Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ получения бумаги

Классы МПК:D21F11/00 Способы изготовления бумаги и картона непрерывной длины, а также мокрых полотен, используемых в производстве фибрового картона, на бумагоделательных машинах
D21H21/16 проклеивающие или водоотталкивающие агенты
D21H21/10 удерживающие агенты или улучшающие осушение
D21H17/42 анионные
D21H17/44 катионные
D21H17/00 Неволокнистый материал, вводимый в массу, отличающийся составом; материал для пропитки бумаги, отличающийся составом
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):АКЦО НОБЕЛЬ Н.В. (NL)
Приоритеты:
подача заявки:
2003-01-22
публикация патента:

Способ касается получения бумаги или картона и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности, например, при производстве офисной бумаги для современных высокоскоростных копировальных машин. Способ включает получение суспензии, содержащей целлюлозные волокна и, по меньшей мере, проклеивающее вещество, взаимодействующее с целлюлозой. Проклеивающее вещество выбирают из группы, состоящей из кетеновых димеров и ангидридов кислот. В суспензию вводят катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, и анионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, имеющий средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 100000. Затем осуществляют обезвоживание указанной суспензии и формование листа. Техническим результатом является повышение эффективности проклейки, обезвоживания и удержания. 10 з.п. ф-лы, 3 табл.

Настоящее изобретение относится к способу получения бумаги или картона, включающему введение двух различных полимеров в водную целлюлозосодержащую суспензию, причем одним является катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, а другим - анионный полимер, имеющий средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 100000, выбранный из группы, состоящей из виниловых полимеров, полученных аддитивной полимеризацией, и конденсационных полимеров.

Предпосылки создания изобретения

Внутренние проклеивающие вещества обычно вводят в конце мокрого способа получения бумаги, в результате чего способность бумаги адсорбировать жидкости снижается. Обычно используемыми проклеивающими веществами являются проклеивающие вещества на основе производных канифоли и проклеивающие вещества, взаимодействующие с целлюлозой, особенно димеры кетенов и ангидриды карбоновых кислот. Многоцелевая офисная бумага должна быть довольно сильно проклеена, чтобы нормально функционировать в современных высокоскоростных копировальных машинах. Одним способом получения бумаги, которая полностью проклеена, т.е. имеет число Кобб 60 ниже 30 или угол смачивания капли воды на бумаге, где углы более 80 градусов через 10 с указывают на хорошее проклеивание, является введение большего количества проклеивающего вещества в суспензию. Однако вероятность неизбежности проблем на бумажной фабрике увеличивается, так же как и стоимость производства.

Кроме введения в целлюлозную суспензию проклеивающих веществ в суспензию вводят обезвоживающие и удерживающие агенты. Как указывает название, последние агенты улучшают как обезвоживание, так и удерживание целлюлозной суспензии. Неожиданно было установлено, что в соответствии с настоящим изобретением эффективность проклеивания улучшается при введении по меньшей мере двух различных типов полимеров в целлюлозную суспензию, в которой полимеры действуют как обезвоживающие и удерживающие агенты. Таким образом, применение настоящего способа положительно влияет как на проклеивание, обезвоживание, так и на удерживание. Наблюдается также воздействие на суспензии, имеющие высокие проводимости.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является патент США 5595629, где описан способ получения бумаги с улучшением удерживания и обезвоживания путем добавления катионного полимера, содержащего ароматическую группу и анионного полимера, который является формальдегидным конденсатом нафталинсульфоновой кислоты. В указанной ссылке не описан анионный виниловый аддитивный полимер. В патенте США 5595629 не описаны также кетены димеров и ангидриды кислот, и в этом патенте не упоминается эффективность проклеивания.

Согласно настоящему изобретению установлено, что особенно улучшенное проклеивание может быть получено способом получения бумаги или картона, содержащим обеспечение суспензии, содержащей целлюлозу и, по меньшей мере, проклеивающее вещество, обезвоживание указанной суспензии с формованием в результате листа бумаги, поэтому в суспензию вводят катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, и анионный полимер, имеющий средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 100000, выбранный из группы, состоящей из виниловых полимеров, полученных аддитивной полимеризацией, и конденсационных полимеров.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение не ограничено отдельными типами целлюлозных суспензий, но может быть применено к целлюлозным суспензиям, содержащим исходную или регенерированную целлюлозу и различные наполнители, такие как карбонат кальция. рН суспензии также может варьироваться от кислотного, который имеется в случае, когда используются проклеивающие вещества, производные от канифолей, до нейтрального или щелочного. Если используются проклеивающие вещества, взаимодействующие с целлюлозой, рН целлюлозной суспензии является от нейтрального до щелочного, т.е. в интервале от примерно 5 до примерно 10, что также делает возможным включение материалов неорганических наполнителей в суспензию, например, осажденного карбоната кальция и глины. Два различных полимера удобно вводят в достаточно разбавленную суспензию, содержащую лигнинцеллюлозу, обычно называемую разбавленной массой, имеющей концентрацию от 0,1 до 3,0 мас.% по отношению к сухим волокнам.

