close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 300 597
(13)
C2
(51) МПК
D21H
D21H
D21H
D21H
D21H
C08L
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
11/00 (2006.01)
17/44 (2006.01)
17/68 (2006.01)
21/10 (2006.01)
21/16 (2006.01)
1/02 (2006.01)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2005119148/12, 07.11.2003
(72) Автор(ы):
ТОКАРЗ Марек (SE),
НИЛЬССОН Йеркер (SE)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
07.11.2003
(73) Патентообладатель(и):
АКЦО НОБЕЛЬ Н.В. (NL)
R U
(30) Конвенционный приоритет:
19.11.2002 EP 02445152.8
(43) Дата публикации за вки: 10.03.2006
(45) Опубликовано: 10.06.2007 Бюл. № 16
2 3 0 0 5 9 7
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: WO 8903863 А, 05.05.1989. US 6113741
A, 05.09.2000. WO 9955962 A2, 04.11.1999. WO
86/05826 A1, 09.10.1986. KR 178531 В,
15.05.1999. SU 1607691 A3, 15.11.1990. RU
2121538 C1, 10.11.1998.
2 3 0 0 5 9 7
R U
(86) За вка PCT:
SE 03/01727 (07.11.2003)
C 2
C 2
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
20.06.2005
(87) Публикаци PCT:
WO 2004/046464 (03.06.2004)
Адрес дл переписки:
129010, Москва, ул. Б.Спасска , 25, стр.3,
ООО "Юридическа фирма Городисский и
Партнеры", пат.пов. Г.Б. Егоровой, рег.№ 513
(54) ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙ ПРОДУКТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
(57) Реферат:
Целлюлозный продукт и способы его получени относ тс к
целлюлозно-бумажной
промышленности. Целлюлозный продукт содержит
глину, имеющую укладку атомных плоскостей 3R2.
Целлюлозный продукт представл ет собой бумагу
или волокнистую массу, а глина вл етс катионной. Способ получени целлюлозного
продукта
включает:
(i)
получение
водной
суспензии, содержащей целлюлозные волокна и
необ зательно наполнитель; (ii) добавление к
суспензии глины, имеющей укладку атомных
плоскостей 3R2; (iii) обезвоживание полученной
суспензии. Другой способ получени целлюлозного
продукта
включает:
(i)
получение
водной
суспензии, содержащей целлюлозные волокна и
необ зательно наполнитель; (ii) добавление к
суспензии катионной глины; (iii) добавление к
суспензии одного или нескольких дренирующих и
повышающих
удерживаемость
наполнител вспомогательных
веществ,
содержащих,
по
меньшей мере, один катионный полимер; (iv)
обезвоживание
полученной
суспензии.
Техническим результатом вл етс снижение
содержани мешающих и вредных веществ в
целлюлозной
суспензии,
повышение
удерживаемости наполнител , обезвоживающих
вспомогательных веществ и агентов проклеивани .
3 н. и 24 з.п. ф-лы, 14 табл.
Страница: 1
RU
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 300 597
(13)
C2
(51) Int. Cl.
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
D21H
D21H
D21H
D21H
D21H
C08L
11/00 (2006.01)
17/44 (2006.01)
17/68 (2006.01)
21/10 (2006.01)
21/16 (2006.01)
1/02 (2006.01)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2005119148/12, 07.11.2003
(24) Effective date for property rights: 07.11.2003
(72) Inventor(s):
TOKARZ Marek (SE),
NIL'SSON Jerker (SE)
(30) Priority:
19.11.2002 EP 02445152.8
(73) Proprietor(s):
AKTsO NOBEL' N.V. (NL)
R U
(43) Application published: 10.03.2006
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
2 3 0 0 5 9 7
(85) Commencement of national phase: 20.06.2005
(86) PCT application:
SE 03/01727 (07.11.2003)
(87) PCT publication:
WO 2004/046464 (03.06.2004)
(57) Abstract:
FIELD: paper-and-pulp industry.
SUBSTANCE: cellulose product contains clay
having stacking of atomic planes 2R2. Product
represents paper of fibrous pulp, while clay has
cationic nature. Preparation of product comprises:
providing aqueous suspension containing cellulose
fibers and optionally filler; adding clay having
stacking of atomic planes 2R2.to suspension; and
dehydrating thus prepared suspension. Another
method of preparing cellulose product comprises:
providing aqueous suspension containing cellulose
fibers
and
optionally
filler;
adding
cationic
clay to suspension; adding one or several
draining auxiliary substances enhancing retention
of filler and containing at least one cationic
polymer; and dehydrating thus prepared suspension.
EFFECT: reduced interfering and harmful
substance in cellulose suspension and enhanced
retention
of
filler,
dehydrating
agents,
and
sizing agents.
27 cl, 14 tbl, 13 ex
R U
2 3 0 0 5 9 7
(54) CELLULOSE PRODUCT AND A METHOD FOR PREPARATION THEREOF
Страница: 2
EN
C 2
C 2
Mail address:
129010, Moskva, ul. B.Spasskaja, 25, str.3,
OOO "Juridicheskaja firma Gorodisskij i
Partnery", pat.pov. G.B. Egorovoj, reg.№ 513
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Насто щее изобретение относитс к способу получени целлюлозного продукта,
который включает обработку целлюлозных волокон с помощью глины, имеющую укладку
атомных плоскостей 3R2, и к способу получени целлюлозного продукта, который
включает обработку целлюлозных волокон катионной глиной. Насто щее изобретение
также относитс к целлюлозным продуктам, содержащим глину, имеющую укладку атомных
плоскостей 3R2.
Уровень техники
Суспензии волокнистой массы широко используютс при изготовлении целлюлозных
продуктов, таких, например, как волокниста масса и бумага, и содержат, кроме
целлюлозных волокон, также соединени , которые имеют отрицательное воздействие на
процесс производства. Такие соединени наход тс в целлюлозных суспензи х,
происход щих как из первичной волокнистой массы, так и из рециклированной волокнистой
массы.
В суспензи х первичной волокнистой массы такие мешающие/вредные вещества
представл ют собой, прежде всего, гемицеллюлозу, лигнин, а также липофильные и
гидрофильные экстрагируемые вещества. Кроме целлюлозы, эти веществ вл ютс до
различной степени растворенными или коллоидно диспергированными в технологической
воде, во врем операций варки и белени . Соединени , которые высвобождаютс во врем операций варки и белени , обычно упоминаютс в целом как смола. Примеры смолы
включают древесные смолы, такие как липофильные экстрагируемые вещества (жирные и
смолистые кислоты, стеролы, сложные стеариловые эфиры, триглицериды), и также жиры,
терпены, терпеноиды, воски и тому подобное.
В суспензи х рециклированной волокнистой массы соединени , имеющие
отрицательное воздействие на процесс изготовлени бумаги, в основном состо т из
клеев, чернил и латекса на основе термопластиков, в целом, несколько соединений,
которые все вместе обычно упоминаютс как липкие вещества. Кроме смолы и липких
веществ, суспензи содержит также зар женные примеси, подобные сол м, и различные
полимеры древесины, из которых зар женные, слабо зар женные или незар женные
соединени конкурируют с целлюлозой в отношении адсорбции и взаимодействи с
химикали ми, добавл емыми дл улучшени рабочих характеристик, такими как
дренирующие и повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества,
агенты дл проклеивани и тому подобное. Обычно такие мешающие соединени упоминаютс как анионный мусор.
Все указанные выше соединени вход т в процессы создани волокнистой массы и
бумаги различными пут ми. Например, некоторые из них преципитируют из-за изменений
свойств суспензии волокнистой массы и могут осаждатьс на различных механических
детал х бумагоделательной машины, таких, например, как сетки и сукна. Со временем
осадки будут приводить к отказам бумагоделательной машины, часто в форме разрыва
полотна бумаги, при этом бумагоделательна машина должна останавливатьс дл очистки. Кроме того, бумажные фабрики стрем тс рециркулировать оборотную воду до
степени, большей, чем ранее, что увеличивает присутствие мешающих и вредных веществ
в суспензии.
Различные добавки используютс дл уменьшени отрицательного воздействи указанных выше вредных/мешающих веществ. Например, дл адсорбции смолы и липких
веществ широко используетс тальк. Также дл уменьшени воздействи вредных
соединений используютс различные типы глины.
Выложенна за вка на патент Японии № 1985-94687 относитс к адсорбирующему
смолу агенту, содержащему гидротальцит.
Сущность изобретени Насто щее изобретение, в целом, направлено на способ, в котором целлюлозные
волокна обрабатываютс с помощью глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2.
Насто щее изобретение также, в целом, направлено на способ, в котором целлюлозные
волокна обрабатывают катионной глиной. Кроме того, насто щее изобретение направлено
Страница: 3
DE
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
на способ получени целлюлозного продукта, который включает добавление глины,
имеющей укладку атомных плоскостей 3R2, к водной суспензии, содержащей целлюлозные
волокна. Кроме того, насто щее изобретение, в целом, направлено на целлюлозный
продукт, содержащий глину, имеющую укладку атомных плоскостей 3R2.
Кроме того, насто щее изобретение относитс к способу получени целлюлозного
продукта, который включает: (i) создание водной суспензии, содержащей целлюлозные
волокна; (ii) добавление к суспензии глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2, и
необ зательно одного или нескольких дренирующих (обезвоживающих) и повышающих
удерживаемость наполнител вспомогательных веществ; (iii) обезвоживание полученной
суспензии. Кроме того, насто щее изобретение относитс к способу получени целлюлозного продукта, который включает: (i) создание водной суспензии, содержащей
целлюлозные волокна; (ii) добавление к суспензии катионной глины; (iii) добавление к
суспензии одного или нескольких дренирующих (обезвоживающих) и повышающих
удерживаемость наполнител вспомогательных веществ, содержащих, по меньшей мере,
один катионный полимер; (iv) обезвоживание полученной суспензии. Производимый
целлюлозный продукт предпочтительно представл ет собой волокнистую массу и/или
бумагу.
