EA024237B1 - Способ химической обработки крахмала для применения в листах бумаги - Google Patents

Abstract

Задачей настоящего изобретения является увеличение удержания крахмала в листе бумаги для того, чтобы снизить производственные затраты и улучшить физические характеристики бумаги. С этой целью предложено добавление трехвалентных катионных солей в суспензию или в процессе получения крахмала в виде порошка, или путем смешивания части трехвалентных солей в виде порошка с крахмалом в виде порошка, растворение вышеназванных солей в суспензии таким образом, чтобы они растворялись при распределении суспензии в процессе получения листа бумаги. Органические полимеры, такие как полиакриламиды, поливиниламиды и полидадмаки, можно применять в дополнение к вышеназванным солям.

Description

Настоящее изобретение относится к способу, который был разработан, в частности, для химической обработки крахмала, предназначенного для нанесения на лист бумаги при помощи пульверизатора.

Задачей изобретения является повышение удержания крахмала на листе бумаги, а также создание новых ионных связей между волокнами с целью снижения затрат на производство и улучшения физических характеристик бумаги.

Уровень техники

Практическое значение настоящего изобретения заключается в том, что была показана эффективность процесса флокуляции суспензии крахмала, задачу повышения которой в течение длительного времени не удавалось решить сколько-нибудь эффективным и надежным способом. Об этом свидетельствует отсутствие практической реализации на рынке. Было проведено множество испытаний, но либо вследствие закупоривания сопла пульверизатора, либо в связи с недостаточной эффективностью, вызванной другими причинами, результаты и способы обработки не были приняты.

До настоящего времени применяли продукты, включающие катионные полиакриламиды, полиамиды, полидиаллилдиметиламмонийхлориды (ро1уОАЭМАС, полиДАДМАК), полиэтиленимины, полиимины, поливиниламины и их смеси, а также анионные полиакриамиды, однако их применение не привело к достижению положительных результатов.

Описание изобретения

Способ химической обработки крахмала, предложенный в настоящем изобретении, полностью устраняет вышеупомянутые недостатки и обеспечивает удерживание крахмала на листе бумаги в диапазоне от 20 до 50% в зависимости от пористости листа, а также всасывающего давления отсасывающего ящика.

В частности, для достижения этой цели способ включает применение трех- и/или двухвалентных неорганических катионных солей и, возможно, катионных органических полимеров, которые вводят в любой вид крахмала, который наносят на поверхность в виде суспензии путем распыления его на лист бумаги с целью соединения различных слоев бумаги и/или улучшения физических характеристик листа.

Описанный способ проводят путем перемешивания при комнатной температуре в водной фазе, которую можно без наблюдаемых различий вводить в суспензию или непосредственно в порошковый крахмал, полученный на том же производстве, с трехвалентными неорганическими солями, находящимися в виде твердых веществ.

В результате указанного нанесения частицы различных размеров группируются вместе и увеличивают размеры частиц крахмала, что, таким образом, увеличивает удержание крахмала на листе и, в свою очередь, создает прочные химические связи между волокнами.

Используемые органические полимеры могут представлять собой полиакриламиды, поливиниламиды, полидадмаки и полиамины.

Вариант реализации настоящего изобретения

Как отмечено выше, продукт, который будет применяться в суспензии или непосредственно в крахмале в процессе получения листа бумаги, может состоять исключительно из трехвалентных солей, или он может дополнительно содержать смесь полидадмаков, полиакриламидов и поливиниламида, доля всех этих компонентов может составлять от 0,1 до 50% от общей массы смеси.

Эта композиция взаимодействует с природным крахмалом, объединяя различные частицы крахмала независимо от их размера, а также она взаимодействует с целлюлозными волокнами, что приводит к увеличению количества связей между ними и образованию более прочных связей.

Вследствие ионной природы трехвалентных неорганических катионных солей и взаимного расположения молекул, указанные соли обладают сродством к частицам крахмала любого вида и реагируют с природным крахмалом, который является слабоанионным. Указанная реакция приводит к объединению необходимого количества частиц для компенсации катионного заряда трехвалентного иона соответствующей соли. Группа частиц, полученная таким образом, ведет себя подобно одной частице с размером, превышающим размер исходной частицы до 4 раз.

В связи с тем, что в одном и том же образце крахмала присутствуют частицы различных размеров, отмечено, что трехвалентные соли являются более реакционноспособными по отношению к более мелким частицам крахмала, благодаря распределению заряда и удельной поверхности, что приходит к улучшенному объединению более мелких частиц, представленных на кривой распределения, при этом размер крупных частиц практически не изменяется из-за их меньшей реакционной способности. Это явление вызывает изменение кривой распределения частиц, делая кривую более ограниченной, т.е. увеличивает количество крупных частиц и, в целом, увеличивает их размер.

Увеличение размера частиц крахмала, который находится в виде суспензии в воде, полученного из внешней системы снабжения или непосредственно в производственной системе, способствует сохранению большего количества крахмала после частичного или полного нанесения на образованную поверхность листа бумаги, улучшению его характеристик и, тем самым, улучшенному объединению нескольких слоев бумаги, улучшению физико-механических характеристик листа и к снижению содержания крахмала в производственных водах. Обработка приводит к уменьшению расхода крахмала, а также содержания примесей в производственных и сточных водах.

- 1 024237

В качестве примера ΑΡίδΟ.-ι);,. А1С1₃ или аналогичные соли, описанные выше, в количестве от 0,05 до 10% можно применять в сухом крахмале, таким образом, трехвалентные ионы после диссоциации неорганической соли взаимодействуют с частицами крахмала, объединяя некоторые из них друг с другом. Эти соли имеют более высокое сродство к частицам крахмала меньшего размера. В зависимости от типа крахмала эти две соли применяют отдельно или в комбинации друг с другом, что приводит к достижению хороших результатов.

