Состав для проклейки бумаги,картона и древесно-волокнистых плит и способ его получения

Состав для проклейки бумаги,картона и древесно-волокнистых плит и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С Л Н И Е („) 537IO6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЙЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.05.75 (21) 2143337/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 02,0б.78 (51) M. Кл з С 093 3/30

С 09J 3/2б

Государственный комитет

Совета Мнннстроо СССР (53) УДК 668.395.7 (088.8) до делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявители

С. А. Пузырев, С. П. Кречетова и Е. М. Варшавер

Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности и Нижне-Волжский филиал Грозненского нефтяного научно-исследовательского института (54) СОСТАВ ДЛЯ ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ, КАРТОНА И

ДРЕВЕСНО-ВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к составам для проклейки (придания гидрофооных своиств) бумаги, картона и древесно-волокнистых плит.

В бумажной промышленности применяются проклеивающие составы на основе канифоли, которые представляют собой водный раствор полностью нейтрализованной кани(роли или водную дисперсию частично нейтрализованнои канифоли с содержанием свободной смолы

15 — 20% (белый клей) и 20% (высокосмоляной клей) (1).

Недостатком проклеивающих составов на основе канифоли является повышенная чувствительность к солям жесткости производственной воды, наличие которых в воде вызывает затруднение при проклейке и повышенный расход канифоли. Кроме того, при проклейке канифольным клеем наблюдаются явления расклейки готовой бумаги, при этом ограниченность ресурсов канифоли и высокая ее стоимость затормаживают увеличение выпуска клееной бумаги. Один из наиболее эффективных заменителей — нефтеполимерные смолы, являющиеся высокогидрофобным материалом.

Нефтеполимерные смолы получаются путем

;:-. ;г", Взамен ранее изданного полимеризации жидких углеводородов, образующихся в производстве пиролиза нефтяных углеводородов и названных смолой пиролиза, которая является отходом производства. -те ртеполимерные смолы по физическим свойствам, например по внешнему виду, тем1 ературе размягчения, подооны канифоли, а в отношении водоотталкивающей способности превосходят последнюю. 11о химическим свой1() с вам нефтеполимерные смолы отличаются от канифоли, они малополярны, не содержат кислые группы и поэтому не омыляются щелочью. 11роклеивающие составы, приготовленные на основе нефтеполимерной смолы путем простого диспергирования в воде, содержащеи одно или несколько поверхностно-активных веществ, не стабильны и поэтому не имеют р аспр остр анения (2) .

Более стабильны и широко применяются

2) составы для проклейки бумаги на основе нефтеполимерной смолы и а, р-ненасыщенных кислот или их производных (3).

По технической сущности и получаемому положительному эффекту наиболее близкой к

2э предлагаемому составу является композиция, включающая 55 — 90% нефтеполимерной смолы кислотной полимеризации с температурой размягчения 50 — 130 С, молекулярным весом

537106

500 — 600, 5 — 30 /О канифоли, 1 — 10% а, Р-ненасыщенной кислоты или ангидрида, главным образом, малеинового ангидрида и 2 — 1,5 "/о щелочи (едкого натра). Число омыления проклеивающего агента находится в пределах

22 — 129 в зависимости от количества малеинового ангидрида (41.

Введение кислотных групп в состав проклеивающего агента сообщает ему щелочерастворимые свойства. Но модификация нефтеполимерной смолы понижает ее проклеивающую

J0 способность, что вызывает необходимость введения значительного количества канифоли (до 50 ) и повышает температуру плавления смолы. Это создает трудности при диспергировании, поэтому такие составы представляют собой на 90 — 100 омыленные продукты, что в свою очередь затрудняет их применение при проклейке бумаги при использовании производственной воды с повышенным содержанием солей жесткости.

Кроме того, процесс приготовления таких составов длителен, требует затраты дорогих и дефицитных а, Р-ненасыщенных кислот или их производных, необходимости сооружения специальных установок для модификации нефтеполимерной смолы.

Процесс приготовления этих составов предусматривает следующие стадии: обработку нефтеполимерной смолы а, Р-ненасыщенными кислотами (малеиновая, фумаровая и др.), их ангидридами, эфирами, нитрилами, при 150 — 230 (; в течение 3 — 12 ч; по окончании обработки в полученный продукт при той же температуре добавляют обычно канифоль или жирную кислоту для связывания непрореагировавших ненасыщенных кислот и понижения температуры плавления.

Продолжительность проведения этой стадии обычно 1 ч. Затем расплав охлаждают и обрабатывают горячим щелочным раствором при интенсивном перемешивании.

Такой состав обладает высокой стоимостью, а степень проклейки бумаги не всегда достаточно высока, Целью изобретения является повышение степени проклейки бумаги, картона и древесно-волокнистых плит.

Цель достигается тем, что состав, включающий нефтеполимерную смолу, канифольное мыло или мыла жирных кислот, щелочь и воду, содержит в качестве нефтеполимерной смолы ненасыщенную смолу молекулярного веса 400 600 с содержанием кислых групп

0,25 — 3,0 мг экв/г смолы при следующем соотношении компонентов, вес. о/о.