Подробное описание изобретени Неожиданно обнаружено, что отрицательное воздействие на процессы изготовлени волокнистой массы и бумаги из-за присутстви мешающих и вредных веществ в водных
суспензи х целлюлозной волокнистой массы, в частности проблемы, вызываемые смолой
и липкими веществами, могут быть уменьшены посредством обработки целлюлозных
волокон глиной в соответствии с насто щим изобретением.
Также было неожиданно обнаружено, что добавление к целлюлозной суспензии глины в
соответствии с насто щим изобретением, в частности катионной глины и/или глины 3R2,
в сочетании с добавками, используемыми дл изготовлени волокнистой массы и бумаги,
не только дает возможность дл адсорбции и удалени мешающих веществ, но это также
улучшает рабочие характеристики добавок, используемых в способе, по сравнению с
ситуацией, где глина не добавл етс . Примеры таких добавок, дл которых наблюдаетс улучшение рабочих характеристик, включают в себ повышающие удерживаемость
наполнител и обезвоживающие вспомогательные вещества, агенты дл проклеивани и
тому подобное. Предпочтительно, глина используетс вместе с одним или несколькими
дренирующими и повышающими удерживаемость наполнител вспомогательными
веществами, содержащими, по меньшей мере, один катионный полимер. Таким образом,
насто щее изобретение предусматривает улучшение дренировани (обезвоживани ) и
удерживани в способах изготовлени волокнистой массы и бумаги, а также улучшение
проклеивани в процессах изготовлени бумаги, при этом одновременно, дополнительно
уменьша содержание мешающих и вредных веществ в целлюлозной суспензии.
Глина по насто щему изобретению может быть получена из природных глин, химически
и/или физически модифицированных природных глин и синтетических глин. Природные
глины, как правило, имеют по существу кристаллическую структуру. Однако синтетически
полученные глины могут также дополнительно содержать аморфный материал, имеющий
по существу такую же химическую композицию, как кристаллические структуры. Количество
аморфного материала, присутствующего в синтетической глине, зависит в основном от
используемых параметров реакции. Термин "глина", как он здесь используетс , относитс к глинам, имеющим по существу кристаллическую структуру, а также к глинам, содержащим
как кристаллические, так и аморфные структуры.
Глины характеризуютс слоистой структурой, где атомы в сло х (ламеллах) вл ютс поперечно сшитыми посредством химических св зей, в то врем как атомы соседних слоев
взаимодействуют, в основном, с помощью физических сил. Слои глины могут быть
незар женными или зар женными, в зависимости от типа атомов, присутствующих в сло х.
Если слои вл ютс зар женными, тогда пространство между этими сло ми, обозначаемое
также как межслойное пространство, содержит ионы, которые имеют зар д,
Страница: 4
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
противоположный по отношению к зар ду слоев. Термин "катионна глина", как он здесь
используетс , относитс к глинам, имеющим положительно зар женные слои и анионы,
присутствующие в межслойном пространстве. Термин "анионна глина", как он здесь
используетс , относитс к глинам, имеющим отрицательно зар женные слои и катионы,
присутствующие в межслойном пространстве. Обычно ионы в межслойном пространстве
могут участвовать в ионном обмене.
Глины по насто щему изобретению могут в принципе иметь любой анион, а также,
необ зательно, молекулы воды, присутствующие в межслойном пространстве. Примеры
распространенных анионов, которые могут присутствовать в межслойном пространстве,
включают NO3 -, OH -, Cl -, Br -, I -, CO3 2-, SO4 2-, SiO3 2-, CrO4 2-, BO3 2-, MnO4 -, HGaO3 2-, HVO4 -,
и ClO4 -, а также столбчатые или интеркалирующие анионы, такие как V10O28 6- и MO7O24 6-,
монокарбоксилаты, подобные ацетату, дикарбоксилаты, такие как оксалат, и
алкилсульфонаты, такие как лаурилсульфонат, обычно, гидроксид и карбонат. Природные
глины по насто щему изобретению обычно имеют карбонатные анионы в межслойном
пространстве.
Удобно, чтобы слой или ламелла глины содержала, по меньшей мере, два различных
атома металла, имеющих различные валентности. Удобно, чтобы один атом металла
вл лс двухвалентным, а другой атом металла вл лс , соответственно, трехвалентным.
Однако слой также может содержать более двух атомов металлов. Зар д сло определ етс отношением атомов металлов, имеющих различные валентности. Например,
большее количество трехвалентных металлов будет создавать слой, имеющий
повышенную плотность положительного зар да. Удобно, чтобы глина по насто щему
изобретению содержала слои, содержащие двухвалентные и трехвалентные металлы в
некотором отношении, так, чтобы общий зар д слоев был катионным и пространство между
сло ми содержало анионы. Предпочтительно, слои в основном состо т из двухвалентных и
трехвалентных металлов при таком отношении, что общий зар д слоев вл етс катионным.
Полученные синтетически и природные глины в соответствии с насто щим
изобретением могут характеризоватьс общей формулой:
[Mm2+ Mn 3+ (OH)2m+2n] Xn/z Z- bH2O,
где m и n, независимо друг от друга, представл ют собой целые числа, имеющие такое
значение, что m/n находитс в пределах от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 6, более
предпочтительно от 2 до 4, а наиболее предпочтительно имеет значени около 3; b
представл ет собой целое число, имеющее значение в пределах от 0 до 10, удобно, чтобы
это было значение от 2 до 6, а часто значение примерно 4; Xn/z Z- представл ет собой
анион, где z представл ет собой целое число от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 6,
удобно, чтобы этот Xn/z Z- включал NO3 -, OH -, Cl -, Br -, I -, CO3 2-, SO4 2-, SiO3 2-, CrO4 2-, BO3 2-,
MnO4 -, HGaO3 2-, HVO4 - и ClO4 -, столбчатые (стопочные) анионы и анионы включени , такие
40
45
50
как V10O28 6- и MO7O24 6-, монокарбоксилаты, подобные ацетату, дикарбоксилаты, такие как
оксалат, и алкилсульфонаты, такие как лаурилсульфонат; M 2+ представл ет собой
двухвалентный атом металла, пригодные дл использовани двухвалентные атомы
металлов включают Be, Mg, Cu, Ni, Co, Zn, Fe, Mn, Cd и Ca, предпочтительно Mg; M 3+
представл ет собой трехвалентный атом металла, пригодные дл использовани трехвалентные атомы металлов включают Al, Ga, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti и In,
предпочтительно Al. Предпочтительно, двухвалентный металл представл ет собой магний,
а трехвалентный металл представл ет собой алюминий, что приводит к общей формуле:
[Mgm 2+ Aln 3+ (OH)2m+2n] Xn/z Z- bH2O.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществлени насто щего
изобретени , глина вл етс катионной. Примеры пригодных дл использовани катионных
глин в соответствии с насто щим изобретением включают гидротальцит, манассеит,
пироаурит, сьегренит, штихтит, барбертонит, таковит, реевезит, дезаутельзит,
Страница: 5
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
мотукореаит, вермландит, меикснерит, коалингит, хлоромагалумит, карробойдит,
хонессит, вудвардит, айоваит, гидрохонессит, маунткеитит и тому подобное. Примеры
терминов, также используемых дл описани этих глин, включают соединени , подобные
гидротальциту, и слоистые соединени двойных гидроксидов.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществлени насто щего
изобретени глина имеет конкретную укладку атомных плоскостей, а именно укладку
атомных плоскостей 3R2; этот тип глины упоминаетс здесь также как "глина 3R2". Глина
3R2 вл етс предпочтительно катионной и может представл ть собой любую из тех,
которые рассмотрены выше. Предпочтительно, глина представл ет собой глину
3R2, содержащую магний и алюминий. Соответственно глина 3R2 имеет период из трех
слоев. Политип глины с укладкой атомных плоскостей 3R2 имеет другое
расположение/укладку атомных плоскостей слоев, чем политип с укладкой атомных
плоскостей 3R1, упоминающийс здесь также как "глина 3R1". Глины 3R1 и 3R2 могут
отличатьс друг от друга по картинам дифракции/отражений рентгеновских лучей, по
интенсивности отражений dhkl 107 и 108. Глина 3R2 имеет более сильное отражение dhkl
107 вблизи 2 тэта 45° (согласно Drits и Bookin), в то врем как глина 3R1 имеет более
сильное отражение dhkl вблизи 2 тэта 47° (отражение dhkl 108). Присутствие пиков как на
2 тэта 45°, так и 2 тэта 47°, указывает на присутствие смеси глин 3R1 и 3R2. Пон тно, что
точные значени 2 тэта дл отражений dhkl 107 и 108 будут зависеть от структурных
параметров решетки "a" и "c" дл данной глины, например глины Mg-Al. Разумеетс ,
имеютс также некоторые другие различи в картинах дифракции рентгеновских лучей, но
предполагаетс , что именно этот диапазон вл етс наилучшим диапазоном
отражений dhkl дл получени такого различи . Кроме того, глина, имеюща укладку
атомных плоскостей 3R2, имеет морфологию, отличную от морфологии обычных глин 3R1,
и может детектироватьс с помощью анализа посредством SEM (сканирующего
электронного микроскопа). Глина 3R2, видимо, имеет структуру с нерегул рными
хлопьеобразными пластинками, которые агломерируют беспор дочным образом, в то
врем как обычные и известные из литературы глины 3R1 имеют регул рные, хорошо
сформированные слои пластинок, которые располагаютс в обычной форме стопы.