Способ, кроме того, не зависит от типа вводимого проклеивающего вещества, таким образом, любое проклеивающее вещество или смесь проклеивающих веществ может присутствовать в целлюлозной суспензии. Предпочтительно целлюлозная суспензия содержит проклеивающие вещества, взаимодействующие с целлюлозой, обычно присутствующие в количестве от 0,01 до 5 мас.% по отношению к сухим волокнам, и имеет значение рН, когда проклеивающее вещество, взаимодействующее с целлюлозой, еще функционирует нормально, т.е. рН в интервале от 5 до 10. Подходящими проклеивающими веществами, взаимодействующими с целлюлозой, являются димеры кетенов, мультимеры кетенов, ангидриды кислот, органические изоцианаты, карбамоилхлориды и их смеси, где димеры кетенов и ангидриды карбоновых кислот являются предпочтительными.

Согласно настоящему способу в целлюлозную суспензию вводят катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, и анионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, имеющий средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 100000. Обычно катионный полимер вводят в суспензию до введения анионного полимера. Обычно за введением катионного полимера следует стадия или стадии сдвига, тогда как анионный полимер вводят после любой стадии, обеспечивающей значительный сдвиг, но до формования листа бумаги.

Катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья

Катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, может быть линейным или разветвленным и содержит мономер, имеющий анионные или потенциально анионные группы, если общий заряд полимера является катионным. Однако катионный полимер предпочтительно получают полимеризацией реакционной смеси, по существу свободной от мономеров, имеющих анионные группы или группы, которые могут превратиться в анионные в водных композициях. Катионный полимер может быть гомополимером или сополимером, содержащим катионные ароматические мономеры, катионные неароматические мономеры и неионные мономеры, последние также являются неароматическими. Подходяще катионный виниловый полимер содержит катионные ароматические мономеры, выбранные из группы, состоящей из акриламида, (мет)акриламида, акрилата и (мет)акрилата, поэтому указанные катионные мономеры предпочтительно имеют по меньшей мере одну ароматическую группу, ковалентно связанную с атомом азота либо прямо, либо через углеводородные группы, которые могут иметь гетероатомы. Предпочтительно катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, содержит ароматические (мет)акриламидные и/или (мет)акрилатные мономеры, которые присутствуют в полимере в количестве от примерно 2 мол.% до примерно 97 мол.%. Катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, подходяще получают полимеризацией катионного мономера или реакционной смеси, содержащей мономерную смесь, содержащую катионный мономер, представленный общей формулой (I):

способ получения бумаги, патент № 2281994

в которой R1 представляет собой Н или СН3; R2 и R3 представляют собой независимо друг от друга водород или алкильную группу, имеющую от 1 до 3 углеродных атомов, обычно 1-2 углеродных атомов; A1 представляет собой О или NH; B1 представляет собой алкиленовую группу, имеющую от 2 до 8 углеродных атомов, предпочтительно от 2 до 4 углеродных атомов, гидроксипропиленовую группу или гидроксиэтиленовую группу; Q представляет собой заместитель, содержащий ароматическую группу, предпочтительно фенильную группу или замещенную фенильную группу, которая может быть присоединена к азоту с помощью алкиленовой группы, обычно имеющей от 1 до 3 углеродных атомов, предпочтительно 1-2 углеродных атомов, и предпочтительно Q представляет собой бензильную группу (-CH 2-C6H5); Х- представляет собой анионный противоион, обычно галоид, подобный хлориду. Примеры подходящих мономеров, представленных общей формулой (I), включают четвертичные мономеры, полученные обработкой бензилхлоридом диалкиламиноалкил(мет)акрилатов, например диметиламиноэтил(мет)акрилата, диэтиламиноэтил(мет)акрилата и диметиламиногидроксипропил(мет)акрилата, и диалкиламиноалкил (мет)акриламидов, например диметиламиноэтил(мет)акриламида, диэтиламиноэтил(мет)акриламида, диметиламинопропил(мет)акриламида и диэтиламинопропил(мет)акриламида. Предпочтительные катионные мономеры общей формулы (I) включают диметиламиноэтилакрилатбензилхлоридную четвертичную соль, диметиламиноэтилметакрилатбензилхлоридную четвертичную соль и диметиламинопропил(мет)акриламидбензилхлоридную четвертичную соль.