Очевидно, что в зависимости от типа крахмала необходимо применять трехвалентные соли, которые действуют также, но с некоторыми отличиями, которые способствуют, в совокупности, действию вышеупомянутых солей. Этими солями являются РеС1₃, Ре₂(8О₄)₃, и их применяют в диапазоне от 0,05 до 10% в сухом крахмале. Эти соли имеют большее сродство к частицам крахмала средне-большого размера, которое позволяет пропорционально увеличивать общий размер обрабатываемых частиц крахмала.

Даже если лист уже сформирован, в связи с тем, что он по-прежнему имеет по меньшей мере 70% влажность, образующие его волокна находятся в оптимальном состоянии для создания связей между ними, органическими и неорганическими агентами и ОН-группами, полученными под действием температуры осушителей, при которых возможно спекание полисахарида.

Таким образом, поскольку в нормальных условиях волокна также начинают образовывать водородные связи друг с другом, то при взаимодействии с катионными органическими полимерами между катионным полимером и анионными волокнами происходит ионная реакция с образованием более сильных ионных связей, чем естественно образующиеся водородные связи. Это явление обеспечивает лучшие физические характеристики листа бумаги.

В настоящем изобретении изучали композиции различных катионных органических полимеров, который поддерживает баланс заряда, а также механизм взаимодействия каждого из них с волокнами.

Во-первых, применяют катионный полиакриламид со средне-низкой молекулярной массой с содержанием в диапазоне от 0,1 до 20% в расчете на массу сухого крахмала. Этот полиакриламид применяют для небольшого увеличения группы частиц крахмала, ранее взаимодействовавшего с различными трехвалентными солями, и полиакриламид, в свою очередь, высвобождает свободные катионные радикалы, которые взаимодействуют с целлюлозным волокном, когда крахмал наносят на поверхность или в массу.

В композиции также присутствуют органические полимеры, такие как полиамины, поливиниламиды и полидадмаки, каждый из которых применяют в диапазоне от 0,1 до 30% в расчете на массу сухого крахмала. Эти три вида полимеров отвечают за взаимодействие с целлюлозными волокнами для образования более сильных ионных связей по сравнению с водородными связями, а также для увеличения количества сшитых волокон, в том случае, если крахмал наносят в массу или на поверхность и если сохраняется возможность удаления волокон в промывочные или в сточные воды.

В соответствии с вышесказанным способ получения листа бумаги с добавлением продукта, который предназначен для лабораторных исследований, представлен далее.

Получалют раствор бумажной массы. Обычная концентрация составляет 20 г/л целлюлозы. Для этого взвешивают необходимое количество целлюлозы, разрезают на маленькие кусочки и разбавляют в желаемом объеме воды. Оба компонента вводят в размольный станок и отбивают в течение 15 мин. Затем этот раствор целлюлозы разбавляют до 10 г/л (если конкретно не указана концентрация целлюлозы).

Объем целлюлозы, необходимый для получения листа желаемого веса, отбирают при помощи мерного цилиндра и переносят в широкий 1 л мерный цилиндр. Целлюлозу переносят из одного мерного цилиндра в другой от 8 до 10 раз.

Затем лист получают в устройстве для формования листов. Для этого устройство для формования листов заполняют водой до определенного уровня (который всегда одинаков для всех листов) и добавляют раствор целлюлозы. Раствор перемешивают до получения однородной массы и откачивают воду из устройства для формования листов. Поддерживают вакуум до прекращения выделения воды.

В устройство для формования листов распыляют объем исследуемого раствора и снова используют вакуум. Затем лист дополнительно очищают при помощи фильтровальной бумаги.

После получения листа на него размещают алюминиевую пластину, размещают его между двумя пластинами и прессуют, при этом всегда прикладывают одинаковую силу. После прессования лист помещают в печь для сушки при 105°С в течение 15 мин. После сушки лист вынимают из печи и оставляют охлаждаться. После этого лист готов для проведения подходящих исследований.

Claims (9)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ химической обработки крахмала для применения в листах бумаги, включающий стадии смешивания крахмала с добавкой, содержащей трехвалентные катионные соли; и распыления суспензии, содержащей крахмал и добавку, на лист бумаги, имеющий влажность по меньшей мере 70%.
2. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что стадия смешивания крахмала с добавкой, содержащей трехвалентные катионные соли, включает введение трехвалентных катионных солей в суспензию крахмала и перемешивание при комнатной температуре и в водной фазе.

   - 2 024237
3. 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что стадия смешивания крахмала с добавкой, содержащей трехвалентные катионные соли, включает введение трехвалентных катионных солей, находящихся в виде твердых веществ, в порошковый крахмал.
4. 4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что трехвалентные катионные соли содержат А1₂(§О₄)₃ или А1С1₃ в количестве от 0,05 до 10% относительно массы сухого крахмала.
5. 5. Способ по п.3, характеризующийся тем, что трехвалентные катионные соли содержат Ре₂(8О₄)₃ или РеС1₃ в количестве от 0,05 до 10% относительно массы сухого крахмала.
6. 6. Способ по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что добавка дополнительно содержит органические полимеры.
7. 7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что органические полимеры включают полиакриламид, поливиниламид, полидадмак и полиамин.
8. 8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что полиакриламид содержится в количестве от 0,1 до 20% относительно массы сухого крахмала.
9. 9. Способ по п.7, характеризующийся тем, что поливиниламид, полидадмак и полиамин содержатся в количестве от 0,1 до 30% относительно массы сухого крахмала.