Глины, имеющие укладку атомных плоскостей 3R2, в соответствии с насто щим
изобретением, могут быть получены посредством гидротермической (сольвотермической)
обработки суспензии, содержащей источник алюмини и источник магни . Примеры
пригодных дл использовани глин, имеющих укладку атомных плоскостей 3R2, например
глин Mg-Al, в соответствии с насто щим изобретением, и способы их получени включают
те, которые описаны в публикации Международной за вки № WO 01/12550, описание
которой, тем самым, включаетс сюда в качестве ссылки.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществлени насто щего
изобретени глина, имеюща укладку атомных плоскостей 3R2, добавл етс к водной
суспензии, содержащей целлюлозные волокна, в способе получени целлюлозного
продукта, подобного волокнистой массе и бумаге. Наблюдаетс , что, если глина
3R2 добавл етс к такой суспензии, достигаетс улучшенное удаление мешающих веществ,
таких как смола и липкие вещества, по сравнению с добавлением обычной глины, имеющей
укладку атомных плоскостей 3R1.
Глину удобно перемешивать с целлюлозными волокнами посредством добавлени к
водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна (здесь также упоминаетс как
"водна целлюлозна суспензи " и "целлюлозна суспензи "), либо в виде взвеси
(суспензии), либо порошка, который легко может диспергироватьс в воде. Суспензи или
порошок глины могут, кроме того, содержать также и другие компоненты, такие,
например, как диспергирующие и/или защитные агенты, которые могут вносить вклад в
общее воздействие глины. Такие агенты могут иметь неионный, анионный или катионный
характер. Примеры пригодных дл использовани защитных агентов или коллоидов
включают водорастворимые производные целлюлозы, например гидроксиэтил- и
гидроксипропил-, метилгидроксипропил- и этилгидроксиэтилцеллюлозу, метил- и
Страница: 6
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
карбоксиметилцеллюлозу, желатин, крахмал, гуаровую смолу, ксантановую смолу,
поливиниловый спирт и тому подобное. Примеры пригодных дл использовани диспергирующих агентов включают в себ неионные агенты, например этоксилированные
жирные кислоты, жирные кислоты, алкилфенолы или амиды жирных кислот,
этоксилированные и неэтоксилированные сложные глицериновые эфиры, сорбитовые
эфиры жирных кислот, неионные поверхностно-активные вещества, полиолы и/или их
производные; анионные агенты, например алкил или алкиларил сульфаты, сульфонаты,
простые эфирсульфонаты, полиакриловую кислоту и катионный агент, например
эстеркваты, полученные путем взаимодействи алканоламинов со смес ми жирных кислот
и дикарбоновых кислот, необ зательного алкоксилировани полученных сложных эфиров и
кватернизации продуктов, амиды кватернизованных жирных кислот, бетаины, соли диметил
диалкил или диалкиларил аммони и катионные парные диспергирующие агенты.
Глина может добавл тьс в любой точке процесса производства целлюлозного
продукта, начина от точки, где разрушаютс древесные стружки, и до точки в процессе,
где имеет место обезвоживание целлюлозной суспензии. Целлюлозный продукт может
находитьс в любой форме, как, например в форме полотна или листа, например, листов
волокнистой массы и листов бумаги.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществлени насто щего
изобретени , глину добавл ют в целлюлозную суспензию способа изготовлени волокнистой массы. Глина может добавл тьс до или после процесса варки, который
может представл ть собой крафт процесс, механический, термомеханический,
механохимический, термомеханохимический процесс варки. Глина может добавл тьс непосредственно перед процессом варки или непосредственно в процессе варки,
например, в дигестер. Однако вл етс предпочтительным, чтобы глина добавл лась в
целлюлозную суспензию химического переваривани , например, после промывного
аппарата дл сульфатной целлюлозы или после очистки механической (механохимической)
волокнистой массы. Обычно целлюлозную волокнистую массу отбеливают в
многостадийном процессе белени , включающем в себ различные стадии белени , и
глина может добавл тьс в любой последовательности по отношению к белению. Примеры
соответствующих стадий белени включают стадии хлорного белени , например стадии
белени элементарным хлором и двуокисью хлора, стадии нехлорного белени , например
стадии с пероксидом, подобным озону, перекиси водорода и перуксусной кислоте, и
сочетани стадий хлорного и нехлорного белени и окислени , необ зательно, в
сочетании со стади ми восстановлени , подобными обработке дитионитом. Глина может
добавл тьс в целлюлозную суспензию непосредственно на стадии белени ,
предпочтительно, в смеситель перед белильной башней, в любой точке между стади ми
белени и промывки, а также на стадии промывки, где глина может частично или
полностью удал тьс , например, в секции разделени .
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществлени насто щего
изобретени глину добавл ют в целлюлозную суспензию процесса изготовлени бумаг.
Глина может добавл тьс в целлюлозную суспензию в любой точке процесса изготовлени бумаги, например в жирную бумажную массу, в тощую бумажную массу или оборотную
воду до ее рециклировани , то есть перед напорным щиком дл тощей бумажной массы.
Предпочтительно глину добавл ют к жирной бумажной массе. Катионна глина может
также добавл тьс более чем в одной точке процесса изготовлени волокнистой массы
и/или бумаги. Например, в объединенных целлюлозных и бумажных фабриках глина может
добавл тьс в процесс дл производства волокнистой массы и, необ зательно, также в
процесс производства бумаги, и одно или несколько дренирующих и повышающих
удерживаемость наполнител вспомогательных веществ могут добавл тьс в процесс
получени бумаги. Такие процессы могут включать обезвоживание целлюлозной суспензии,
содержащей глину, разбавление полученной суспензии, добавление к разбавленной
суспензии одного или нескольких дренирующих и повышающих удерживаемость
наполнител вспомогательных веществ и обезвоживание суспензии, содержащей
Страница: 7
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
дренирующие и повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества.
Термин "бумага", как он здесь используетс , включает в себ не только бумагу и ее
получение, но также и другие продукты, содержащие целлюлозные волокна, подобные
листам или полотнам, такие, например, как картон и усиленный картон, и их
производство. Способ может использоватьс при производстве бумаги из различных типов
водных суспензий целлюлозных (содержащих целлюлозу) волокон, и суспензии должны,
соответственно, содержать, по меньшей мере, 25% массовых, а предпочтительно, по
меньшей мере, 50% массовых таких волокон, по отношению к сухому веществу.
Целлюлозные волокна могут основыватьс на первичных и/или рециклированных волокнах,
и суспензи может основыватьс на волокнах из химической волокнистой массы, такой как
сульфатные, сульфитные волокнистые массы и волокнистые массы на основе
органических растворителей, механической волокнистой массы, такой как
термомеханическа волокниста масса, термомеханохимическа волокниста масса,
очищенна волокниста масса и масса из измельченной древесины как из твердых, так и
из м гких пород, и может также основыватьс на рециклированных волокнах,
необ зательно от обесцвеченных волокнистых масс, и на их смес х. Если используютс рециклированные волокна, суспендированные, рециклированные волокна совместно
обрабатываютс дл отделени неволокнообразных компонентов, таких, например как
чернила дл принтера и различные соединени дл обработки поверхности бумаги,
например, латекс, от волокон. В предпочтительном варианте осуществлени , удобно
добавл ть глину в такой процесс обесцвечивающей обработки.
В соответствии с насто щим изобретением удобно добавл ть глину в целлюлозную
суспензию в количестве от примерно 0,01% массовых до примерно 5% массовых,
предпочтительно от примерно 0,05% массовых до примерно 2% массовых, вычисленных
как отношение сухой глины к сухой целлюлозной суспензии.
Насто щее изобретение также относитс к способу получени целлюлозного продукта,
например волокнистой массы и бумаги, который включает добавление к суспензии глины,
имеющей укладку атомных плоскостей 3R2, и, необ зательно, одного или нескольких
дренирующих (обезвоживающих) и повышающих удерживаемость наполнител вспомогательных веществ. В предпочтительном варианте осуществлени дренирующие и
повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества содержат, по
меньшей мере, один катионный полимер. В другом предпочтительном варианте
осуществлени дренирующие и повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества содержат катионный полимер и анионный материал. Примеры
пригодных дл использовани анионных материалов включают анионные материалы на
основе микрочастиц, например анионных неорганических и органических частиц, и
анионные органические полимеры, например анионные полимеры, полученные виниловым
полиприсоединением, такие как анионные полимеры на основе акриламида. Явл етс предпочтительным, чтобы в способе получени бумаги использовались глина и
дренирующие и повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества.
Термин "дренирующее и повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное
вещество", как он здесь используетс , относитс к компоненту (агенту, добавке),
который, когда добавл етс к водной целлюлозной суспензии, дает лучшее дренирование
и/или повышение удерживаемости наполнител , чем получаетс , когда такой компонент не
добавл етс .
Термин "катионный полимер", как он здесь используетс , относитс к органическому
полимеру, имеющему одну или несколько катионных групп, предпочтительно общий
катионный зар д. Катионный полимер может также содержать анионные группы, и такие
полимеры обычно также упоминаютс как амфотерные полимеры.