Катионный виниловый полимер может быть гомополимером, полученным из катионного мономера, имеющего ароматическую группу, или сополимером, полученным из мономерной смеси, содержащей катионный мономер, имеющий ароматическую группу, и один или более сополимеризующихся мономеров. Подходящие сополимеризующиеся неионные мономеры включают мономеры, представленные общей формулой (II):

способ получения бумаги, патент № 2281994

в которой R4 представляет собой Н или СН3; R5 и R6 каждый представляет собой углеводородную группу, подходяще алкил, имеющий от 1 до 6, подходяще, от 1 до 4, обычно от 1 до 2 углеродных атомов; А2 представляет собой О или NH; В2 представляет собой алкиленовую группу с от 2 до 8 углеродных атомов, подходяще от 2 до 4 углеродных атомов, или гидроксипропиленовую группу или, альтернативно, А и В оба являются нулем, поэтому имеется простая связь между С и N (O=С-NR5R6). Примеры подходящих сополимеризующихся мономеров данного типа включают(мет)акриламид; акриламидсодержащие мономеры, подобные N- алкил(мет)акриламидам и N,N-диалкил(мет)акриламидам, например, N-н-пропилакриламид, N-изопропил(мет)акриламид, N-н-бутил(мет)акриламид, N-изобутил(мет)акриламид и N-трет-бутил(мет)акриламид; и диалкиламиноалкил(мет)акриламиды, например диметиламиноэтил(мет)акриламид, диэтиламиноэтил(мет)акриламид, диметиламинопропил(мет)акриламид и диэтиламинопропил(мет)акриламид; акрилатсодержащие мономеры, подобные диалкиламиноалкил(мет)акрилатам, например диметиламиноэтил(мет)акрилат, диэтиламиноэтил(мет)акрилат, трет-бутиламиноэтил(мет)акрилат и диметиламиногидроксипропилакрилат; и виниламиды, например, N-винилформамид и N-винилацетамид. Предпочтительные сополимеризующиеся неионные мономеры включают акриламид и метакриламид, т.е. (мет)акриламид, и главным полимером является предпочтительно акриламидсодержащий полимер.

Подходящие сополимеризующиеся катионные мономеры включают мономеры, представленные общей формулой (III):

способ получения бумаги, патент № 2281994

в которой R7 представляет собой Н или СН3; R8 и R9 представляют собой предпочтительно углеводородную группу, подходяще, алкильную группу, имеющую от 1 до 3 углеродных атомов; R10 может представлять собой водород или предпочтительно углеводородную группу, предпочтительно алкильную группу, имеющую от 1 до 8 углеродных атомов, обычно 1-2 углеродных атомов; А3 представляет собой О или NH; В3 представляет собой алкиленовую группу с от 2 до 4 углеродных атомов, предпочтительно от 2 до 4 углеродных атомов, или гидроксипропиленовую группу, и X - представляет собой анионный противоион, обычно метилсульфат или галоид, подобный хлориду. Примеры подходящих катионных сополимеризующихся мономеров включают аддитивные соли кислоты и четвертичные аммониевые соли диалкиламиноалкил(мет)акрилатов и диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, указанных выше, обычно получаемых с использованием кислот, подобных HCl, Н2SO4 и т.д., или кватернизующих агентов, подобных метилхлориду, диметилсульфату и т.д.; и диаллилдиметипаммонийхлорид. Предпочтительные сополимеризующиеся катионные мономеры включают диметиламиноэтил(мет)акрилатметилхлоридную четвертичную соль, диаллилдиметиламмонийхлоридную и диметиламинопропил(мет)акриламидбензилхлоридную четвертичную соль. Сополимеризующиеся анионные мономеры, подобные акриловой кислоте, метакриловой кислоте, итаконовой кислоте, различным сульфонированным виниловым аддитивным мономерам и т.д., могут быть также использованы и предпочтительно в незначительных количествах.

Катионный виниловый полимер, получаемый аддитивной полимеризацией, может быть получен из мономерной смеси, обычно содержащей от 1 до 99 мол.%, подходяще, от 2 до 50 мол.% и предпочтительно от 5 до 20 мол.% катионного мономера, имеющего ароматическую группу, предпочтительно представленную общей формулой (I), и от 99 до 1 мол.%, подходяще, от 98 до 50 мол.% и предпочтительно от 95 до 65 мол.% других сополимеризующихся мономеров, которые, предпочтительно содержат акриламид или метакриламид ((мет)акриламид), причем мономерная смесь подходяще содержит от 98 до 50 мол.% и предпочтительно от 95 до 80 мол.% (мет)акриламида, и остальное до 100% предпочтительно составляют звенья согласно формул I и II.

