SU971968A1 - Способ изготовлени бумаги - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ

Изобретение относитс  к целлюлозно-бумажной промышленности, более конкретно к способам получени  бумаги, прочной в сухом и влажном состо нии. Известен способ изготовлени  влагопрочной бумаги путем введени  в бумажную маесу на основе целлюлозных волокон сульфата алюмини  в количестве 10-15% к массе абсолютно сухих волокон при рН среды 4,3 1. Получаема  указанным способом бумага имеет невысокие характеристики по влагопрочности и механической прочности. Известен способ изготовлени  бумаги путем размола целлюлозы, введени  в бумажную массу соли алюмини , например алюмината натри  или хлорида алюмини , в количестве 2, к массе абсолютно сухих волокон при рН среды 8-9,5 за 5-10 мин до отлива с последующей термообработкой при 120-150°С в течение 1-15 мин. Известный способ позвол ет получать бумагу со сравнительно высокими влагопрочностью и механической прочностью в услови х щелочных сред 2. Однако применение щелочных сред при отливе приводит к необходимости нейтрализовать большое количество отработанных вод, что снижает эффективность способа. При получении бумаги в нейтральной среде добавки-солей алюмини  увеличивают прочность бумаги незначительно. Недостатком известного способа  вл етс  и высока  стоимость солей алюмини . Цель изобретени  - повышение влагопрочности , механической прочности и снижение себестоимости бумаги. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  бумаги путем размола целлюлозы, введени  в бумажную массу Неорганического св зующего, отлива полотна, сушки и термообработки его, в качестве неорганического св зующего используют гель аморфной гидроокиси железа в количестве 0,05-2% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Известно, что первоначально образующа с  в процессе отлива в результате гидролиза солей алюмини  аморфна  форма гидроокиси алюмини  быстро тер ет св занную воду. Протекающий таким образом процесс старени  гидроокиси алюмини  приводит к разрушению структуры гидроокиси

алюмини , к резкому уменьшению количества гидроксильных групн, способных к образованию водородных св зей с целлюлозой. Вследствие этого уменьшаетс  возможность образовани  трехмерных структур типа целлюлозное волокно - гидроокись алюмини  - целлюлозное волокно. В результате из всей введенной добавки в образовании поперечных св зей принимает участие лишь небольша  ее часть. Дл  создани  необходимого количества поперечных св зей обшее содержание добавки солей алюмини  в бумажной массе берут высоким (2,5-5% дл  алюмината натри  и хлорида алюмини  в щелочной среде и 10-15% сульфата алюмини  в кислой .среде, где возможность образовани  поперечных св зей еще ниже). Скорость протекани  дегидратации окиси алюмини  зависит от очень многих факторов (температуры , времени, концентрации, кислотности среды ), что делает процесс нолучени  бумаги трудноконтролируемым в производственных услови х и может привести к неудовлетворительной воспроизводимости механических характеристик получаемой бумаги.

Применение гел  аморфной гидроокиси железа взамен солей алюмини  позвол ет устранить указанные недостатки.

Гель аморфной гидроокиси железа (Fe), называемый также феррогель, существует в среде с рН более 3,5 в виде полимерного соединени  структурной формулы

ОН ОНОН

I I

O-Fe-0-Fe-...-O-Fe-OH

НгО

Полимерна  фор.ма феррогел  содержит большое количество воды, котора  по характеру св зи делитс  на три типа; слабо св занную сорбционную воду, придающую гидроокиси железа свойства, присущие гелю, координационно св занную воду и химически св занную воду. Сорбционна  вода удал етс  до 80°С, координационна  - от 80 до 200°С, химическа  - от 200 до 300°С. Удаление последних двух типов вод в процессе сушки в присутствии целлюлозы приводит к перезаключению освобождающихс  св зей гидроокиси и воды на св зи гидроокиси и гидроксильных групп целлюлозы.

Атом железа, в отличие от атома алюмини , имеет незаполненную Зё-орбиталь, котора  при формировании гидроокиси удерживает дополнительно еще одну молекулу воды .