Катионный полимер в соответствии с насто щим изобретением может получатьс из
природных и синтетических источников. Примеры пригодных дл использовани катионных
полимеров, получаемых от природных источников, включают полисахариды, например
крахмалы, гуаровые смолы, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы,
Страница: 8
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ксантановые смолы, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно крахмалы и гуаровые
смолы. Примеры пригодных дл использовани крахмалов включают картофельный,
кукурузный, пшеничный, тапиоковый, рисовый, из воскового маиса, чменный и тому
подобное. Примеры пригодных дл использовани синтетических, катионных полимеров
включают полимеры, полученные посредством реакции роста цепи, например полученные
радикальной виниловой полимеризацией полимеры, подобные полимерам на основе
акрилата, акриламида и виниламида, и полимеры, полученные посредством ступенчатой
полимеризации, например полиуретаны. Удобно, чтобы катионный полимер выбиралс из
полисахаридов, например крахмалов, и полученных радикальной виниловой
полимеризацией полимеров, например полимеров на основе акриламида, и их смесей.
Катионный полимер, в особенности катионные полисахариды и полученные
радикальной виниловой полимеризацией полимеры, может также содержать
ароматические группы, которые могут присутствовать в основной цепи полимера, или,
предпочтительно, ароматические группы могут представл ть собой боковые группы,
присоединенные к основной цепи полимера или выступающие из нее, или присутствовать в
боковой группе, котора присоединена к основной цепи полимера (главной цепи) или
выступает из нее. Примеры пригодных дл использовани ароматических групп включают
арильные, аралкильные и алкарильные группы, например фенил, фенилен, нафтил,
фенилен, ксилилен, бензил и фенилэтил; азотсодержащие ароматические (арильные)
группы, например пиридиний и хинолиний, а также производные этих групп,
предпочтительно бензил. Примеры пригодных дл использовани катионных органических
полимеров, имеющих ароматическую группу, которые могут быть использованы в
соответствии с насто щим изобретением, включают в себ те, которые описаны в
публикаци х Международных за вок №№ WO 99/55964, WO 99/55965, WO 99/67310 и WO
02/12626, которые, тем самым, включаютс сюда в качестве ссылок. Примеры катионно
зар женных групп, которые могут присутствовать в катионном полимере, а также в
мономерах, используемых дл получени катионного полимера, включают группы
четвертичного аммони , третичные аминогруппы и их кислотно-аддитивные соли.
Термин "полимер, полученный посредством реакции роста цепи", как он здесь
используетс , относитс к полимеру, получаемому полимеризацией в результате реакции
роста цепи, также упоминаемому как полимер цепной реакции и цепна полимеризаци ,
соответственно. Примеры пригодных дл использовани катионных полимеров,
полученных посредством реакции роста цепи, включают полученные виниловым
полиприсоединением полимеры, получаемые посредством полимеризации одного или
нескольких мономеров, имеющих винильную группу или этилен-ненасыщенную св зь,
например полимер, полученный посредством полимеризации катионного мономера или
смеси мономеров, содержащей катионный мономер.
Примеры пригодных дл использовани катионных мономеров включают
диаллилдиалкиламмоний галогениды, например диаллилдиметиламмоний хлорид,
кислотно-аддитивные соли и четвертичные соли диалкиламиноалкил(мет)акрилата,
например четвертичные мономеры, получаемые посредством обработки
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, кислотами,
например органическими и неорганическими кислотами, алкил галогенидами, например
метилхлоридом, и арил галогенидами, например бензилхлоридом. Предпочтительные
катионные мономеры включают четвертичную соль диметиламиноэтилакрилат
бензилхлорида и четвертичную соль диметиламиноэтилметакрилат бензил хлорида.
Катионный мономер может быть совместно полимеризованным с одним или несколькими
неионными и/или анионными мономерами. Пригодные дл использовани сополимеризуемые неионные мономеры включают (мет)акриламид; мономеры на основе
акриламида, подобные N-алкил (мет)акриламидам, N,N-диалкил (мет)акриламидам и
Страница: 9
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
диалкиламиноалкил (мет)акриламидам, мономеры на основе акрилатов, подобные
диалкиламиноалкил (мет)акрилатам, и виниламиды. Пригодные дл использовани сополимеризуемые анионные мономеры включают акриловую кислоту, метакриловую
кислоту и различные сульфонированные виниловые мономеры, такие как
стиролсульфонат. Предпочтительные сополимеризуемые мономеры включают акриламид
и метакриламид, то есть (мет)акриламид, и катионный или амфотерный органический
полимер предпочтительно представл ет собой полимер на основе акриламида.
Среднемассова молекул рна масса катионного полимера может измен тьс в
широких пределах в зависимости, среди прочего, от типа используемого полимера и
обычно она равна, по меньшей мере, примерно 5000, а часто, по меньшей мере, 10000.
Чаще, она превышает 150000, как правило, превышает 500000, удобно, чтобы она
превышала примерно 700000, предпочтительно, превышала примерно 1000000 и,
наиболее предпочтительно, превышала примерно 2000000. Верхний предел не вл етс критичным; он может составл ть примерно 200000000, обычно, 150000000, и удобно, чтобы
он был равен 100000000.
Анионные неорганические материалы на основе микрочастиц, которые могут
использоватьс в соответствии с насто щим изобретением, включают анионные частицы
на основе двуокиси кремни и анионные глины типа смектита. Явл етс предпочтительным, чтобы анионные неорганические частицы находились в коллоидном
диапазоне размеров частиц. Анионные частицы на основе двуокиси кремни , то есть
частицы на основе SiO2 или кремниевой кислоты, используютс предпочтительно, и такие
частицы обычно поставл ютс в форме водных коллоидных дисперсий, так называемых
золей. Примеры пригодных дл использовани частиц на основе двуокиси кремни включают коллоидную двуокись кремни и различные типы поликремниевой кислоты, в
форме либо гомо-, либо сополимера. Золи на основе двуокиси кремни могут
модифицироватьс и содержать другие элементы, например алюминий, бор, азот,
цирконий, галлий, титан и тому подобное, которые могут присутствовать в водной фазе
и/или в частицах на основе двуокиси кремни . Пригодные дл использовани частицы на
основе двуокиси кремни этого типа включают коллоидную двуокись кремни ,
модифицированную алюминием, и силикаты алюмини . Смеси таких пригодных дл использовани частиц на основе двуокиси кремни могут также использоватьс .
Дренирующие и повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества,
содержащие пригодные дл использовани анионные частицы на основе двуокиси
кремни , включают те, которые описаны в патентах США №№ 4388150, 4927498, 4954220,
4961825, 4980025, 5127994, 5176891, 5368833, 5447604, 5470435, 5543014, 5571494,
5573674, 5584966, 5603805, 5688482 и 5707493, которые, тем самым, включаютс сюда в
качестве ссылок.
Удобно, чтобы анионные частицы на основе двуокиси кремни имели средний размер
частиц примерно ниже 100 нм, предпочтительно примерно ниже 20 нм, а более
предпочтительно, в пределах от примерно 1 до примерно 10 нм. Как обычно в химии
двуокиси кремни , размер частиц относитс к среднему размеру частиц, которые могут
быть агрегированными или неагрегированными. Удобно, чтобы удельна площадь
поверхности частиц на основе двуокиси кремни превышала 50 м 2/г, а предпочтительно
превышала 100 м 2/г. Как правило, удельна площадь поверхности может достигать
примерно до 1700 м 2/г, а предпочтительно достигать 1000 м 2/г. Удельна площадь
поверхности измер етс посредством титровани NaOH, хорошо известным способом,
например, как описано G.W. Sears в Analytical Chemistry 28(1956): 12, 1981-1983 и в
патенте США № 5176891. Данна площадь, таким образом, представл ет собой среднюю
удельную площадь поверхности частиц.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществлени насто щего
изобретени , анионные частицы на основе двуокиси кремни имеют удельную площадь
поверхности в пределах от 50 до 1000 м 2/г, предпочтительно от 100 до 950 м 2/г. Золи из
частиц на основе двуокиси кремни этих типов также охватывают модификации, например,
Страница: 10
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
с любым из элементов, указанных выше. Предпочтительно, частицы на основе двуокиси
кремни присутствуют в золе, имеющем S-значение в пределах от 8 до 50%,
предпочтительно от 10 до 40%, содержащем частицы на основе двуокиси кремни с
удельной площадью поверхности в пределах от 300 до 1000 м 2/г, соответственно от 500
до 950 м 2/г, а предпочтительно от 750 до 950 м 2/г, эти золи могут модифицироватьс , как
указано выше. S-значение может измер тьс и вычисл тьс , как описано Her & Dalton в
J.Phys.Chem. 60(1956), 955-957. S-значение показывает степень агрегации или
формирование микрогел и более низкое S-значение указывает на более высокую степень
агрегации.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществлени насто щего
изобретени частицы на основе двуокиси кремни выбираютс из поликремниевой кислоты
в виде либо гомо-, либо сополимера, имеющей высокую удельную площадь поверхности,
соответственно, превышающую примерно 1000 м 2/г. Удельна площадь поверхности может
находитьс в пределах от 1000 до 1700 м 2/г и предпочтительно от 1050 до 1600 м 2/г.