Альтернативно катионным полимером может быть полимер, подвергнутый ароматической модификации с использованием агента, содержащего ароматическую группу. Подходящие модифицирующие агенты данного типа включают бензилхлорид, бензилбромид, N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-бензил-N,N-диметиламмонийхлорид и N-(3-хлор-2-гидроксипропил)пиридинийхлорид. Подходящие полимеры для такой ароматической модификации включают виниловые полимеры, получаемые аддитивной полимеризацией. Если полимер содержит третичный азот, который может быть кватернизован модифицирующим агентом, использование таких агентов обычно приводит к тому, что полимер становится катионным. Альтернативно полимер, подвергаемый ароматической модификации, может быть катионным, например катионным виниловым полимером, полученным аддитивной полимеризацией.

Обычно плотность заряда катионного полимера находится в интервале от 0,1 до 6,0 мэкв/г сухого полимера, подходяще от 0,2 до 4,0, и предпочтительно от 0,5 до 3,0. Средневесовая молекулярная масса катионного полимера составляет обычно, по меньшей мере, около 500000, подходяще выше примерно 1000000, и, предпочтительно выше примерно 2000000. Верхний предел не является критическим; он может быть около 30000000, обычно 20000000 и подходяще 10000000.

Катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, может вводиться в суспензию в количествах, которые могут варьироваться в широких пределах в зависимости, среди прочего, от типа суспензии, содержания соли, типа солей, содержания наполнителя, типа наполнителя, точки присоединения и т.д. Обычно катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, вводят в количестве, которое дает лучшее проклеивание, обезвоживание и удержание, чем получается, когда вводится анионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией. Катионный полимер обычно вводят в количестве не менее 0,002%, часто не менее 0,005 мас.%, по отношению к сухой целлюлозной массе, тогда как верхний предел составляет обычно 1,0% и подходяще 0,5 мас.%.

Анионный полимер, полученный аддитивной полимеризацией

Кроме вышеуказанного катионного винилового полимера, полученного аддитивной полимеризацией, содержащего ароматические звенья, в целлюлозную суспензию вводят анионный полимер, имеющий средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 100000, выбранный из группы, состоящей из виниловых полимеров, полученных аддитивной полимеризацией, и конденсационных полимеров. Анионный полимер может быть линейным, разветвленным или сшитым, еще подходяще по существу линейным и обычно водорастворимым или вододиспергируемым. Анионный полимер, кроме того, может быть гомополимером или сополимером, содержащим по меньшей мере два различных типа мономеров. Предпочтительно анионным полимером является виниловый полимер, полученный ступенчатой полимеризацией, имеющий средневесовую молекулярную массу от примерно 6000 до примерно 100000. Подходящими анионными полимерами, получаемыми аддитивной полимеризацией, являются полимеры, полученные из реакционной смеси, содержащей виниловые ненасыщенные мономеры, предпочтительно виниловые ненасыщенные мономеры, содержащие ароматические звенья, имеющие одну или более анионных групп или групп, превращающихся в анионные в водных растворах, подходяще по меньшей мере одну сульфонатную группу. Примерами анионных групп, присоединенных к виниловым ненасыщенным мономерам, являются фосфатные группы, фосфонатные группы, сульфатные группы, группы сульфокислоты, сульфонатные группы, карбоксильные группы, карбоксилатные группы, такие как группы акриловой кислоты, метакриловой кислоты, этилакриловой кислоты, кротоновой кислоты, итаконовой кислоты, малеиновой кислоты или их солей, алкоголятные группы, группы малеиновой кислоты и фенольные группы, т.е. гидроксизамещенные фенилы и нафтилы. Группами, несущими анионный заряд, обычно являются соли щелочного металла, щелочноземельного металла или аммония. Анионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, может также в равной степени содержать катионные группы, такие как мономеры, имеющие катионные группы, хотя предпочтительно только ионные группы, присутствующие в виниловом полимере, полученном ступенчатой полимеризацией, являются анионными. Предпочтительно анионные группы являются от линейных до ароматических мономерами с виниловой (этиленовой) ненасыщенностью, такими как стирол, т.е. стиролсульфонат. Если анионный полимер, полученный аддитивной полимеризацией, является сополимером, указанный полимер может быть получен из реакционной смеси, содержащей неионные виниловые ненасыщенные мономеры, например акриламид, (мет)акриламид. Анионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, может содержать от примерно 20 мол.% до примерно 100 мол.% анионных мономеров, содержащих по меньшей мере один анионный заряд.