Нефтеполимерная смола 4 — 25

Канифольное мыло или мыла жирных кислот 0,02 — 2,5

Щелоч ь 0,005 — 1,5

Вода Остальное

Известен способ получения канифольных клеев путем предварительного диспергирова15

65 ния (дробления) канифоли в твердом виде (при температуре не выше 40 С) в водной среде с применением электрогидравлических ударов. По истечении определенного времени проводится обычным способом омыление мелкораздробленных частиц канифоли щелочью в течение нескольких часов.

Электрогидравлические удары способствуют только более тонкому предварительному измельчению канифоли с целью ускорения процесса омыления (51.

Такой способ не применим к нефтеполимерной смоле, так как по своим химическим свойствам нефтеполимерные смолы отличаются от канифоли, они малополярны, не содержат кислые группы и поэтому не омыляются щелочью.

Предварительное измельчение нефтеполимерной смолы совместно с канифолью в воде не изменяет химические свойства смолы, и последующая щелочная обработка способствует не диспергированию, а коагуляции смолы.

Поэтому предлагаемый состав получают следующим способом.

Диспергирование смеси нефтеполимерной смолы и канифоли (или жирных кислот) производится в расплавленном состоянии (в жидком виде) путем поступления ее в водный раствор щелочи в поле мелкомасштабных пульсаций, что обеспечивает мгновенное омыление канифоли при одновременном протекании механохимического процесса с образованием у нефтеполимерной смолы групп кислого характера. Образование групп кислого характера способствует диспергированию смолы в щелочном растворе в поле мелкомасштабных пульсаций и улучшает агрегативную устойчивость клеевой дисперсии.

Таким образом, поставленная цель достигается как использованием нового состава, так и способом его получения.

Пример получения состава.

Сплав ненасыщенной нефтеполимерной смолы с канифолью при 100 — 160 С диспергируют в поле ультразвуковых колебаний или высокочастотных пульсаций, получаемых в аппаратах роторно-пульсационного типа, в водный раствор, нагретый до 70 — 95 С, содержащий

4 — 7-кратный избыток щелочи от теоретически необходимого для полного омыления канифоли (для создания условий, необходимых для окисления нефтеполимерной смолы и увеличения содержания нейтрализованных кислых групп в 1,5 — 4 раза по сравнению с расчетным на подаваемый расплав).

Наиболее эффективно применение в качестве проклеивающего вещества окисленной нефтеполимерной смолы термической полимеризации, что облегчает диспергирование, придает большую стабильность проклеивающей дисперсии и позволяет сократить расход канифоли. Это приводит к значительной экономии в процессе проклейки.

Ниже приводятся примеры составов для проклейки.

537106

Таблица 1

Примеры

Показатели

Прототип

0,75 — 1

0,5 — 1

1,5 — 2

0,5 — 1

0,5 — 1

0,75 — 1

2,5

1,5. 0,25

3,0

3,24д

1,0

12

19

5

Пример 1. 4% нефтеполимерной смолы с количеством кислых групп 0,25 мг экв/г смолы, 0,02% калиевого мыла фракции синтетических жирных кислот с числом углеродных атомов С т ð, 0,005% свободной щелочи (КОН), остальное — вода. Концентрация дисперсии 4,025%.

Пример 2. 6% нефтеполимерной смолы с количеством кислых групп 3,0 мг экв/г смолы, 0,6% канифольного мыла, 0 1% свободной щелочи (Na0H) . Концентрация дисперсии

6,7%.

Пр имер 3. 5% нефтеполимерной смолы с количеством кислых групп 2,5 мг экв/г смолы, 0,25% канифольного мыла, 0,1% щелочи

Днсперсность частиц, мкм

Устойчивость дисперсии, у, (по массе осадка при центрнфугированни 3 тыс. об., 10 мнн)

Количество кислых групп, мг экв/г смолы

Степень проклейкн бумаги (масса м2 — 65 г), г/м

Все приведенные составы получают следующим способом.

Определенное количество нефтеполимерной смолы и канифоли расплавляют и смешивают.

Расплав нагревают до 130 С.

Нагрев производят с целью понижения вязкости смолы. Одновременно 200 мл 1%-ного водного раствора едкого натра нагревают до 90 С.

Расплав нефтеполимерной смолы и канифоли диспергируется в водный раствор щелочи в поле мелкомасштабных пульсаций, создаваемых в аппарате роторно-пульсационного типа.

3а счет создаваемых в аппарате интенсивных колебаний обрабатываемой среды с одновременным действием на нее разнонаправленных ускорений вызываются явления кавитации, разрыва, диспергирования частиц, что способствует молекулярным перегруппировкам, в большинстве случаев сопровождаемым изменением концевых функциональных групп. В результате происходит окисление смолы (количество кислых групп в исходной ненасыщенной нефтеполимерной смоле равно О).

