RU2412296C1 - Method for production of paper mass - Google Patents

Abstract

FIELD: textile, paper.

SUBSTANCE: method includes dissolution of cellulose and its grinding down to specified extent of grinding. Preparation of the first dispersion with application of return water, containing fibres of microcrystal cellulose, produced by its grinding in mixture with titanium dioxide and calcium hydroxide in specified amount. The second dispersion is prepared from cellulose fibres with application of return water. Then the first suspension is mixed with the second, and produced mixture is treated with carbon dioxide. In case of this treatment calcium hydroxide under action of carbon dioxide results in production of chemically deposited chalk and production of paper mass at specified ratio of components. Grinding of microcrystalline cellulose in mixture with titanium dioxide and calcium hydroxide is carried out in vibration mill with provision of impact and wear effect at mixture.

EFFECT: increased extent of fillers retention in paper, improvement of its printing properties, provision of possibility to vary bulk and porosity of paper, provision of possibility to use fully closed cycle of return water.

1 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к производству бумаги различного назначения с использованием нанофибриллированной целлюлозы, модифицированной наноразмерными частицами пигментов, и может использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности.The invention relates to the production of paper for various purposes using nanofibrillated cellulose modified with nanosized pigment particles, and can be used in the pulp and paper industry.

Известен способ производства бумаги с использованием в качестве наполнителя осажденного карбоната кальция, частицы которого имеют средний диаметр 1,5 мкм, белизну 95,8-97,0% и удельную поверхность 20-30 м³/г. Наполнитель в волокнистую массу вводят в виде дисперсии 27-33%-ной концентрации (US, 6887351, МПК D21H 23/12, опубл. 03.05.2005 г.). Введение в бумажную массу осажденного карбоната кальция с указанными характеристиками дает возможность регулировать пористость бумаги, повышает ее белизну, улучшает печатные свойства, усиливает светорассеивание. Однако при введении готового наполнителя в волокнистую массу с получением бумагообразующей суспензии, не содержащей удерживающих веществ, степень удержания его в полотне бумаги при его формовании на сетке бумагоделательной машины (БДМ) низкая. При накоплении наполнителя в оборотной воде его количество в сформованном полотне увеличивается и при той же самой низкой степени удержания. При достижении заданного содержания наполнителя, например, в высокозольной бумаге концентрация его в оборотной воде достигает непропорционально высокого уровня.A known method of paper production using precipitated calcium carbonate as a filler, the particles of which have an average diameter of 1.5 μm, a whiteness of 95.8-97.0% and a specific surface area of 20-30 m ³ / g The filler in the pulp is introduced in the form of a dispersion of 27-33% concentration (US, 6887351, IPC D21H 23/12, publ. 03.05.2005). The introduction of precipitated calcium carbonate with the specified characteristics into the paper pulp makes it possible to control the porosity of the paper, increase its whiteness, improve printing properties, and enhance light scattering. However, when the finished filler is introduced into the pulp to produce a paper-forming slurry that does not contain retention agents, its degree of retention in the paper web when it is formed on a paper machine machine (PM) is low. When the filler accumulates in the circulating water, its amount in the molded web increases even at the same low retention rate. Upon reaching the specified filler content, for example, in high-ash paper, its concentration in recycled water reaches a disproportionately high level.