Подходящие анионные конденсационные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 100000, конденсируются из альдегида, такого как формальтдегид, с одним или более ароматических соединений, содержащих одну или более анионных групп, и необязательно другими сомономерами, используемыми в поликонденсации, такими как мочевина и меламин. Примеры подходящих ароматических соединений, содержащих анионные группы, включают бензол- и нафталинсодержащие соединения, содержащие анионные группы, такие как фенольные соединения, и нафтолевые соединения, содержащие анионные группы, например фенол, нафтол, резорцин и его производные, ароматические кислоты и их соли, например фенол, фенольные, нафтиловые и нафтолевые кислоты и соли, обычно, сульфоновые кислоты и сульфонаты, например бензолсульфокислота и сульфонат, ксилолсульфокислота и сульфонаты, нафталинсульфокислота и сульфонат, фенолсульфокислота и сульфонат. Примеры подходящих анионных конденсационных полимеров включают анионные бензолсодержащие и нафталинсодержащие конденсационные полимеры, предпочтительно нафталинсульфокислотсодержащие и нафталинсульфонатсодержащие конденсационные полимеры.

Средневесовая молекулярная масса анионного винилового полимера, полученного аддитивной полимеризацией, и конденсационного полимера находится в интервале от примерно 60000 до примерно 100000. Нижний предел составляет подходяще от примерно 7000, предпочтительно от примерно 8000, предпочтительно от примерно 15000, предпочтительно от примерно 25000, тогда как верхний предел составляет подходяще до примерно 80000, предпочтительно до примерно 75000, предпочтительно до примерно 45000, предпочтительно до примерно 40000. Любая комбинация нижнего и верхнего предела может быть предпочтительным интервалом. Если анионным полимером является виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, предпочтительный интервал средневесовой молекулярной массы составляет от примерно 10000 до примерно 100000, более предпочтительно от примерно 15000 до примерно 75000, наиболее предпочтительно от примерно 25000 до примерно 45000.

Анионный полимер может иметь степень анионного замещения DSA, варьирующуюся в широком интервале в зависимости, среди прочего, от типа используемого полимера; DSA обычно составляет от 0,01 до 2,0, подходяще от 0,02 до 1,8, и предпочтительно от 0,025 до 1,5; и степень ароматического замещения DSO может быть от 0,001 до 1,0, обычно от 0,01 до 1,0, подходяще от 0,02 до 0,7, и предпочтительно от 0,025 до 0,5. В случае если анионный полимер содержит катионные группы, степень катионного замещения DSC может быть, например, от 0 до 0,2, подходяще от 0 до 0,1, и предпочтительно от 0 до 0,05; причем анионный полимер имеет суммарный анионный заряд. Обычно плотность анионного заряда анионного полимера находится в интервале от 0,1 до 6,0 мэкв/г сухого полимера, подходяще от 0,5 до 5,0, и предпочтительно от 1,0 до 5,0.

Анионный полимер может вводиться в суспензию в количествах, которые могут варьироваться в зависимости, среди прочего, от типа сырья, содержания соли, типа солей, содержания наполнителя, типа наполнителя, точки введения и т.д. Обычно анионный полимер вводят в количестве, которое дает лучшее проклеивание, обезвоживание и удерживание, чем получается, когда при не обеспечении введения анионного полимера, вводится катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией. Анионный полимер обычно вводят в количестве не менее 0,001 мас.%, часто не менее 0,005 мас.%, по отношению к сухой пульпе, тогда как верхний предел обычно составляет 3,0 мас.% и подходяще 1,0 мас.%.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом настоящего изобретения катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, может предусматриваться как водная композиция, подходяще водный раствор, предпочтительно содержащий дополнительные катионные полимеры, например синтетические катионные полимеры, и полимеры, встречающиеся в природе. Подходящими синтетическими катионными полимерами являются виниловые полимеры, полученные аддитивной полимеризацией, такие как акриламидсодержащие полимеры или акрилатсодержащие полимеры. Другие синтетические катионные полимеры включают катионные конденсационные полимеры, подобные эпигалоидгидриновым полимерам, например полимерам, образованным взаимодействием алифатических аминов и эпихлоргидрина, полиамидаминным полимерам, полиэтилениминным полимерам. Предпочтительными природными катионными полимерами являются катионные полисахариды, в частности катионный крахмал и катионный крахмал с ароматическим замещением. Водный раствор предпочтительно содержит катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья в преобладающем количестве, т.е. не менее 50 мас.%, хотя эффекты присутствуют при значительно меньших количествах, снижаясь до количества не менее 10 мас.%. Другие катионные полимеры, упомянутые в данном абзаце, также могут быть введены отдельно.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом настоящего изобретения в суспензию вводят неорганические микродисперсные материалы, подобные анионным частицам, содержащим оксид кремния, поликремниевой кислоте и глинам смектитного типа. Неорганический анионный микродисперсный материал может вводиться в суспензию отдельно, или предпочтительно он содержится в водной композиции, также содержащей анионный полимер.