Золи поликремниевой кислоты, модифицированные или в виде сополимера, могут
содержать другие элементы, как указано выше. В данной области поликремниева кислота
упоминаетс также как полимерна кремниева кислота, микрогель поликремниевой
кислоты, полисиликат и микрогель полисиликата, все эти значени охватываютс термином
поликремниева кислота, используемым здесь. Соединени , содержащие алюминий этого
типа обычно упоминаютс так же, как полиалюмосиликат и микрогель полиалюмосиликата,
которые оба охватываютс терминами коллоидна двуокись кремни , модифицированна алюминием и силикат алюмини , используемыми здесь.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществлени насто щего
изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное
вещество содержит анионную глину типа смектита. Примеры пригодных дл использовани смектитных глин включают природные глины, такие как монтмориллонит/бентонит,
гекторит, бейделит, нонтронит и сапонит, а также синтетические глины, подобные
смектитам, такие как лапонит, и тому подобное, предпочтительно бентонит и, в
частности, такой бентонит, который после набухани , предпочтительно, имеет площадь
поверхности от 200 до 800 м 2/г. Пригодные дл использовани анионные глины включают
те, которые описаны в патентах США №№ 4753710, 5071512 и 5607552, которые, тем
самым, включаютс сюда в качестве ссылок. Кроме того, могут использоватьс смеси
анионных частиц на основе двуокиси кремни и анионных глин типа смектита.
Анионные органические полимеры в соответствии с насто щим изобретением содержат
одну или несколько отрицательно зар женных (анионных) групп. Примеры групп, которые
могут присутствовать в полимере, а также в мономерах, используемых дл получени полимера, включают группы, несущие анионный зар д, и кислотные группы, несущие
анионный зар д, когда раствор ютс или диспергируютс в воде, эти группы упоминаютс здесь коллективно как анионные группы, такие как фосфатна , фосфонатна , сульфатна группа, группа сульфоновой кислоты, сульфонатна группа, группа карбоновой кислоты,
карбоксилатна , алкоксидна и фенольные группы, то есть гидрокси-замещенные фенилы
и нафтилы. Группы, несущие анионный зар д, обычно представл ют собой соли щелочного
металла, щелочно-земельного металла или аммони .
Анионные органические частицы, которые могут использоватьс в соответствии с
насто щим изобретением, включают поперечно сшитые анионные, полученные виниловым
полиприсоединением полимеры, соответственно сополимеры, содержащие анионный
мономер, подобный акриловой кислоте, метакриловой кислоте, и сульфонированные или
фосфонированные, полученные виниловым полиприсоединением мономеры, обычно
сополимеризованные с неионными мономерами, подобными (мет)акриламиду, алкил
(мет)акрилатам, и тому подобное. Пригодные дл использовани анионные органические
частицы также содержат анионные конденсированные полимеры, например золи
меламина-сульфоновой кислоты.
Дополнительные анионные полимеры, которые могут образовать часть дренирующей и
Страница: 11
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
повышающей удерживаемость наполнител системы, включают анионные полимеры,
полученные ступенчатой полимеризацией, полимеры, полученные реакцией роста цепи,
полисахариды, природные ароматические полимеры и их модификации. Термин
"ступенчатый полимер", как он здесь используетс , относитс к полимеру, полученному
ступенчатой полимеризацией, также упоминаемому как полимер, полученный ступенчатой
полимеризацией, и ступенчата полимеризаци , соответственно. Анионные органические
полимеры могут быть линейными, разветвленными или поперечно сшитыми.
Предпочтительно, анионный полимер вл етс водорастворимым или диспергируемым в
воде. В предпочтительном варианте осуществлени анионный органический полимер также
содержит одну или несколько ароматических групп. Ароматическа группа анионного
полимера может присутствовать в основной цепи полимера или в замещающей группе,
котора прикреплена к основной цепи (главной цепи) полимера. Примеры пригодных дл использовани ароматических групп включают арильную, аралкильную и алкарильную
группы, и их производные, например фенил, толил, нафтил, фенилен, ксилилен, бензил,
фенилэтил, и производные этих групп.
Примеры пригодных дл использовани анионных полимеров, полученных реакцией
роста цепи, включают полученные виниловым полиприсоединением полимеры,
содержащие анионный мономер, имеющий карбоксилатные группы, подобные акриловой
кислоте, метакриловой кислоте, этилакриловой кислоте, кротоновой кислоте, итаконовой
кислоте, малеиновой кислоте и соли любой из них, ангидриды дикислот, и
сульфонированные, полученные виниловым полиприсоединением мономеры, такие как
сульфонированный стирол, обычно сополимеризуемый с неионными мономерами,
подобными акриламиду, алкилакрилатам, и тому подобное, например, с теми, которые
описаны в патентах США №№ 5098520 и 5185062, которые включены здесь в качестве
ссылок.
Примеры пригодных дл использовани анионных ароматических полимеров,
полученных ступенчатой полимеризацией, включают конденсационные полимеры, то есть
полимеры, полученные ступенчатой поликонденсацией, например анионные полиуретаны и
конденсаты альдегида, такого как формальдегид, с одним или несколькими
(ароматическими) соединени ми, содержащими одну или несколько анионных групп, и
необ зательные другие сомономеры, пригодные дл использовани при поликонденсации,
такие как мочевина и меламин. Примеры предпочтительных анионных полимеров,
полученных ступенчатой полимеризацией, в соответствии с насто щим изобретением,
включают анионные полимеры на основе конденсации бензола и нафталина,
предпочтительно полимеры на основе конденсации нафталина-сульфоновой кислоты и
нафталина-сульфоната.
Примеры пригодных дл использовани анионных полисахаридов включают крахмалы,
гуаровые смолы, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые
смолы, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно, крахмалы, гуаровые смолы и
производные целлюлозы, пригодные дл использовани крахмалы включают
картофельный, кукурузный, пшеничный, тапиоковый, рисовый, из воскового маиса и
чменный, предпочтительно картофельный.
Примеры пригодных дл использовани анионных органических полимеров включают те,
которые описаны в патентах США №№ 4070236 и 5755930; и в публикаци х
Международных за вок №№ WO 95/21295, WO 95/21296, WO 99/67310, WO 00/49227 и WO
02/12626, которые включены здесь в качестве ссылок.
Среднемассова молекул рна масса анионного полимера, имеющего ароматические
группы, может измен тьс в широких пределах в зависимости, среди прочего, от типа
используемого полимера и обычно она равна, по меньшей мере, примерно 500,
соответственно превышает примерно 2000 и предпочтительно превышает примерно 5000.
Верхний предел не вл етс критичным; он может составл ть примерно 200000000,
обычно, примерно 150000000, соответственно примерно 100000000, и предпочтительно
примерно 10000000.
Страница: 12
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
В дополнение к указанным выше катионным полимерам, анионным неорганическим и
органическим частицам и анионным органическим полимерам, дренирующее и
повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное вещество может также
содержать низкомолекул рные, с высоким катионным зар дом, органические полимеры
и/или неорганические соединени алюмини .
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществлени насто щего
изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное
вещество содержит катионный полимер и анионный неорганический материал из
микрочастиц, соответственно, анионные частицы на основе двуокиси кремни или
анионную глину типа смектита. В соответствии с другим предпочтительным вариантом
осуществлени насто щего изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость
наполнител вспомогательное вещество содержит катионный полимер и анионный,
полученный виниловым полиприсоединением полимер, соответственно, анионный полимер
на основе акриламида. В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом
осуществлени насто щего изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость
наполнител вспомогательное вещество содержит катионный полимер, содержащий
ароматические группы. В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом
осуществлени насто щего изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость
наполнител вспомогательное вещество содержит катионный полимер, содержащий
ароматические группы, и анионный полимер, содержащий ароматические группы.
Компоненты дренирующих и повышающих удерживаемость наполнител вспомогательных веществ могут добавл тьс в целлюлозную суспензию обычным образом
и в любом пор дке. Когда используетс анионный материал из микрочастиц,
предпочтительным вл етс добавление катионного полимера в суспензию до добавлени материала из микрочастиц, даже если может использоватьс обратный пор док
добавлени . Кроме того, вл етс предпочтительным добавление катионного полимера
перед стадией сдвиговой обработки, котора может выбиратьс из прокачки, смешивани ,
очистки и тому подобное, и добавление анионного соединени после этой стадии
сдвиговой обработки. Когда используетс LMW (низкомолекул рный) катионный
органический полимер и/или соединение алюмини , такие компоненты предпочтительно
ввод тс в суспензию перед введением катионного полимера и анионного компонента,
если он используетс . Альтернативно, LMW катионный органический полимер и катионный
полимер могут вводитьс в суспензию по существу одновременно, либо по отдельности,
либо в смеси, например, как описано в патенте США № 5858174, который включен здесь в
качестве ссылки.
Если глина в соответствии с насто щим изобретением используетс вместе с
дренирующим и повышающим удерживаемость наполнител вспомогательным веществом,
глина может добавл тьс в суспензию до или после добавлени дренирующего и
повышающего удерживаемость наполнител вспомогательного вещества. Однако вл етс предпочтительным, чтобы катионна глина добавл лась перед добавлением
дренирующего и повышающего удерживаемость наполнител вспомогательного вещества
и других химикалиев дл поддержани рабочих характеристик. Удобно, чтобы глина
добавл лась к жирной бумажной массе или к тощей бумажной массе, и дренирующее и
повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное вещество добавл лось к
тощей бумажной массе. Глина может также добавл тьс к рециклированной оборотной
воде. Если используютс два или более дренирующих и повышающих удерживаемость
наполнител вспомогательных вещества, то есть катионный полимер вместе с анионным
материалом, например частицами на основе двуокиси кремни или анионным
органическим полимером, глина может добавл тьс к целлюлозной суспензии (бумажной
массе) до, после или между добавлени ми дренирующих и повышающих удерживаемость
наполнител вспомогательных веществ или вместе с любым из дренирующих и
повышающих удерживаемость наполнител вспомогательных веществ. Глина также может
добавл тьс в нескольких положени х в способе, например, к жирной бумажной массе и,
Страница: 13
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
оп ть же, к тощей бумажной массе, перед добавлением дренирующего и повышающего
удерживаемость наполнител вспомогательного вещества.