Известны также вибрационная мельница (RU, заявка №2005129753, МПК В02С 19/00 от 27.03.2007) и технология обработки в ней смеси TiO₂ и микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) в условиях сочетания ударного и истирающего воздействия на смесь. Обсуждена возможность использования полученного с использованием мельницы материала в качестве наполнителя бумаги, указаны некоторые характеристики опытных отливок бумаги (ж-л «Вестник» Национального технического университета, ХТУ, г.Харьков, №38 с.7-11, 2008 г.), однако сведения о зольности бумаги, степени удержания в отливке наполнителей - частиц МКЦ и TiO₂ - не приводятся.Also known are a vibration mill (RU, application No. 2005129753, IPC В02С 19/00 dated 03/27/2007) and a technology for processing a mixture of TiO ₂ and microcrystalline cellulose (MCC) in it under conditions of a combination of impact and abrasion on the mixture. The possibility of using the material obtained using a mill as a paper filler was discussed, some characteristics of experimental paper castings are indicated (journal Vestnik of the National Technical University, KhTU, Kharkov, No. 38, pp. 7-11, 2008), however information on the ash content of the paper, the degree of retention in the casting of fillers - particles of MCC and TiO ₂ - are not given.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является способ приготовления пигментных препаратов и их использования для приготовления бумажной массы и, соответственно, бумаги (US, №6579410, МПК D21C 9/00, D21H 17/64, опубл. 17.06.2003 г.). Этот способ включает приготовление дисперсии, содержащей совокупность длинных и мелких волокон при их соотношении, в мас.ч. от 89:20 до 47:53, мелкодисперсного TiO₂ и гидроксида кальция, обработку дисперсии диоксидом углерода с получением в ней химически осажденного СаСО₃. В процессе ее приготовления можно использовать оборотную воду. В результате получают композиционный пигмент, состоящий из целлюлозных волокон, TiO₂ и СаСО₃, причем TiO₂, по утверждению авторов, равномерно распределен и прочно закреплен в матрице из СаСО₃ и волокон. Соотношение волокно/TiO₂/CaCO₃ в мас.ч. по примерам использования способа может быть от 50/5/45 до 10/55/35. В этих диапазонах образование агломератов из частиц TiO₂ и/или СаСО₃ не наблюдалось в дисперсии даже при высоком содержании этих компонентов.The closest in technical essence and purpose to the present invention is a method for the preparation of pigment preparations and their use for the preparation of paper pulp and, accordingly, paper (US, No. 6579410, IPC D21C 9/00, D21H 17/64, publ. June 17, 2003 g .). This method includes the preparation of a dispersion containing a combination of long and small fibers at their ratio, in parts by weight from 89:20 to 47:53, finely divided TiO ₂ and calcium hydroxide, processing the dispersion with carbon dioxide to obtain chemically precipitated CaCO ₃ in it. In the process of its preparation, you can use recycled water. The result is a composite pigment consisting of cellulose fibers, TiO ₂ and CaCO ₃ , and TiO ₂ , according to the authors, is evenly distributed and firmly fixed in a matrix of CaCO ₃ and fibers. The ratio of fiber / TiO ₂ / CaCO ₃ in parts by weight for examples of the use of the method can be from 50/5/45 to 10/55/35. In these ranges, the formation of agglomerates from particles of TiO ₂ and / or CaCO _{3 was} not observed in the dispersion even at a high content of these components.

При использовании указанного материала в качестве наполнителя в бумажной массе его в сухом или влажном виде смешивают в нужной пропорции с дисперсией размолотых до заданной степени помола целлюлозных волокон и из этой массы с использованием необходимых для удержания наполнителя добавок формуют бумажное полотно.When using this material as a filler in a paper pulp, it is mixed in a dry or wet form with the desired proportion with a dispersion of pulp fibers milled to a predetermined degree of grinding and a paper web is formed from this pulp using the additives necessary to hold the filler.

В одном из примеров в описании способа по прототипу была изготовлена бумага с использованием композиционного наполнителя с соотношением в масс.ч. волокно/TiO₂/СаСО₃=50/5/45. Количество наполнителя, добавленного в волокнистую дисперсию, обеспечило зольность бумаги 8,1%. Были определены степень «первичного» удержания TiO₂ при изготовлении этой бумаги (80%) и, для сравнения, степень удержания TiO₂ при изготовлении бумаги с использованием в качестве наполнителя только TiO₂ (33%). Термином «первичное» удержание мы называем удержание, например, выраженное в граммах наполнителя на грамм волокна, измеренное при получении бумажных отливок на листоотливной установке, то есть без добавления в бумажную массу оборотной воды с содержащимися в ней диспергированными и растворенными веществами.In one example, in the description of the method according to the prototype, paper was made using a composite filler with a ratio in parts by weight of fiber / TiO ₂ / CaCO ₃ = 50/5/45. The amount of filler added to the fibrous dispersion ensured an ash content of 8.1%. The degree of “primary” retention of TiO ₂ in the manufacture of this paper (80%) and, for comparison, the degree of retention of TiO ₂ in the manufacture of paper using only TiO ₂ as a filler (33%) were determined. We refer to the term “primary” retention as retention, for example, expressed in grams of filler per gram of fiber, measured upon receipt of paper castings in a sheet-blowing plant, that is, without adding circulating water to the paper pulp containing the dispersed and dissolved substances contained therein.

