, причем подачу содержащего крахмал целлюлозного материала в аппарат для превращения в бумажную массу (разбиватель) и ее извлечение из аппарата обычно не следует рассматривать как подстадии, включенные в стадию превращения в бумажную массу саму по себе, но их следует рассматривать как по крайней мере частично включенные в секцию (II).

В еще одном варианте содержащий крахмал целлюлозный материал контактирует по крайней мере с частью биоцида, необязательно представленного в виде водной композиции, в секции (III) согласно способу приготовления бумаги, то есть после превращения в бумажную массу, но все еще вне бумагоделательной машины. Предпочтительно биоцид добавляют в содержащий крахмал целлюлозный материал в зоне вязкой массы.

Предпочтительно превращение в бумажную массу включено в первую стадию изготовления бумаги, на которой целлюлозный материал контактирует со значительным количеством воды, при этом получают водную суспензию, то есть водную суспензию целлюлозных волокон, так называемую бумажную массу. Указанная масса образует промежуточный волокнистый материал для изготовления бумаги или картона.

Зону превращения в бумажную массу называют разбивателем целлюлозы, который, например, представляет собой реакционный сосуд, используемый для приготовления водной дисперсии или суспензии целлюлозного материала. В некоторых случаях разбиватель представляет собой гидроразбиватель или гидраразбиватель.

В случае, когда для изготовления бумаги в качестве исходного материала используют вторичное сырье (макулатуру), пригодное вторичное сырье (макулатуру) обычно напрямую подают в разбиватель. Макулатуру можно также смешивать с некоторым количеством первичного сырья для улучшения качества целлюлозного материала.

Использованный в данном контексте термин «целлюлозный материал» означает любой содержащий целлюлозу материал, включая вторичное сырье (макулатуру). Кроме того, термин «целлюлозный материал» означает все промежуточные и конечные продукты, полученные в процессе изготовления бумаги, который начинается с вторичного сырья (макулатуры), такого как дисперсии или суспензии целлюлозного материала, и которые включают бумажную массу целлюлозного материала, обесцвеченный целлюлозный материал, смешанный целлюлозный материал, отбеленный целлюлозный материал, очищенный целлюлозный материал, просеянный целлюлозный материал и конечные бумагу, картон или тонкий картон. Следовательно, термин «целлюлозный материал» включает бумажную массу, взвесь, шлам, смесь и т.п.

Крахмал, содержащийся в целлюлозном материале, не обязательно должен содержаться в исходном целлюлозном материале (вторичное сырье и т.п.). Существует также возможность того, что все количество исходного целлюлозного материала представляется собой первичное сырье, не содержащее никакого крахмала, и что крахмал, содержащийся в целлюлозном материале, получен из другого источника, предпочтительно из рециркуляционной системы, подающей воду в разбиватель из влажного края бумагоделательной машины.

В предпочтительном варианте содержащий крахмал целлюлозный материал получают из макулатуры или бракованной бумаги, но его можно также смешивать, например, с первичным сырьем (=> рециркулирующая бумажная масса и смешанная бумажная масса, соответственно).

В предпочтительном варианте содержание крахмала в содержащем крахмал целлюлозном материале, то есть в макулатуре или бракованной бумаге, которые используют в качестве исходного материала, составляет по крайней мере 0,1 мас.%, более предпочтительно по крайней мере 0,25 мас.%, или по крайней мере 0,5 мас.%, или по крайней мере 0,75 мас.%, или по крайней мере 1,0 мас.%, или по крайней мере 1,5 мас.%, или по крайней мере 2,0 мас.%, или по крайней мере 3,0 мас.%, или по крайней мере 5,0 мас.%, или по крайней мере 7,5 мас.%, или по крайней мере 10 мас.%, или по крайней мере 15 мас.%, в расчете на массу сухого целлюлозного материала.

В другом предпочтительном варианте крахмал добавляют в целлюлозный материал, например, в первичное сырье в процессе изготовления бумаги, предпочтительно в зону вязкой массы. Предпочтительно часть свежедобавленного крахмала закрепляют на целлюлозных волокнах перед формированием полотна и его обезвоживанием. За счет рециркуляции по крайней мере части воды, отжатой из бумажной массы, другая часть крахмала возвращается в начальную секцию процесса. Таким образом, крахмал не обязательно должен содержаться в макулатуре, но в другом варианте или дополнительно может быть добавлен при осуществлении способа самого по себе.