Лнализ полученной клеевой дисперсии на основе указанного проклеивающего состава дает увеличение нейтрализованных кислых групп в 1,5 — 10 раз по сравнению с расчетным на подаваемый расплав. Диспергирование расплава проводится за 5 — 10 с.

После диспергирования в нефтеполимерной смоле появляются группы кислотного характера в количестве 0,25 — 3,0 мг экв/г смолы, что

6 (NaOH), остальное вода. Концентрация дисперсии 5,6%.

Пример 4. 10% нефтеполимерной смолы с количеством кислых групп 1,0 мг экв/г смолы, 1,0% калиевого мыла стеариновой кислоты (С тНзаСООН), 0,5% свободной щелочи (КОН), остальное вода. Концентрация дисперсии 11,5%.

Пример 5. 25% нефтеполимерной смолы с количеством кислых групп 1,5 мг экв/г смолы, 2,5% калиевого мыла фракции синтетических жирных кислот с числом углеродных атомов С2О 2, 1,5% свободной щелочи (КОН), остальное вода. Концентрация дисперсии 29%.

Свойствы дисперсий приведены в табл. 1. подтверждено методом высокочастотного титрования клеевых дисперсий.. Иодное число окисленной нефтеполимерной смолы равно

40 †1, молекулярная масса 400 †6.

В результате получается однородная дисперсия молочного цвета концентрации 200—

250 r/ë. Она разбавляется водой (температура 20 — 25 С) до концентрации 40 — 60 г/л. Характеристики полученных дисперсий и степень проклейки бумаги приведены в табл. 2. Проклейка приводилась в массе с расходом проклеивающего состава 1 — 2% к абсолютно сухой массе. Сушка бумаги проводилась при температурном режиме, соответствующем режиму на современных быстроходных машинах.

Предложенный состав дает возможность заменить дорогостоящую и дефицитную живичную канифоль дешевой нефтеполимерной смолой, получаемой путем термической полимеризации пиролизной смолы, являющейся отходом производства пиролиза нефтяных углеводородов. Способ термической полимеризации пиролизной смолы проходит стадию промышленного освоения. Стоимость 1 т нефтеполимерной смолы, полученной по предлагаемому способу, составляет 120 руб, Стоимость канифоли 1350 руб. Нефтеполимерная смола имеет значительную сырьевую базу. В настоящее время целлюлозно-бумажная промышленность ежегодно потребляет около 50.000 т канифоли. При замене только 10.000 т канифоли предлагаемым составом . экономический эф537106

Таблица 2

Предлагаемый состав

Белый канифольный клей

Показатели

Прототип

Пример 3

Пример 1

Пример 2

0,7 — 1,5

0,5 — 1

0,5 — 1

1,5 — 2

1,5 — 2

0,15

0,58

0,23

0,17

0,29

0,75

3,24

1,75

1,5

12

12

1,75

Составитель Ю. Крейндлин

Техред А. Камышннкова Корректор Н. Федорова

Редактор П. Горькова

Заказ 1475/3

Изд. М 471 Тираж 841 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений п открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Дисперсность частиц, мкм

Количество нейтрализованных кислых групп, мг.экв/г смолы а) теоретическое б) экспериментальное

Расход проклеивающего состава к массе волокна

Степень проклейки бумаги (масса мв — 65 г),мм г/м (по Коббу) фект будет составлять около 10 млн. руб. в год.

Предлагаемый проклеивающий состав обеспечивает снижение себестоимости бумаги, картона и древесно-волокнистых плит без снижения качества проклейки и изменения технологии проклейки. Он может быть применен на всех целлюлозно-бумажных предприятиях.

Формула изобретения

Состав для проклейки бумаги, картона и древесно-волокнистых плит, включающий нефтеполимерную смолу, канифольное мыло или мыла жирных кислот, щелочь и воду, отл ичающийся тем, что, с целью повышения степени проклейки, в качестве нефтеполимерной смолы он содержит ненасыщенную смолу молекулярного веса 400 — 600 с содержанием кислых групп 0,25 — 3,0 мг экв/г смолы при следующем соотношении компонентов, вес. %.

Нефтеполимерная смола 4 — 25

Канифольное мыло или мыла жирных кислот 0,02 — 2,5

Щелочь 0,005 — 1,5

5 Вода Остальное

2. Способ получения состава по п. 1, отл ичающийся тем, что расплав смеси нефтеполимерной смолы и канифоли или жирных кислот подают в водный раствор щелочи при

10 воздействии мелкомасштабных пульсаций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3577402, кл. С 08h 11/00, 1971.

15 2. Алиев В. С., Альтман И. В. «Синтетические смолы из нефтяного сырья», «Химия», М., 1965, с. 125.

3. Патент США № 3211883, кл. С 09j 3/26, 1965.

20 4. Патент США № 2807161, кл. 117 — 218, 1958.

5. Авторское свидетельство СССР№419542, кл. С 09j 3/26, 1972.