Авторы разницу в значениях степени удержания TiO₂ связывают с прочным его закреплением в матрице композиционного наполнителя. В этой связи следует отметить следующее. Нужно различать удержание частиц наполнителя, обусловленное прочностью его закрепления на волокнах целлюлозы какими-то силами, например межмолекулярными силами взаимодействия (дисперсионными силами стяжения), которые называют силами Ван-дер Вальса, удержание, обусловленное наличием плотного фильтрующего слоя, образующегося при принудительном обезвоживании массы на сетке БДМ, удержание, обусловленное действием веществ, вводимых в бумажную массу специально для удержания наполнителя, и, наконец, удержание, обусловленное двумя факторами или более из указанных. Однако, если речь идет о повышении степени удержания именно за счет повышения прочности закрепления частиц наполнителя или наполнителей на поверхности целлюлозных волокон благодаря каким-то техническим приемам, нужно измерять степень удержания, в максимальной мере исключив влияние на нее всех остальных факторов. Поэтому вывод авторов способа по прототипу не совсем корректен, поскольку в составе бумагообразующей массы было использовано катионное вещество, предназначенное именно для удержания наполнителя. Как показали приведенные далее результаты наших испытаний композиционных наполнителей, полученных по прототипу, степень первичного удержания минеральных компонентов пигмента и мелких волокон недостаточно высока.The authors associate the difference in the values of the degree of retention of TiO ₂ with its strong fixation in the matrix of the composite filler. In this regard, the following should be noted. It is necessary to distinguish between the retention of filler particles due to the strength of its attachment to the cellulose fibers by some forces, for example, intermolecular forces of interaction (dispersion tensile forces), which are called Van der Wals forces, retention due to the presence of a dense filter layer formed during forced dehydration of the mass on BDM grid, retention due to the action of substances introduced into the paper pulp specifically to retain the filler, and finally retention due to two factors and or more of these. However, when it comes to increasing the degree of retention precisely by increasing the strength of the fastening of the filler particles or fillers on the surface of cellulose fibers due to some technical methods, it is necessary to measure the degree of retention, to the maximum extent excluding the influence of all other factors on it. Therefore, the conclusion of the authors of the method according to the prototype is not entirely correct, since a cationic substance was used specifically for holding the filler in the paper-forming mass. As shown below, the results of our tests of composite fillers obtained by the prototype, the degree of primary retention of the mineral components of the pigment and small fibers is not high enough.

Новым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение степени удержания наполнителей в бумаге, улучшение ее печатных свойств, обеспечение возможности варьировать пухлость и пористость бумаги, обеспечение возможности использования полностью замкнутого цикла по оборотной воде.A new technical result of the invention is to increase the degree of retention of fillers in paper, improve its printing properties, provide the ability to vary the swelling and porosity of the paper, making it possible to use a completely closed cycle in recycled water.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения бумажной массы, включающем роспуск целлюлозы, ее размол до заданной степени помола, приготовление с использованием оборотной воды первой дисперсии, содержащей мелкие целлюлозные волокна, пигментный диоксид титана и гидроксид кальция, последующую обработку гидроксида кальция диоксидом углерода с образованием химически осажденного мела, приготовление второй водной дисперсии волокон целлюлозы, смешение дисперсий, согласно изобретению, в качестве мелких целлюлозных волокон в первой дисперсии используют волокна микрокристаллической целлюлозы, полученные ее измельчением в смеси с диоксидом титана и гидроксидом кальция в заданном их количестве, при этом вторую дисперсию готовят с использованием оборотной воды, первую дисперсию смешивают со второй, обработку гидроксида кальция диоксидом углерода проводят в смеси дисперсий и получают бумажную массу со следующим соотношением компонентов, в мас.ч.:This result is achieved by the fact that in the method of producing paper pulp, including pulp dissolution, its grinding to a predetermined degree of grinding, preparation using the first dispersion containing recycled water containing fine cellulose fibers, pigment titanium dioxide and calcium hydroxide, subsequent processing of calcium hydroxide with carbon dioxide the formation of chemically precipitated chalk, the preparation of a second aqueous dispersion of cellulose fibers, mixing the dispersions according to the invention as fine cellulose fibers in the first dispersion uses microcrystalline cellulose fibers obtained by grinding it in a mixture with titanium dioxide and calcium hydroxide in a predetermined amount, while the second dispersion is prepared using recycled water, the first dispersion is mixed with the second, the treatment of calcium hydroxide with carbon dioxide is carried out in a mixture of dispersions and get paper pulp with the following ratio of components, in parts by weight:

бумагообразующего целлюлозного волокнаpaper-forming cellulose fiber 100one hundred микрокристаллической целлюлозыmicrocrystalline cellulose 5-105-10 диоксида титанаtitanium dioxide 3-63-6 химически осажденного мелаchemically precipitated chalk 6-126-12