Согласно изобретению целлюлозный материал содержит крахмал. Использованный в данном контексте термин «крахмал» означает любой модифицированный или немодифицированный крахмал, обычно используемый при изготовлении бумаги. Крахмал представляет собой полисахарид (углевод), включающий множество глюкозных звеньев, соединенных между собой гликозидными связями. Крахмал образуется во всех зеленых растениях в виде запаса энергии. Крахмал состоит из двух типов молекул: прямая и спиральная амилоза и разветвленный амилопектин. В зависимости от источника, природный крахмал обычно содержит от 20 до 25% амилозы и от 75 до 80% амилопектина. В условиях физической, ферментативной или химической обработки природного крахмала можно получить множество модифицированных крахмалов, включая неионные, анионные и катионные крахмалы.

Предпочтительно содержание амилозы в содержащем крахмал целлюлозном материале находится в диапазоне от 0,1 мас.% до 95 мас.%.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения крахмал, содержащийся в целлюлозном материале, в основном представляет собой чистую амилозу, то есть содержание амилозы составляет приблизительно 100 мас.%. В другом предпочтительном варианте крахмал, содержащийся в целлюлозном материале, в основном представляет собой чистый амилопектин, то есть содержание амилопектина составляет приблизительно 100 мас.%. В еще одном предпочтительном варианте содержание амилозы находится в диапазоне 22,5±20 мас.%, а содержание амилопектина предпочтительно составляет диапазон 77,5±20 мас.%.

В предпочтительном варианте крахмалом является неионный, предпочтительно природный крахмал. В другом предпочтительном варианте крахмалом является анионный крахмал. В еще одном варианте крахмалом является катионный крахмал. В одном варианте крахмал содержит оба вида зарядов, как анионные, так и катионные группы, при этом относительное содержание может быть сбалансированным с преобладанием анионных зарядов или преобладанием катионных зарядов.

В предпочтительном варианте среднемассовая молекулярная масса крахмала, содержащегося в целлюлозном материале, предпочтительно перед превращением в бумажную массу, составляет по крайней мере 25000 г/моль.

В предпочтительном варианте относительное массовое соотношение крахмала и целлюлозного материала (в расчете на содержание твердого материала) находится в диапазоне 1:(20±17,5) или 1:(50±40) или 1:(100±90) или 1:(200±90) или 1:(400±200) или 1:(600±200) or 1:(800±200).

Специалисту в данной области техники известно, что целлюлозный материал кроме целлюлозы может содержать другие компоненты, такие как реагенты, использованные на стадии химического или полухимического превращения в бумажную массу, красители, отбеливающие агенты, наполнители и т.п.

Если точно не указано, процентное содержание в отношении целлюлозного материала следует рассматривать как содержание в расчете на общую композицию, содержащую целлюлозный материал и крахмал (в расчете на содержание твердого материала).

Если явно не указано, использованный в описании термин «процесс изготовления бумаги» или «способ изготовления бумаги» означает изготовление бумаги, а также картона и тонкого картона.

В настоящем описании исходный целлюлозный материал для изготовления бумаги, картона и/или тонкого картона, который получен из вторичного сырья (макулатуры), обозначает «вторичный материал», в то время как свежий исходный материал означает «первичный материал». Существует также возможность того, что в качестве исходного материала для изготовления бумаги используют смесь первичного материала и рециркулирующего материала, которую в данном случае называют «смешанным материалом». Более того, существует возможность того, что исходным целлюлозным материалом является «бракованная бумага» или «обрезки при меловании» (отходы, образующиеся при переработке бумаги), которые в данном контексте включены в термин «вторичный материал».

Использованный в данном контексте термин «бумажная масса», которая получена из первичного материала, вторичного материала или смешанного материала, означает термины «первичная бумажная масса», вторичная бумажная масса» и «смешанная бумажная масса», соответственно.

Обычно воду добавляют на стадии механического превращения целлюлозного материала в бумажную массу, то есть в первичный, вторичный или смешанный материал, при этом получают соответствующую целлюлозную массу, то есть первичную, вторичную или смешанную бумажную массу. Соответствующей бумажной массой обычно является волокнистая водная дисперсия или волокнистая водная суспензия целлюлозного материала.