Дренирующее и повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное вещество
(вещества) в соответствии с насто щим изобретением может добавл тьс к бумажной
массе, котора должна обезвоживатьс , в количествах, которые могут измен тьс в
широких пределах в зависимости, среди прочего, от типа и количества компонентов, типа
целлюлозной суспензии, содержани соли, типа солей, содержани наполнител , типа
наполнител , точки добавлени , степени замкнутости оборотной воды и тому подобное.
Как правило, повышающее удерживаемость наполнител и дренирующее вспомогательное
вещество (вещества) добавл етс в количествах, которые дают лучшее дренирование
и/или удерживание, чем получаетс без добавлени этих компонентов. Катионный полимер
обычно добавл етс в количестве, по меньшей мере, примерно 0,001% массового, часто,
по меньшей мере, примерно 0,005% массового, по отношению к сухой целлюлозной
суспензии и верхний предел обычно равен примерно 3%, а соответственно, примерно 1,5%
массового. Обычно примен емые при добавлении количества катионного полимера
составл ют от примерно 0,01% до примерно 0,5% массового. Анионные материалы,
например, анионные частицы на основе двуокиси кремни , анионные глины типа смектита
и анионные органические полимеры, обычно добавл ютс в количестве, по меньшей мере,
примерно 0,001% массового, часто, по меньшей мере, примерно 0,005% массового, по
отношению к сухой целлюлозной суспензии, и верхний предел обычно равен примерно
1,0% и, соответственно, примерно 0,6% массового.
Когда в способе используютс LMW катионные органические полимеры, они могут
добавл тьс в количестве, равном, по меньшей мере, примерно 0,001% массового, по
отношению к сухой целлюлозной суспензии. Удобно, чтобы это количество находилось в
пределах от примерно 0,07 до примерно 0,5%, предпочтительно, в пределах от примерно
0,1 до примерно 0,35%. Когда в способе используетс соединение алюмини , общее
количество, вводимое в бумажную массу, котора должна обезвоживатьс , зависит от типа
используемого соединени алюмини и от других воздействий, желаемых от этого.
Например, в данной области хорошо известно использование соединений алюмини в
качестве осадителей дл агентов дл проклеивани на основе канифоли. Общее
добавл емое количество обычно равно, по меньшей мере, примерно 0,05% массового,
вычисл емое как количество Al2O3 по отношению к сухой целлюлозной суспензии. Удобно,
чтобы это количество находилось в пределах от примерно 0,5 до примерно до 3,0%,
предпочтительно, в пределах от примерно 0,1 до примерно 2,0%.
Дополнительные добавки, которые вл ютс обычными при изготовлении бумаги, могут,
разумеетс , использоватьс в сочетании с добавкой (добавками) в соответствии с
насто щим изобретением, такие, например, как упрочн ющие агенты дл сухого
материала, упрочн ющие агенты дл влажного материала, агенты дл оптического
осветлени , красители, агенты дл проклеивани , подобные агентам дл проклеивани на
основе канифоли, и агенты дл проклеивани , взаимодействующие с целлюлозой,
например димеры кетена и нтарные ангидриды, и тому подобное. Целлюлозна суспензи , или бумажна масса также могут содержать минеральные наполнители
обычных типов, такие, например, как каолин, китайска глина, диоксид титана, гипс,
тальк и природные и синтетические карбонаты кальци , такие как мел, измельченный
мрамор и осажденный карбонат кальци .
Кроме того, способ также может быть полезен при производстве бумаги из целлюлозных
суспензий, имеющих высокую проводимость. В таких случа х, проводимость суспензии,
котора обезвоживаетс на сетке, обычно равна, по меньшей мере, 1,0 мС/см,
соответственно, по меньшей мере, 2,0 мС/см, а предпочтительно, по меньшей мере, 3,5
мС/см. Проводимость может измер тьс с помощью стандартного оборудовани , такого,
например, как инструмент WTW LF 539, поставл емый Christian Berner. Значени ,
упом нутые выше, удобно определ ть посредством измерени проводимости целлюлозной
суспензии, котора вводитс в напорный щик бумагоделательной машины, или
Страница: 14
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
присутствует в нем, или, альтернативно, посредством измерени проводимости оборотной
воды, полученной от обезвоживани суспензии.
Насто щее изобретение, кроме того, охватывает процесс изготовлени бумаги, где
оборотна вода широко рециклируетс или рециркулируетс , то есть с высокой степенью
замкнутости оборотной воды, например, где используетс от 0 до 30 тонн свежей воды на
тонну производимой сухой бумаги, обычно менее чем 20, соответственно, менее чем 15,
предпочтительно, менее чем 10, и еще лучше, если менее, чем 5 тонн свежей воды на
тонну бумаги.
Насто щее изобретение дополнительно иллюстрируетс в следующих далее примерах,
которые, однако, не предназначены дл его ограничени . Доли и % относ тс к дол м
массовым и % массовым, соответственно, если не указано иного.
Пример 1
Глина Al-Mg, имеюща укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-14, Akzo Nobel Catalyst
B.V.), сравниваетс с коммерческим тальком (Finntalc P05 от Omya), с точки зрени адсорбции смолы. Способ оценки адсорбции смолы дл минерального порошка
представл ет собой процедуру, описанную D.A. Hughes в Tappi (July 1977, vol.60, № 7,
p. 144-146). Сначала образцы синтетической смолы готов т посредством добавлени гидроксида кали (1M) к смеси 0,65 г канифолевой смолы и 0,35 г олеиновой кислоты до
тех пор, пока не произойдет омыление. Затем добавл ют денатурированный этанол дл растворени синтетической смолы.
Процедура исследовани адсорбции смолы: сначала 35 мл дистиллированной воды
добавл ют в стекл нную центрифужную пробирку с последующим добавлением 1 мл
раствора синтетической смолы и 10 мл глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2
(содержание сухого продукта 2,5%). pH суспензии синтетической смолы с помощью серной
кислоты довод т до 6,5. Затем смесь перемешивают в течение 2 минут и центрифугируют в
течение 20 минут при 4500 об/мин. После этого супернатант сливают и выпускают, а
пробирку сушат в течение ночи при 60°C. После сушки в пробирку добавл ют 10 мл
реагента хлороформа-уксусного ангидрида (1:1) и перемешивают дл высвобождени адсорбированной смолы. Затем пробирку центрифугируют в течение 20 минут, в
результате чего прозрачный реагент остаетс в верхней части пробирки. После этого
реагент выливают в малый химический стакан и добавл ют 10 капель концентрированной
серной кислоты. После прохождени 4 минут жидкость измер ют в установке
спектрофотометра УФ-видимого света, на 400 нм, при этом значение коэффициента
поглощени сравнивают со значени ми коэффициента поглощени известных количеств
смолы. Подобное же исследование осуществл ют также дл образца Finntalc P05.
Результаты по адсорбции смолы привод тс в таблице 1, в которой "Добавление смолы"
относитс к количеству смолы, в мг, добавленному на грамм адсорбента; талька или
глины, а "Адсорбци смолы" относитс к количеству смолы, в мг, адсорбированному на
грамм адсорбента, талька или глины.
Таблица 1
40
№ Исследовани Добавление смолы [мг/г]
Адсорбци смолы [мг/г]
Тальк
Глина (CC-14) Тальк
Глина (CC-14) [0,08 мг/мл]
[0,16 мг/мл] [0,16 мг/мл]
[0,08 мг/мл]
45
50
1
0
0
0
0
0
2
2
1,2
2
1,2
2
3
4
2,3
4
1,2
4
4
6
3
6
1,5
6
5
8
3,1
7,5
1,6
8
6
10
4
9
2
10
7
12
4,3
10
2,1
11,5
8
14
4,2
10,1
2,2
13
9
16
4,5
10,1
2
13
10
18
4,7
11
2,4
13
Как показано в таблице 1, глина, имеюща укладку атомных плоскостей 3R2, имеет
значительно лучшую способность к адсорбции по сравнению с тальком.
Страница: 15
RU 2 300 597 C2
5
10
Пример 2
В этом примере характеристики адсорбции смолы катионной глины Al-Mg, имеющей
укладку атомных плоскостей 3R1 (CC-8, Sued Chemie), сравнивают с катионной глиной AlMg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-17, Akzo Nobel Catalyst B.V.).
Приготавливают две смеси синтетической смолы, одна из них содержит олеиновую
кислоту и канифолевую смолу (Смола № 1) из примера 1, а друга представл ет собой
смесь синтетических смол, содержащую абиетиновую кислоту. Смолу, содержащую
абиетиновую кислоту (Смола № 2), готов т путем смешивани 1 г абиетиновой кислоты и
1M гидроксида кали до тех пор, пока не произойдет омыление. Дл растворени синтетической смолы добавл ют денатурированный этанол (250 мл). Используют такую же
процедуру исследовани адсорбции смолы, как приведено в примере 1. Результаты
привод тс в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
№ Исследовани Добавление смолы Адсорбци смолы [мг/г]
(Смола № 1) [мг/г]
15
CC-8 (3R1) CC-17 (3R2)
20
1
0
0
0
2
8
5,4
7,1
3
16
9,64
14,1
4
32
21,5
29
5
48
34,4
41
Таблица 3
№ Исследовани Добавление смолы Адсорбци смолы [мг/г]
(Смола №2) [мг/г]
CC-8 (3R1) CC-17 (3R2)
25
30
35
40
1
0
0
0
2
8
4,45
6,07
3
16
11,1
13,8
4
32
26,5
30,3
5
48
40,3
47,5
Как показывают таблицы 2 и 3, глина с укладкой атомных плоскостей 3R2 поглощает
смесь абиетиновой кислоты и канифолевой смолы, а также олеиновой кислоты, до
значительно более высокой степени, чем катионна глина, имеюща укладку атомных
плоскостей 3R1.