Измельчение микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) в смеси с диоксидом титана (TiO₂) и гидроксидом кальция (Са(ОН)₂) целесообразно осуществлять в вибрационной мельнице с обеспечением ударного и истирающего воздействия на смесь.The grinding of microcrystalline cellulose (MCC) in a mixture with titanium dioxide (TiO ₂ ) and calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ) is expediently carried out in a vibration mill with impact and abrasion effects on the mixture.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. В вибрационную мельницу, обеспечивающую сочетание ударного и истирающего воздействий на обрабатываемый материал, подают в заданных количествах МКЦ, TiO₂ и Са(ОН)₂. В мельнице МКЦ и Са(ОН)₂ измельчаются, частицы и фибриллы МКЦ благодаря различным силам взаимодействия, в частности дисперсионным силам стяжения, электростатическим силам притяжения, обволакиваются несколькими слоями смеси TiO₂ и Са(ОН)₂. На выходе из мельницы получают массу, практически не содержащую свободных частиц и фибрилл МКЦ. Ее подают в смеситель вместе с оборотной водой в заданном их массовом соотношении, перемешивают и получают первую дисперсию с концентрацией сухих веществ 10-30%. При перемешивании массы с водой частицы диоксида титана в большей своей части и все частицы гидроксида кальция смываются и оказываются в водной фазе в свободном состоянии. Однако некоторое количество частиц диоксида титана остается связанными с поверхностью частиц МКЦ и удерживаются на них во всех последующих операциях получения бумаги. Такие частицы можно назвать модифицированными.The proposed method is as follows. In a vibrating mill that provides a combination of impact and abrasion on the processed material, MCC, TiO ₂ and Ca (OH) ₂ are supplied in predetermined quantities. In the mill, MCC and Ca (OH) _{2 are} crushed, particles and fibrils of MCC due to various interaction forces, in particular dispersion tensile forces, electrostatic attractive forces, are enveloped in several layers of a mixture of TiO ₂ and Ca (OH) ₂ . At the exit from the mill, a mass is obtained that is practically free of free particles and MCC fibrils. It is fed into the mixer together with circulating water in a predetermined mass ratio, mixed and the first dispersion is obtained with a solids concentration of 10-30%. When the mass is mixed with water, the particles of titanium dioxide for the most part and all particles of calcium hydroxide are washed off and end up in the aqueous phase in a free state. However, a certain amount of titanium dioxide particles remains bound to the surface of the MCC particles and is retained on them in all subsequent paper-making operations. Such particles can be called modified.

В установившемся непрерывном процессе производства бумаги при получении первой дисперсии используют оборотную воду с БДМ.In the steady-state continuous process of paper production, when receiving the first dispersion, recycled water with PM is used.

Готовят также вторую дисперсию. Целлюлозу распускают, размалывают до заданной степени помола, доводят концентрацию массы до 4-5% содержания волокон. В этих операциях в установившемся процессе изготовления бумаги также используют оборотную воду.A second dispersion is also prepared. The cellulose is dissolved, milled to a predetermined degree of grinding, the mass concentration is adjusted to 4-5% fiber content. In these operations, recycled water is also used in the steady papermaking process.

Далее эту дисперсию смешивают в заданной пропорции с первой дисперсией, смесь обрабатывают диоксидом углерода путем его барботирования в массу до полного преобразования Са(ОН)₂ в СаСО₃.Next, this dispersion is mixed in a predetermined proportion with the first dispersion, the mixture is treated with carbon dioxide by bubbling it into mass until Ca (OH) ₂ is completely converted to CaCO ₃ .

Образующиеся в этом процессе наночастицы СаСО₃ обладают высокой способностью к взаимодействию с частицами TiO₂, МКЦ и целлюлозными волокнами связываются с ними. Волокна МКЦ и натуральной целлюлозы со связанными с ними в результате какой-либо обработки частицами TiO₂ и СаСО₃ также можно назвать модифицированными волокнами. В результате такого взаимодействия может происходить образование пространственных структур типа кластеров, включающих частицы наполнителей и модифицированные волокна целлюлозы и поэтому обладающих высокой бумагообразующей способностью при высокой степени удержания компонентов массы.The CaCO ₃ nanoparticles formed in this process have a high ability to interact with TiO ₂ particles, MCC, and cellulose fibers bind to them. Fibers of MCC and natural cellulose with TiO ₂ and CaCO ₃ particles bound to them as a result of any treatment can also be called modified fibers. As a result of this interaction, the formation of spatial structures such as clusters, including filler particles and modified cellulose fibers, and therefore having a high paper-forming ability with a high degree of retention of the components of the mass.