Процесс механического превращения в бумажную массу обычно проводят, подвергая целлюлозный материал воздействию механической силы, более конкретно срезывающей силе (силе сдвига).

Согласно изобретению биоцид присутствует на стадии превращения в бумажную массу и/или его добавляют после завершения этой стадии, предпочтительно сразу же после завершения этой стадии. Микроорганизмы, содержащиеся в макулатуре, также играют роль в деградации крахмала, содержащегося в макулатуре, прежде всего если макулатура хранилась в течение дней или месяцев и подвергалась действию микроорганизмов в течение указанного периода хранения. Обработка макулатуры биоцидом на стадии превращения в бумажную массу не может обратить эффекты, вызванные действием микроорганизмов на крахмал в период хранения макулатуры. Однако условия роста микроорганизма значительно улучшаются в процессе превращения в бумажную массу - когда происходит контактирование бумаги с водой для обработки - и авторами изобретения неожиданно было установлено, что добавление биоцида на этой стадии способа является преимуществом. Так как для деградации, вызванной микроорганизмами, обычно требуется больше времени, чем несколько минут, авторами изобретения было установлено, что достаточно добавлять биоцид через короткий период времени после превращения в бумажную массу.

С этой целью содержащий крахмал целлюлозный материал, то есть первичный, вторичный или смешанный материал, контактирует с биоцидом. Если биоцид добавлен через короткий период времени после стадии превращения в бумажную массу, его предпочтительно добавляют в целлюлозный материал через период от 1 до 60 мин после завершения стадии превращения в бумажную массу.

Чтобы обработать содержащий крахмал целлюлозный материал биоцидом по изобретению, для специалиста в данной области техники представляется очевидным, что по крайней мере часть общего количества (общего поступающего потока) биоцида добавляют в содержащий крахмал целлюлозный материал в любое время в ходе проведения стадии (а) превращения в бумажную массу, то есть после запуска стадии превращения в бумажную массу, или через короткий период после завершения стадии превращения в бумажную массу. Биоцид можно добавлять в непрерывном или в периодическом режиме.

Использованный в данном контексте термин «в непрерывном режиме» означает, что количество (общего поступающего потока) биоцида для специфической дозы добавляют в содержащий крахмал целлюлозный материал беспрерывно.

Использованный в данном контексте термин «в периодическом режиме» означает, что добавление биоцида в содержащий крахмал целлюлозный материал осуществляют посредством импульсов предварительно определенной продолжительности, причем добавление прерывают через периоды, в течение которых биоцид через указанное питающее отверстие не добавляют.

Специалисту в данной области техники представляется очевидным, что процессы изготовления бумаги сами по себе обычно являются непрерывными процессами. Таким образом, любое «количество» или любая «доза» биоцида, сухого и/или влажного упрочняющего полимера и дополнительной добавки, соответственно, которые предназначены для добавления в целлюлозный материал, означают соответствующий поступающий поток указанного биоцида, сухого и/или влажного упрочняющего полимера и дополнительной добавки, соответственно, чтобы обеспечить требуемую предварительно определенную концентрацию указанных компонентов в потоке целлюлозного материала. Указанный поступающий поток может подаваться в непрерывном или периодическом режиме. Соответственно если «количество» или «дозу» биоцида, сухого и/или влажного упрочняющего полимера и дополнительной добавки, соответственно, разделяют на части, которые добавляют в целлюлозный материал в различные участки и/или в ходе различных стадий процесса, то каждая часть означает частичный поступающий поток указанного биоцида, сухого и/или влажного упрочняющего полимера и дополнительной добавки, соответственно, чтобы обеспечить требуемую предварительно определенную локальную концентрацию указанных компонентов, то есть вниз по потоку относительно их питающего отверстия.

Обычно воду добавляют в целлюлозный материал, то есть в первичный, вторичный или смешанный материал до и/или в ходе стадии превращения в бумажную массу. По крайней мере часть общего количества (общего поступающего потока) биоцида растворяют, диспергируют или суспендируют в указанной воде, использованной для повторного превращения содержащего крахмал целлюлозного материала в бумажную массу, то есть в первичный, вторичный или смешанный материал.

В этом варианте осуществления настоящего изобретения биоцид и вода, используемые для превращения в бумажную массу, могли уже контактировать друг с другом перед запуском стадии превращения в бумажную массу.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения биоцид контактирует с водой, используемой для превращения в бумажную массу, в течение по крайней мер