Кроме того, способ также может использоваться в получении бумаги и картона из целлюлозных суспензий, имеющих высокую проводимость. В таких случаях проводимость суспензии, которая обезвоживается на проволочной сетке, составляет обычно не менее 1,0 мСм/см, подходяще не менее 2,0 мСм/см и предпочтительно не менее 3,5 мСм/см. Проводимость может быть измерена стандартным оборудованием, таким как, например, прибором WTW LF 539, поставляемым фирмой Christian Berner. Указанные выше значения подходяще определяются измерением проводимости целлюлозной суспензии, которая подается или присутствует в напорном ящике бумагоделательной машины, или, альтернативно, измерением проводимости белой воды, полученной при обезвоживании суспензии. Высокие уровни проводимости означают высокие содержания солей (электролитов), которые могут быть обусловлены материалами, используемыми для образования сырья, различными добавками, вводимыми в сырье, свежей водой, подаваемой в способ, и т.д. Кроме того, содержание солей является обычно выше в способах, где белая вода интенсивно рециркулируется, что может привести к значительному накапливанию солей в воде, циркулирующей в способе.

Изобретение далее иллюстрируется в следующих примерах, которые, однако, не предназначены для его ограничения. Части и проценты относятся к массовым частям и мас.% по отношению к сухим волокнам соответственно, если не указано иное. Все соединения, вводимые при загрузке, рассчитываются как сухой материал, если не указано иное. В примерах хорошее удерживание показано при низком значении мутности в белой воде, т.е. мелочь и наполнитель, остаются в формованном листе. Значение мутности ниже 120 является приемлемым, а значение ниже 90 является в данной серии экспериментов, превосходным. Показатель обезвоживания также должен быть низким. Проклеивание бумаги определяют по углу смачивания капли воды на бумаге. Углы смачивания больше 80 градусов через 10 с указывают на хорошее проклеивание.

Пример 1

Используемой целлюлозной массой (при 3%) является 80:20 смесь крафт-целлюлозы из жесткой/мягкой древесины. В целлюлозную массу вводят измельченный наполнитель карбоната кальция ((GCC) (ИКК)) с концентрацией наполнителя 40% на сухое твердое вещество. Полученную композицию разбавляют до 0,3% перед введением дополнительных химических веществ. Химические добавки выражаются как % на сухое твердое вещество в композиции.

В данном примере используют две композиции: одну, имеющую низкую проводимость 500 мкСм/см (композиция I), другую, имеющую высокую проводимость 4,0 мкСм/см (композиция II). Проводимость регулируют добавлением сульфата натрия. В композиции вводят дисперсию, содержащую традиционное проклеивающее вещество димер сетена и 1% катионного крахмала. После указанных введений вводят либо 0,1% ароматического катионного полиакриламида, имеющего бензилдиметиламмониевые группы ((А-РАМ) (А-ПАМ)), либо 0,1% традиционного неароматического катионного полиакриламида ((С-РАМ) (Т-ПАМ)) перед введением либо 0,1% золя оксида кремния, либо 0,1% анионного полистиролсульфоната ((PSS)(ПСС)), имеющего средневесовую молекулярную массу 70000. Введенные количества соединений указаны в таблицах I и II. Характеристики удерживания и обезвоживания формованных композиций оценивают измерением времени обезвоживания с использованием динамического дренажного анализатора (ДДА-прибора). Более низкое значение в данном эксперименте означает лучшую эффективность обезвоживания. Удерживание оценивают измерением мутности белой воды нефелометром 156 от фирмы Novasin. Более низкое значение мутности означает более высокое удерживание твердых частиц в ДДА-приборе. Кроме того, проклеивание формованной, высушенной и отвержденной бумаги оценивают измерением угла смачивания воды через 10 с с использованием прибора для определения динамической абсорбции и угла смачивания (DAT) от фирмы Fibro Systems. Более высокое значение угла смачивания означает лучшую эффективность проклеивания.

Таблица I
Композиция II (высокая проводимость)
ЭкспериментКоличество введенного димера кетена (кг/тн сухой целлюлозной массы)Тип катионного полиакриламидаТип анионного звенаМутностьОбезво-живание (с)Угол сма-чивания через 10 с (градусы)
Контрольный*0,2 НетНет 3907,8Ниже 10
10,2 Т-ПАМЗоль оксида кремния 816,9229,6
20,2 А-ПАМПСС47 4,5444,6
30,3Т-РАМ Золь оксида кремния90 6,6480,8
40,3А-ПАМ ПСС434,47 84,6
50,4 Т-ПАМЗоль оксида кремния 906,77 89,9
60,4 А-ПАМПСС 474,4794,4
*Ни катионный полиакриламид, ни анионное соединение не вводится, другие условия являются такими же, как для экспериментов 1 и 2.