Проверку эффективности предлагаемого способа осуществляют без использования удерживающих добавок следующим образом. Целлюлозу распускают, размалывают до степени помола волокон 37°ШР. Готовят бумагообразующие дисперсии с различными составом и содержанием компонентов. Из навесок дисперсий формуют на сетке №28 отливки. Концентрация подаваемой на отливку массы по сухим веществам 0,11-0,13%. Содержание целлюлозных волокон в каждой навеске 1,2 г. Массу на сетке сначала обезвоживают под действием силы тяжести, затем под давлением до сухости отливки 20-23%. Отливки высушивают при 95°С. Фильтраты отстаивают до полного осаждения. Осадки используют при имитации возврата оборотной воды в процесс приготовления бумажной массы или высушивают для определения количества уноса компонентов при обезвоживании отливок.The effectiveness of the proposed method is carried out without the use of retention additives as follows. The cellulose is dissolved, milled to a degree of grinding of fibers of 37 ° SH. Prepare paper-forming dispersions with different composition and content of components. Castings of dispersions are formed on casting No. 28 mesh. The concentration of dry matter fed to the casting is 0.11-0.13%. The content of cellulose fibers in each sample is 1.2 g. The mass on the mesh is first dehydrated by gravity, then under pressure until the casting is dry, 20-23%. The castings are dried at 95 ° C. The filtrates are left to stand until complete precipitation. Precipitation is used to simulate the return of recycled water to the process of preparing paper pulp or dried to determine the amount of entrainment of components during dehydration of the castings.

При получении отливки из дисперсии целлюлозных волокон (ЦВ) определяют массу потерь (уноса в фильтрат) мелких волокон. Унос составляет 7,1% от массы волокон в навеске.Upon receipt of the casting from a dispersion of cellulose fibers (CV), a mass of losses (entrainment to the filtrate) of small fibers is determined. The ablation is 7.1% of the mass of fibers in the sample.

При получении отливки из дисперсии смеси ЦВ и МКЦ (ЦВ/МКЦ=100/10) унос составляет 8,0% от общей массы сухих веществ.Upon receipt of casting from a dispersion of a mixture of CV and MCC (CV / MCC = 100/10), the ablation is 8.0% of the total mass of solids.

При испытании дисперсии смеси ЦВ и TiO₂ (ЦВ/TiO₂=100/15) унос мелких волокон и TiO₂ составляет в расчете на TiO₂, 78%, степень удержания равна, соответственно, 22%. Твердые вещества в фильтрате - это смесь свободных частиц TiO₂ (87-90% от его количества в фильтрате) и мелких волокон, в некоторой мере модифицированных частицами TiO₂. Для полного осветления фильтрата необходимы 10-12 час.When testing the dispersion of a mixture of CV and TiO ₂ (CV / TiO ₂ = 100/15), the entrainment of small fibers and TiO ₂ is calculated as TiO ₂ , 78%, the retention rate is 22%, respectively. Solids in the filtrate are a mixture of free TiO ₂ particles (87-90% of its amount in the filtrate) and small fibers, to some extent modified with TiO ₂ particles. For complete clarification of the filtrate, 10-12 hours are required.

При получении отливки из дисперсии смеси ЦВ, МКЦ и TiO₂, состав в мас.ч. (ЦВ/МКЦ/TiO₂=100/10/15), общий унос составляет 19,45 ч, или 15,56% в расчете на сумму сухих веществ в навеске, унос TiO₂ составляет 11,1 ч, или 74% от массы TiO₂. Удержание собственно TiO₂ в отливке - 26%. Основная масса сухих веществ в фильтрате - это свободные частицы TiO₂. Для полного осветления фильтрата необходимы 10-12 час.Upon receipt of castings from a dispersion of a mixture of CV, MCC and TiO ₂ , the composition in parts by weight of (CV / MCC / TiO ₂ = 100/10/15), the total ablation is 19.45 hours, or 15.56% based on the amount of solids in the sample, the ablation of TiO ₂ is 11.1 hours, or 74% of mass of TiO ₂ . The retention of TiO _{2 itself} in the casting is 26%. The bulk of solids in the filtrate is free TiO ₂ particles. For complete clarification of the filtrate, 10-12 hours are required.