Пример 3
Адсорбцию липких веществ (термопластиков) катионной глины Al-Mg, имеющей укладку
атомных плоскостей 3R2 (CC-14, Akzo Nobel Catalyst B.V.), сравнивают с тальком
(Finntalc P05, Omya) с использованием инструмента TOC (Dohrman DC190). TOC (общее
содержание органического углерода) определ ют посредством сжигани при 800°C, при
этом углерод окисл етс до двуокиси углерода, а затем анализируетс посредством
способа ИК-спектроскопии. Результаты привод тс в таблице 4, в которой "Добавление
липких веществ" относитс к количеству липких вещества, в мг, добавленных на грамм
адсорбента; глины или талька, а "Адсорбци липких веществ" относитс к количеству
липких веществ, в мг, адсорбируемых на грамм адсорбента; талька или глины.
Таблица 4
45
№ Иссле- Добавление липких веществ
довани [мг/г]
Адсорбци липких веществ [мг/г]
Тальк
CC-14
Тальк
CC-14
[0,16 мг/мл] [0,16 мг/мл] [0,08 мг/мл] [0,08 мг/мл]
термопластик термопластик термопластик термопластик
50
1
0
0
0
0
0
2
2
1,3
2
1,5
2
3
4
1,8
4
1,8
4
Пример 4
Рабочие характеристики дренировани посредством включени глины, имеющей укладку
атомных плоскостей 3R2, в обезвоживающее и повышающее удерживаемость наполнител Страница: 16
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
вспомогательное вещество оцениваютс посредством Dynamic Drainage Analyzer (DDA),
доступного от Akribi Kemikonsulter AB, Sweden, который измер ет врем дренировани заданного объема бумажной массы через сетку, при удалении сукна и приложении вакуума
(0,35 бар) к той стороне сетки, котора вл етс противоположной стороне, на которой
присутствует бумажна масса. Удерживание при первом прохождении оцениваетс посредством нефелометра, с помощью измерени мутности фильтрата, оборотной воды,
полученной посредством дренировани суспензии.
Используема композици основываетс на обесцвеченной волокнистой массе от
бумажной фабрики дл производства газетной бумаги, имеющей консистентность 30 г/л,
проводимость около 1500 мкС/см и pH 7. В суспензию волокнистой массы добавл ют
образец катионной глины Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-9, Akzo
Nobel Catalyst B.V.). Затем композици перемешиваетс с помощью магнитной мешалки, и
врем удерживани /контакт бумажной массы и катионной глины составл ет от 30 мин до 1
часа. После этого, перед осуществлением исследовани с помощью DDA, композицию
разбавл ют водой (примерно 1:10).
Образцы бумажной массы/композиции помещают в лоток DDA с лопаст ми в момент
времени 0. После этого добавл ют повышающие удерживаемость
наполнител /обезвоживающие химикалии в следующем пор дке: i) через 15 секунд, 0,8
кг/тонна сухой волокнистой массы полиакриламида (Eka PL 1510), ii) еще через 15
секунд (через 30 секунд после начала), 0,4 кг/тонна сухой волокнистой массы анионных
частиц на основе двуокиси кремни (Eka NP 780), iii) еще через 15 секунд,
дренирование суспензии, при этом автоматически регистриру врем дренировани .
Образцы фильтрата от исследований дренировани оценивают по отношению к
адсорбции смолы. Адсорбци , как предполагаетс , коррелирует с коэффициентом
поглощени фильтрата на 280 нм, в спектрофотометре УФ-видимого света, и уменьшение
коэффициента поглощени в УФ-видимой области упоминаетс как уменьшение
количества смолы. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5
№ Исследовани Добавление CC-9 [кг/т] Врем дренировани [с] Уменьшение количества смолы [%]
30
35
40
1
0
9,3
-
2
5
6,04
19,8
3
10
5,63
21,4
Таблица 5 сно показывает, что добавление CC-9 в суспензию уменьшает врем дренировани и что фильтрат содержит меньшее количество смолы, когда в суспензию
добавл ют CC-9.
Пример 5
В этом примере катионна глина Al-Mg, имеюща укладку атомных плоскостей 3R2 (CC12), сравниваетс с катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2
(CC-18), по отношению к дренированию. Используют такую же композицию и процедуру, как
описано в примере 4. Таблица 6 приводит результаты.
Таблица 6
№ Исследовани Дозировка CC [кг/т] Врем дренировани [с]
CC-12 (3R1) CC-18 (3R2)
45
50
1
0
16,2
2
2
15
16,2
13,1
3
5
14,9
13,2
4
10
14,8
11,9
Из таблицы 6 сно, что добавление глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2,
дополнительно улучшает дренирование по сравнению с катионной глиной, имеющей
укладку атомных плоскостей 3R1.
Пример 6
Здесь оцениваетс воздействие на дренирующий эффект катионной глины Al-Mg,
имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22). Используют такую же композицию и
Страница: 17
RU 2 300 597 C2
5
процедуру, как описано в примере 4, за исключением того, что используют другие
дренирующие и повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества. В
этом примере, 0,4 кг/т сухой волокнистой массы Percol 63 (катионного полиакриламида
от CIBA) и 2 кг/т сухой волокнистой массы Hydrocol SW (бентонитна глина типа
смектита от CIBA) добавл ют подобным же образом.
Таблица 7
Дозировка CC [кг/т] Врем дренировани [с]
CC-22 (3R2)
0
10
15
20
25
30
35
11,2
2
9,1
10
8,1
Таблица 7 демонстрирует, что рабочие характеристики обезвоживающего и
повышающего удерживаемость наполнител вспомогательного вещества, содержащего
добавки катионного PAM и бентонитной глины, в суспензии, улучшаютс при добавлении
катионной глины Al-Mg типа 3R2.
Пример 7
Адсорбци липких веществ самоприклеивающихс материалов катионной глиной Al-Mg,
имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-17, Akzo Nobel Catalyst B.V.),
оцениваетс и сравниваетс с тальком (Finntalc P05, Omya). Липкие вещества
самоприклеивающихс материалов наход тс в композиции из канцел рских отходов в
виде наклеек, клейких лент, самозаклеивающихс конвертов и этикеток Post-it ®.
60 г этикеток Post-it ®, имеющих одну сторону, полностью покрытую адгезивом (Tappi
journal vol. 79 no 7 July 1996), разрезают на маленькие квадратики и пропитывают в
1,5 л холодной водопроводной воды в течение 24 ч. 0,5 л раствора соли, содержащего
CaCl2?2H2O, Na2SO4?10H2O и водопроводную воду, добавл ют в смесь вода-бумага дл моделировани условий бумажной фабрики, таких как pH и проводимость. Затем смесь
разрыхл ют в стандартном разрыхлителе волокнистой массы при 30000 оборотов. Волокна
и мелкодисперсные частицы, большие, чем 25 мкм, удал ют посредством фильтровани .
Фильтрат нагревают на вод ной бане до 60°C. pH измен етс в пределах между 6,8 и 7,4.
К образцам фильтрата добавл ют глину Al-Mg, имеющую укладку атомных плоскостей
3R2, и тальк (PO5). После добавлени CC-17 и талька фильтрат перемешивают с помощью
магнитной мешалки, и врем удерживани CC-17 и талька составл ет 60 мин.
Исследование адсорбции осуществл етс путем центрифугировани в течение 30 мин при
4500 об/мин. Затем супернатант сливают и измер ют TOC. Таблица 8 показывает
результаты адсорбции самоприклеивающихс материалов.
Таблица 8
№ Исследовани Тальк [кг/т] CC-17 [кг/т] TOC [млн.д.]
40
45
50
1
0
2
5
0
550
525
3
10
498
4
20
400
5
5
401
6
10
292
7
20
115
Как показывает таблица 8, адсорбци самоприклеивающихс материалов значительно
улучшаетс при добавлении CC-17, по сравнению с тальком.
Пример 8
В этом примере оцениваютс рабочие характеристики проклеивани . Композицию от
бумажной фабрики дл производства упаковочного картона обрабатывают в жидком
состо нии катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22,
Akzo Nobel Catalyst B.V.), и тальком (Finntalc P05, Omya), соответственно. Добавл ют
химикалии дл проклейки и улучшени удерживаемости наполнител и изготавливают
вручную листы (SCAN-C 26:76). Проклейка листов измер етс как значени Cobb 60 (SCANСтраница: 18
RU 2 300 597 C2
5
10
P 12:64).
Используема композици представл ет собой жирную бумажную массу от фабрики
LPB, содержащую отбеленную волокнистую массу м гких и твердых пород дерева. Эту
композицию перемешивают и нагревают до 50°C. Добавл ют химикалии и обрабатывают
композицию в течение 30 минут. Затем жирную бумажную массу разбавл ют
водопроводной водой до консистенции 5 г/л. Эта композици имеет pH 8 и проводимость
0,7 мС/см. Перед изготовлением листа добавл ют 0,3 кг/т сухой волокнистой массы AKD
(Keydime C223, Eka Chemical), 8 кг/т сухой волокнистой массы катионного крахмала
(Perlbond 970) и 0,5 кг/т сухой волокнистой массы частиц на основе двуокиси кремни (Eka NP 590, Eka Chemical). Листы имеют объемную массу приблизительно 73 г/м 2.