Как показано в таблице I, введение катионного винилового полимера, полученного аддитивной полимеризацией, содержащего ароматические звенья, и анионного винилового полимера, полученного аддитивной полимеризацией, значительно увеличивает не только обезвоживание и удерживание, но также эффективность проклеивания.

Таблица II
Композиция I (низкая проводимость)
ЭкспериментКоличество введенного димера кетена (кг/тн сухой целлюлозной массы)Тип катионного полиакриламидаТип анионного звенаМутностьОбезво-живание (с)Угол сма-чивания через 10 с (градусы)
Контрольный*0,3 НетНет 4205,6Ниже 35
10,3 Т-ПАМЗоль оксида кремния 1004,883,3
20,3 А-ПАМПСС76 3,587,8
*Ни катионный полиакриламид, ни анионное соединение не вводится, другие условия являются такими же, как для экспериментов 1 и 2.

Пример 2

Используют. такую же композицию, как в примере 1, однако в данном примере проводимость композиции корректируют до 400 мкСм/см.

Проклеивающую дисперсию, такую же, как в примере 1, вводят в композицию с последующим введением катионного крахмала. Дозировка для проклейки составляет 0,03% (рассчитанная как активный димер кетена на сухую композицию) и для катионного крахмала - 1,0%. После указанных введений вводят 0,1% ароматического катионного полиакриламида, имеющего бензилдиметиламмониевые группы, перед введением 0,07% анионного полистиролсульфоната, имеющего различную средневесовую молекулярную массу, как указано в таблице III, и анионного нафталинсульфоната соответственно. Введенные количества соединений указаны в таблице III. Характеристики удерживания и обезвоживания формованных композиций оценивают измерением времени обезвоживания с использованием ДДА-прибора. Удерживание оценивают измерением мутности белой воды нефелометром 156 от фирмы Novasin. Кроме того, проклеивание формованной, высушенной в отвержденной бумаги оценивают измерением угла смачивания воды через 10 с с использованием DAT-прибора.

Таблица III
ЭкспериментСредневесовая молекулярная масса анионного полимераМутность Обезвоживание (с)Угол смачивания через 10 с (градусы)
Контрольный * Нет125 5,4Ниже 30
180002 785,0591
220000 2754,95 94
3 35000156 4,8992,7
4750001 504,0388
5100000 1473,82 85
6 780000130 3,1769,2
1) полистиролсульфонат; 2) нафталинсульфонат.

*Ни катионный полиакриламид, ни анионное соединение не вводится, другие условия являются такими же, как для экспериментов 1-6.

Эксперименты 1-5 соответствуют настоящему изобретению, т.е. анионный полимер имеет средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до 100000. Как можно видеть из таблицы III, эффективность проклеивания значительно увеличивается, хотя в то же самое время характеристики мутности и обезвоживания являются высокими в отношении экспериментов 1-5 по сравнению с контрольным. Кроме того, при сравнении эксперимента 6 с экспериментами 1-5 (последние пять соответствуют изобретению) видно, что эффективность проклеивания является намного больше, хотя одновременно значение мутности еще указывает на хорошее удерживание. Кроме того, угол смачивания 69,2, как получено в эксперименте 6, является неприемлемой степенью проклеивания. Таким образом, общая характеристика экспериментов 1-5 в отношении удерживания, обезвоживания и несколько проклеивания ясно превосходит эксперимент 6.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения бумаги или картона, включающий получение суспензии, содержащей целлюлозные волокна и, по меньшей мере, проклеивающее вещество, взаимодействующее с целлюлозой, выбранное из группы, состоящей из кетеновых димеров и ангидридов кислот, обезвоживание указанной суспензии с формованием в результате листа бумаги, отличающийся тем, что в суспензию вводят катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, и анионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, имеющий средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 100000.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионный полимер имеет средневесовую молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 80000.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что анионный полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержит ароматические мономеры.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что ароматические мономеры имеют, по меньшей мере, одну сульфонатную группу.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионным полимером, полученным аддитивной полимеризацией, является полистиролсульфонат.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионный полимер вводят в суспензию в количестве от примерно 0,005 до примерно 1,0 мас.% по отношению к сухой целлюлозной массе.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, имеет средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, около 500000.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, получают из реакционной смеси, содержащей от примерно 1 до примерно 99 мол.% катионного мономера, имеющего ароматическую группу.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионный мономер, имеющий ароматическую группу, представлен формулой (I)

способ получения бумаги, патент № 2281994

в которой R1 представляет собой Н или СН3;