Для испытания бумажной массы по прототипу, но без использования удерживающих веществ, готовят дисперсию состава ЦВ/TiO₂/Ca(OH)₂, обрабатывают ее диоксидом углерода и получают дисперсию с соотношением мас.ч. и компонентов ЦВ/TiO₂/СаСО₃=100/50/50. Это одна из стадий приготовления бумажной массы. Из этой дисперсии готовят отливку. Степень удержания TiO₂ и СаСО₃ (в сумме) равна 44%, унос, соответственно, равен 56%. В фильтрате количество мелких модифицированных волокон составляет не более 30% от массы его сухих веществ. Остальная часть - это свободные частицы TiO₂ и СаСО₃.To test the pulp of the prototype, but without the use of restraints, prepare a dispersion of the composition CV / TiO ₂ / Ca (OH) ₂ , process it with carbon dioxide and obtain a dispersion with a ratio of parts by weight and components CV / TiO ₂ / CaCO ₃ = 100/50/50. This is one of the stages of preparation of paper pulp. A casting is prepared from this dispersion. The degree of retention of TiO ₂ and CaCO ₃ (in total) is 44%, ablation, respectively, is 56%. In the filtrate, the amount of small modified fibers is not more than 30% by weight of its dry matter. The rest is free particles of TiO ₂ and CaCO ₃ .

При смешении промежуточного состава с дисперсией ЦВ получают соотношение ЦВ/TiO₂/CaCO₃=100/8/8, то есть конечный продукт способа по прототипу. При изготовлении отливки из такой массы степень удержания TiO₂ и СаСО₃ повышается до 52% (Пример 1). Унос, соответственно, равен 48%.By mixing the intermediate composition with a dispersion of CV, the ratio CV / TiO ₂ / CaCO ₃ = 100/8/8, that is, the final product of the prototype method, is obtained. In the manufacture of castings from such a mass, the retention rate of TiO ₂ and CaCO _{3 is} increased to 52% (Example 1). The ablation, respectively, is 48%.

В таблице приведены результаты испытаний дисперсий по примерам. Значения А, Б, В - опытные, Г-И - расчетные. Их рассчитывают следующим образом: Г=А-В; Д=Б-Г; Е=В/А·100; Ж=Д/Б·100; И=В/Д·100. При расчетах в значениях Д, Ж, И не учитывается содержание в уносах волокон целлюлозы и МКЦ. При его учете значения Д, Ж, И увеличиваются. В проведенных испытаниях фактическая масса осадков и разница (А-В) различается на 2-4%. Этой разницей можно пренебречь и поэтому в расчетах в качестве значений Г используется величина (А-В).The table shows the test results of the dispersions of the examples. Values A, B, C are experimental, GI are calculated. They are calculated as follows: G = A-B; D = BB; E = B / A · 100; W = D / B · 100; And = V / D · 100. When calculating the values of D, G, and I, the content of cellulose and MCC fibers in the abrasions is not taken into account. When it is taken into account, the values of D, G, and I increase. In the tests performed, the actual mass of precipitation and the difference (A-B) differ by 2-4%. This difference can be neglected and therefore, in the calculations, the value (A-B) is used as the values of Г.

В описании способа по прототипу говорится о возможности использования в процессе приготовления бумажной массы оборотной воды, например, путем добавления в нее Са(ОН)₂, обработки смеси диоксидом углерода и подачи получаемой суспензии в процесс приготовления промежуточного состава. Однако подтверждение факта использования оборотной воды в описании отсутствует.The description of the prototype method refers to the possibility of using recycled water in the paper pulp process, for example, by adding Ca (OH) _{2 to it} , treating the mixture with carbon dioxide and feeding the resulting suspension to the intermediate composition. However, confirmation of the use of recycled water in the description is missing.

Для испытаний дисперсий по предлагаемому способу готовят суспензию состава в мас.ч: МКЦ/TiO₂/Ca(OH)₂=50/60/46, смешивают ее в нужном соотношении с дисперсией целлюлозного волокна, смесь обрабатывают диоксидом углерода и получают бумажную массу состава (Пример 2): ЦВ/МКЦ/TiO₂/CaCO₃=100/5/6/6.To test the dispersions according to the proposed method, a suspension of the composition is prepared in parts by weight: MCC / TiO ₂ / Ca (OH) ₂ = 50/60/46, it is mixed in the desired ratio with the dispersion of cellulose fiber, the mixture is treated with carbon dioxide and a paper pulp of the composition is obtained (Example 2): CV / MCC / TiO ₂ / CaCO ₃ = 100/5/6/6.