В процессе сушки эта координационно св занна  вода удал етс , а Зd-opбитaль атома железа переключаетс  на удержание близрасположенных гидроксильных св зей целлюлозы . В результате кроме гидроксильных групп гидроокиси железа (аналогично гидр .оксильным группам гидроокиси алюмини )

в образовании св зей с целлюлозой принимает участие в случае гел  гидроокиси железа еще и Зd-dpбитaль. Это свойство гел  гидроокиси железа повышает эффективность ер использовани  в качестве св зующего при

получении различного вида бумаг и картона , причем дл  достижени  высоких механических характеристик можно ограничитьс  введением небольших (0,05-2%) количеств гел  аморфной гидроокиси железа. Применение .меньших количеств св зующего ( 0,05%)не приводит к существенному увеличению прочности, применение добавок более 2% ухудшает удерживаемость гидроокиси железа.

Таким образом, аморфна  форма гидроокиси - феррогель содержит координационно св занную воду и большое количество гидроксильных групп, способных образовывать водородные св зи с гидроксильными группами целлюлозы. При этом возникают трехмерные структуры типа целлюлоза - гидроокись железа - целлюлоза, обеспечивающие высокую прочность бумаги во влажном состо нии при любом рН выше 3,5. Наилучшие услови  дл  существовани  активной по отнощению к целлюлозе гидроокиси железа - в нейтральной среде при рН 5,5-7. В такой среде гель гидроокиси железа устойчив при нормальной темнературе длительное врем ; дегидратаци  гел  и ухудшение свойств гидроокиси железа как св зующего не происход т в течение нескольких суток, что позвол ет вводить добавку в бумажную массу в любой точке технологического процесса перед отливом.

Удержание гел  гидроокиси железа при отливке составл ет 96-ЮО /о, что позвол ет без затруднений использовать оборотные воды.

В процессе хранени  или при искусственном старении свойства бумаг, содержащих гидроокись, железа, измен ютс  незначительно .

Осуществление способа.

Небеленую сульфитную целлюлозу марки Ж-4 (ГОСТ 6501-73) размалывают до 60°ШР и в полученную бумажную массу ввод т гель гидроокиси железа, полученный известным способом при расходе 0,5-2% в пересчете на Ге2Оз к массе абсолютно сухих волокон. После введени  феррогел  рН массы находитс  в пределах 5,5-7,0. Введение гел  аморфной гидроокиси железа может

быть осуществлено в любой точке технологического процесса до отлива бумаги. Отлив бумаги, сущку и ее термообработку ведут известным способом.

Одновременно провели получение бумаги известным способом с добавкой 2,5% алюмината натри  на целлюлозе той же марки (Ж-4).

В таблице приведены результаты испытаний .

Как видно из таблицы, введение гел  гидроокиси железа в качестве св зующего повышает механические характеристики бумаг в 1,3 раза в сухом состо нии и в 2 раза по влагопрочности в сравнении с прототипом .

Предлагаемый способ позвол ет получать бумагу по более низкой себестоимости. При цене алюмината натри  437 р. за тонФормула изобретени 

Способ изготовлени  бумаги путем размола целлюлозы, вв.едени  в бумажную массу неорганического св зующего, отлива полотна , сушки и термообработки его, отличающийс  тем, что, с целью повышени  влагопрочности , механической прочности и снижени  себестоимости бумаги, в качестве неорганического св зующего используют гель

ну и расходе алюмината на тонну бумаги 50 кг по прототипу затраты составл ют 21,85 р. При цене гел  гидроокиси железа 314 р. за тонну и расходе гидроокиси железа 20 кг На тонну целлюлозы затраты составл ют 6,28 р. На тонну бумаги разница в затратах составл ют 15,57 р. При среднесуточной производительности 200 т бумаги экономи  в год составл ет 700 тыс. р.

аморфной гидроокиси железа в количестве 0,05-2% от массы абсолютно сухой целлюлозы .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 1141876, кл. 55 f 11/01, 1962.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 679690, кл. D 21 Н 3/66, 1977 (прототип ).

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ изготовления бумаги путем размола целлюлозы, введения в бумажную массу неорганического связующего, отлива полотна, сушки и термообработки его, отличающийся тем, что, с целью повышения влагопрочности, механической прочности и снижения себестоимости бумаги, в качестве неорганического связующего используют гель аморфной гидроокиси железа в количестве 0,05—2% от массы абсолютно сухой целлю35 лозы.