R2 и R3 представляют собой независимо друг от друга водород или алкильную группу, имеющую от 1 до 3 углеродных атомов;

A1 представляет собой О или NH;

B1 представляет собой алкиленовую группу, имеющую от 2 до 8 углеродных атомов;

Q представляет собой заместитель, содержащий ароматическую группу;

Х - представляет собой анионный противоион.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионный виниловый полимер, полученный аддитивной полимеризацией, содержащий ароматические звенья, вводят в количестве от 0,002 до 1,0 мас.% по отношению к сухой целлюлозной массе.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензия, содержащая целлюлозные волокна, имеет проводимость, по меньшей мере, 1,0 мСм/см.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2281994

patent-2281994.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс D21F11/00 Способы изготовления бумаги и картона непрерывной длины, а также мокрых полотен, используемых в производстве фибрового картона, на бумагоделательных машинах

Патенты РФ в классе D21F11/00:
проницаемый ремень для производства ткани, материи и нетканой продукции -  патент 2507334 (20.02.2014)
способ получения гигроскопической ваты и гигроскопическая вата -  патент 2495170 (10.10.2013)
гигроскопическая вата и способ ее получения -  патент 2494183 (27.09.2013)
устройство и способ изготовления полотна материала -  патент 2488654 (27.07.2013)
установка для соединения двух полос целлюлозной ваты с или без маркировки упомянутых полос -  патент 2478746 (10.04.2013)
способ производства пригодной для переработки минеральной бумаги -  патент 2476632 (27.02.2013)
структурирующая сетка для изготовления тонкого бумажного полотна и способ его изготовления -  патент 2471908 (10.01.2013)
регулируемая предварительная флокуляция наполнителя с применением двойной полимерной системы -  патент 2471033 (27.12.2012)
многослойная текстильная крепирующая ткань -  патент 2466234 (10.11.2012)
способ получения универсальной кислотно-основной индикаторной бумаги -  патент 2464368 (20.10.2012)

Класс D21H21/16 проклеивающие или водоотталкивающие агенты

Патенты РФ в классе D21H21/16:
улучшенная поверхностная проклейка бумаги -  патент 2521636 (10.07.2014)
регистрирующий лист с улучшенным качеством печати при низких уровнях добавок -  патент 2517511 (27.05.2014)
композиция для покрытия печатной бумаги -  патент 2509184 (10.03.2014)
связующее для производства бумаги и картона -  патент 2502840 (27.12.2013)
способ получения бумажной массы -  патент 2499094 (20.11.2013)
усовершенствованные композиции для оптического отбеливания -  патент 2495973 (20.10.2013)
усовершенствованные композиции для оптического отбеливания -  патент 2495972 (20.10.2013)
добавки для проклейки бумаги, способы получения и применение указанных добавок -  патент 2487870 (20.07.2013)
упаковочный ламинат -  патент 2455169 (10.07.2012)
бумажные основы с повышенной проклейкой поверхности и низкой проклейкой полотна, обладающие высокой стабильностью размеров -  патент 2449070 (27.04.2012)

Класс D21H21/10 удерживающие агенты или улучшающие осушение

Класс D21H17/42 анионные

Класс D21H17/44 катионные

Класс D21H17/00 Неволокнистый материал, вводимый в массу, отличающийся составом; материал для пропитки бумаги, отличающийся составом

Патенты РФ в классе D21H17/00:
тонкодисперсные, содержащие крахмал дисперсии полимеров, способ их получения и их применение в качестве средств проклейки при изготовлении бумаги -  патент 2523533 (20.07.2014)
способ обработки бумаги с поверхности -  патент 2522612 (20.07.2014)
гетерогенная смесь полимеров и способ увеличения содержания наполнителя в листе бумаги или картона с ее использованием (варианты) -  патент 2521590 (27.06.2014)
способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью, использующий слабую кислоту, конечные продукты и их применение -  патент 2520452 (27.06.2014)
состав, содержащий катионный трехвалентный металл и разрыхлитель, и способы их изготовления и использования для улучшения качества рыхлой целлюлозы -  патент 2520433 (27.06.2014)
применение полиэтилениминов как добавки в водных суспензиях материалов, включающих карбонат кальция -  патент 2519459 (10.06.2014)
способ получения карбоната кальция с подвергнутой реакционной обработке поверхностью и его применение -  патент 2519037 (10.06.2014)
регистрирующий лист с улучшенным качеством печати при низких уровнях добавок -  патент 2517511 (27.05.2014)
композиция для проклейки бумаги -  патент 2511385 (10.04.2014)
дезинфицирующая влажная салфетка -  патент 2510988 (10.04.2014)

Наверх