В Примере 3 готовят суспензию состава, мас.ч: МКЦ/TiO₂/Са(ОН)₂=100/30/92, смешивают ее с дисперсией целлюлозного волокна, смесь обрабатывают диоксидом углерода и получают бумажную массу состава, мас.ч: ЦВ/МКЦ/TiO₂/CaCO₃=100/10/3/12.In Example 3, a suspension of the composition is prepared, parts by weight: MCC / TiO ₂ / Ca (OH) ₂ = 100/30/92, mixed with a dispersion of cellulose fiber, the mixture is treated with carbon dioxide and a paper pulp of the composition is obtained, parts by weight: CV / MCC / TiO ₂ / CaCO ₃ = 100/10/3/12.

Из этих дисперсий готовят отливки, определяют необходимые параметры. Как показывают данные таблицы, степень удержания суммы наполнителей повышается с 52 до 66-73%. Масса сухих веществ фильтратов по Пр.2 и 3 состоят на 90-93% из модифицированных волокон целлюлозы и МКЦ, и соответственно, 7-10% свободных частиц TiO₂ и СаСО₃. Фильтрат отстаивается на 95-97% содержащихся в нем веществ за 2,5-3 часа.Castings are prepared from these dispersions and the necessary parameters are determined. As the data in the table show, the degree of retention of the amount of fillers increases from 52 to 66-73%. The dry solids of the filtrates according to Projects 2 and 3 consist of 90-93% of modified cellulose and MCC fibers, and, accordingly, 7-10% of free particles of TiO ₂ and CaCO ₃ . The filtrate settles on 95-97% of the substances contained in it for 2.5-3 hours.

Таким образом, одна из целей предлагаемого способа - повышение степени удержания наполнителей в бумаге - достигается. Добавление в бумажную массу и, соответственно, в бумагу измельченной МКЦ в том или ином количестве обеспечивает высокие печатные свойства бумаги и дает возможность варьировать ее пухлость и пористость. Это другая цель способа.Thus, one of the goals of the proposed method is to increase the degree of retention of fillers in paper is achieved. The addition of crushed MCC in one quantity or another to the pulp and, accordingly, to the paper provides high printing properties of the paper and makes it possible to vary its bulk and porosity. This is another purpose of the method.

Полное замыкание цикла по оборотной воде на БДМ обеспечивается непрерывной подачей этой воды в процесс приготовления бумажной массы до обработки гидрооксида кальция диоксидом углерода в смеси первой и второй дисперсий (см. Формулу изобретения). Можно полагать, что при проведении указанной обработки в соответствии с предлагаемым способом образующиеся наночастицы СаСО₃ взаимодействуют с содержащимися в оборотной воде частицами. Это, в основном, мелкие модифицированные волокна целлюлозы. Эти волокна модифицируются еще более и способны участвовать в образовании объемных структур, которые создают при обезвоживании массы полотно бумаги (или отливки). В фильтрат вода уносит менее активные «новые» частицы, в основном модифицированные мелкие волокна, а также некоторое количество свободных частиц наполнителей. Соответственно, в отлаженном непрерывном процессе в оборотную воду постоянно поступает фильтрат с мало изменяющимся составом и общей массой твердых веществ.The complete closure of the cycle for recycled water to the PM is provided by the continuous supply of this water to the process of preparing paper pulp before processing calcium hydroxide with carbon dioxide in a mixture of the first and second dispersions (see the claims). It can be assumed that during this treatment, in accordance with the proposed method, the resulting CaCO ₃ nanoparticles interact with the particles contained in the circulating water. These are mainly small modified cellulose fibers. These fibers are modified even more and are able to participate in the formation of bulk structures that create a paper web (or casting) during dehydration of the mass. Water carries away less active “new” particles into the filtrate, mainly modified small fibers, as well as a certain amount of free filler particles. Accordingly, in a smoothly running continuous process, the filtrate constantly enters the circulating water with a slightly changing composition and total mass of solids.

Этот механизм подтверждается проведенными испытаниями дисперсий с добавлением в процесс приготовления каждой навески, кроме первой, осадка фильтрата от предыдущей отливки и обработкой этой смеси диоксидом углерода. Поставленная в испытаниях цель - получить бумагу (отливку) с составом и соотношением компонентов волокно/КМЦ/TiO₂/СаСО₃=100/7/4/8 (концентрация наполнителей ~16%) при использовании для первой отливки дисперсии именно такого состава достигнута уже в четвертой отливке (доля наполнителей ~17,4%). При подготовке следующей отливки взята дисперсия с соотношением ЦВ/МКЦ/TiO₂/Ca(OH)₂=100/3/2/8. В нее добавлен осадок фильтрата от предыдущей отливки по Примеру 7, смесь обработана диоксидом углерода и приготовлена отливка по Примеру 8.This mechanism is confirmed by tests of dispersions with the addition of each sample, except the first, to the precipitate of the filtrate from the previous casting and processing of this mixture with carbon dioxide. The goal set in the tests is to obtain paper (casting) with the composition and ratio of components fiber / CMC / TiO ₂ / CaCO ₃ = 100/7/4/8 (filler concentration ~ 16%) when using a dispersion of the same composition for the first casting already achieved in the fourth casting (filler fraction ~ 17.4%). In preparing the next casting, a dispersion was taken with the ratio CV / MCC / TiO ₂ / Ca (OH) ₂ = 100/3/2/8. The precipitate of the filtrate from the previous casting according to Example 7 was added to it, the mixture was treated with carbon dioxide and a casting was prepared according to Example 8.

Результаты испытаний приведены в таблице для всех последовательных отливок (Пр.4-8). Поддерживать параметры отливки на заданном уровне можно путем уменьшения и/или увеличения подачи МКЦ, TiO₂ и/или Са(ОН)₂ в бумажную массу в процессе ее подготовки с использованием оборотной воды.The test results are shown in the table for all successive castings (Project 4-8). It is possible to maintain the casting parameters at a given level by reducing and / or increasing the supply of MCC, TiO ₂ and / or Ca (OH) ₂ to the pulp during its preparation using recycled water.

Таким образом, способ обеспечивает возможность достижения всех поставленных целей.Thus, the method provides the ability to achieve all the goals.

При использовании в процессе приготовления бумаги удерживающих, упрочняющих, гидрофобизирующих веществ часть их попадает в оборотную воду. Они также удерживаются в отливке в соответствии с описанным выше механизмом и поэтому общие закономерности не нарушаются.When using retention, hardening, water-repellent substances during the paper preparation process, some of them fall into the circulating water. They are also held in the casting in accordance with the mechanism described above and therefore the general laws are not violated.

Claims (2)

1. Способ получения бумажной массы, включающий роспуск целлюлозы, ее размол до заданной степени помола, приготовление с использованием оборотной воды первой водной дисперсии, содержащей мелкие целлюлозные волокна, пигментный диоксид титана и гидроксид кальция, последующую обработку гидроксида кальция диоксидом углерода с образованием химически осажденного мела, приготовление второй водной дисперсии волокон целлюлозы, смешение дисперсий, отличающийся тем, что в качестве мелких целлюлозных волокон в первой дисперсии используют волокна микрокристаллической целлюлозы, полученные ее измельчением в смеси с диоксидом титана и гидроксидом кальция в заданном их количестве, при этом вторую дисперсию готовят с использованием оборотной воды, первую дисперсию смешивают со второй, обработку гидроксида кальция диоксидом углерода проводят в смеси дисперсий и получают бумажную массу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
бумагообразующие целлюлозные волокна 100 микрокристаллическая целлюлоза 5-10 диоксид титана 3-6 химически осажденный мел 6-12 1. The method of obtaining paper pulp, including the dissolution of cellulose, its grinding to a predetermined degree of grinding, the preparation using the reverse water of the first aqueous dispersion containing fine cellulose fibers, pigment titanium dioxide and calcium hydroxide, subsequent processing of calcium hydroxide with carbon dioxide with the formation of chemically precipitated chalk , preparing a second aqueous dispersion of cellulose fibers, mixing dispersions, characterized in that the fibers are used as fine cellulosic fibers in the first dispersion microcrystalline cellulose obtained by grinding it in a mixture with titanium dioxide and calcium hydroxide in a given quantity, the second dispersion is prepared using recycled water, the first dispersion is mixed with the second, the treatment of calcium hydroxide with carbon dioxide is carried out in a mixture of dispersions and get paper pulp in the next the ratio of components, parts by weight:
paper-forming cellulose fibers one hundred microcrystalline cellulose 5-10 titanium dioxide 3-6 chemically precipitated chalk 6-12 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение микрокристаллической целлюлозы в смеси с диоксидом титана и гидроксидом кальция осуществляют в вибрационной мельнице с обеспечением ударного и истирающего воздействия на смесь. 2. The method according to claim 1, characterized in that the grinding of microcrystalline cellulose in a mixture with titanium dioxide and calcium hydroxide is carried out in a vibration mill with impact and abrasion effects on the mixture.