Таблица 9 показывает результаты проклеивани , полученные при добавлении различных
количеств талька и CC-22 к жидкой композиции дл упаковочного картона.
Таблица 9
№ Исследовани Тальк [кг/т] CC-22 [кг/т] Cobb 60
15
20
25
30
35
1
0
2
1
3
5
0
40
44
60
4
1
35
5
5
34
Рабочие характеристики проклеивани улучшаютс , когда используетс CC-22, по
сравнению с тальком.
Пример 9
Рабочие характеристики проклеивани оцениваютс при более высоких добавлени х
катионной глины Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel
Catalyst B.V.) и талька (Finntalc P05, Omya), соответственно. Изготавливают вручную
листы, и измер ют проклеивание как значени Cobb 60 (SCAN-P 12:64).
Используема композици представл ет собой жирную бумажную массу от фабрики
LPB, содержащую отбеленную перекисью водорода сульфатную волокнистую массу из
м гких и твердых пород дерева при консистенции ~4%. Эту композицию перемешивают и
нагревают до 50°C. Добавл ют катионную глину или тальк и обрабатывают композицию в
течение 20 минут. Затем жирную бумажную массу разбавл ют отбеливающим фильтратом
до консистенции ~3,9 г/л. К композиции дл AKD добавл ют 1,6 кг/т
канифолевого материала дл проклеивани , 1,6 кг/т окиси алюмини , 5,0 кг/т катионного
крахмала и 0,35 кг/т частиц на основе двуокиси кремни (Eka NP 590, Eka Chemical), перед
изготовлением листов вручную (формующее устройство Rapid-Kothen). Листы имеют
объемную массу приблизительно 100 г/м 2. Таблица 10 приводит результаты проклеивани ,
полученные посредством проклеивани жидкой композиции дл упаковочного картона.
Таблица 10
№ Исследовани AKD [кг/т] Тальк [кг/т] CC-22 [кг/т] Cobb 60
40
45
50
1
0
0
0
258
2
0,5
0
0
250
3
0,8
0
0
131
4
1
0
0
59
5
1,4
0
0
39
6
0,5
5
0
211
7
0,8
5
0
115
8
1`
5
0
61
9
1,4
5
0
39
10
0,5
0
10
198
11
0,8
0
10
87
12
1
0
10
45
13
1,4
0
10
33
Таблица 10 показывает, что при использовании CC-22 рабочие характеристики
проклеивани улучшаютс (более низкие значени Cobb 60) по сравнению с тальком.
Страница: 19
RU 2 300 597 C2
5
10
Пример 10
Этот пример осуществл ют на бумажной фабрике. Химическа волокниста масса из
напорного щика дл обезвоживани машины дл получени волокнистой массы
обрабатываетс катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC22, Akzo Nobel Catalyst B.V.). Затем измер ют мутность фильтрата волокнистой массы,
см. таблицу 11.
Используема волокниста масса представл ет собой суспензию отбеленных волокон
эвкалипта при консистенции ~1,2%. Эту волокнистую массу перемешивают и нагревают при
60°C. Добавл ют катионную глину и волокнистую массу обрабатывают в течение 30 минут.
Затем волокнистую массу фильтруют через Britt-Jar с сеткой 200 меш (диаметры
отверстий 76,2 мкм). Фильтрат анализируют на мутность в измерителе мутности Hach
2100P. Таблица 11 показывает результаты в терминах мутности фильтрата.
Таблица 11
№ Исследовани CC-22 [кг/т] Мутность [NTU (нефелометрические единицы мутности)]
15
20
25
1
0
53
2
2
43
3
5
23
Мутность фильтрата улучшаетс (уменьшаетс ) при обработке химической волокнистой
массы CC-22.
Пример 11
Этот пример осуществл ют на бумажной фабрике дл производства TMP.
Термомеханическую волокнистую массу (TMP) обезвоживают или промывают после
белени перекисью водорода. Фильтрат часто упоминаетс как беленый фильтрат. Вода
беленого фильтрата TMP перемешиваетс и нагреваетс при 50°C. Воду беленого
фильтрата TMP обрабатывают в течение 30 минут катионной глиной Al-Mg, имеющей
укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.). Эту воду
центрифугируют и прозрачную фазу измер ют на мутность дл анализа на адсорбцию в
спектрофотометре Lasa 10 на длине волны 700 нм. Таблица 12 показывает результаты.
Таблица 12
30
35
40
45
№ Исследовани CC-22 [кг/т] Поглощение [700 нм]
1
0
0,506
2
10
0,377
Поглощение в прозрачной фазе улучшаетс (уменьшаетс ) при обработке воды после
белени TMP CC-22.
Пример 12
Этот пример осуществл ют в бумажной фабрике дл производства обесцвеченной
волокнистой массы (DIP). Волокниста масса от установки DIP обрабатываетс катионной
глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst
B.V.). Затем измер ют мутность фильтрата волокнистой массы, смотри таблицу 13.
Используема волокниста масса отбираетс между стади ми дискового фильтра и
винтового пресса в установке дл DIP. Волокниста масса имеет консистенцию ~7% и
разбавл етс водопроводной водой до ~4,2%. Эту волокнистую массу перемешивают и
нагревают при 50°C. Добавл ют глину и обрабатывают волокнистую массу в течение 30
минут. Затем волокнистую массу фильтруют через стекловолоконный фильтр GF/A
(диаметр отверстий ~2 мкм). Фильтрат анализируют на мутность в измерителе мутности
Hach 2100P. Таблица 13 показывает результаты.
Таблица 13
№ Исследовани CC-22 [кг/т] Мутность [NTU]
50
1
0
71,8
2
2
63,5
3
5
42,3
Мутность фильтрата улучшаетс (уменьшаетс ) при перемешивании перед
фильтрованием обесцвеченной волокнистой массы вместе с CC-22.
Страница: 20
RU 2 300 597 C2
5
Пример 13
Волокниста масса из бумажной фабрики дл производства обесцвеченной волокнистой
массы (DIP) обрабатываетс катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных
плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.), способом, подобным примеру 12.
Затем измер ют мутность фильтрата волокнистой массы и результаты привод т в таблице
14.
Таблица 14
Исследование CC-22 [кг/т] Мутность [NTU]
10
1
0
2
5
18
15
3
10
11
Мутность фильтрата улучшаетс (уменьшаетс ) при обработке перед фильтрованием
обесцвеченной волокнистой массы посредством добавлени к ней CC-22.
15
20
25
30
35
40
45
50
Формула изобретени 1. Целлюлозный продукт, содержащий глину, имеющую укладку атомных плоскостей 3R2.
2. Продукт по п.1, в котором целлюлозный продукт представл ет собой бумагу.
3. Продукт по п.1, в котором целлюлозный продукт представл ет собой волокнистую
массу.
4. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина вл етс катионной.
5. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина содержит слои и межслойные
пространства, указанные межслойные пространства содержат анионы, и указанные слои
содержат двухвалентный и трехвалентный атомы металла при таком отношении, что
общий зар д указанных слоев вл етс катионным.
6. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина содержит двухвалентный атом металла
(М 2+), который представл ет собой магний, и трехвалентный ион металла (М 3+), который
представл ет собой алюминий.
7. Продукт по п.5, в котором анионы, которые могут присутствовать в межслойном
пространстве, включают NO3 -, ОН -, Cl -, Br -, I -, СО3 2-, SO4 2-, SiO3 2-, CrO4 2-, ВО3 2-, MnO4 -,
HGaO3 2-, HVO4 - и ClO4 -, столбчатые анионы или анионы включени , карбоксилаты,
сульфонаты.
8. Продукт по п.5, в котором анионы, которые могут присутствовать в межслойном
пространстве, включают гидроксид, карбонат.
9. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина характеризуетс общей формулой
[Мm2+Мn 3+(ОН)2m+2n]Хn/z Z-?bH2О,
где m и n, независимо друг от друга, представл ют собой целые числа, имеющие такое
значение, что m/n находитс в пределах от 1 до 10; b представл ет собой целое число,
имеющее значение в пределах от 0 до 10; z представл ет собой целое число от 1 до
10, Xn/z Z- представл ет собой анион, где z представл ет собой целое число от 1 до 10; М 2+
представл ет собой двухвалентный атом металла, который вл етс Be, Mg, Cu, Ni, Co,
Zn, Fe, Mn, Cd и Са; M 3+ представл ет собой трехвалентный атом металла, который
вл етс Al, Ga, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, In.
10. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина представл ет собой гидротальцит,
манассеит, пироаурит, сьегренит, штихтит, барбертонит, таковит, реевезит,
дезаутельзит, мотукореаит, вермландит, меикснерит, коалингит, хлоромагалумит,
карробойдит, хонессит, вудвардит, айоваит, гидрохонессит, маунткеитит.
11. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина представл ет собой гидротальцит.
12. Способ получени целлюлозного продукта, включающий
(i) получение водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необ зательно
наполнитель;
(ii) добавление к суспензии глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2; и
(iii) обезвоживание полученной суспензии.
Страница: 21
CL
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
13. Способ по п.12, в котором целлюлозный продукт представл ет собой бумагу.
14. Способ по п.12, в котором он дополнительно включает добавление в суспензию
одного или несколько дренирующих и повышающих удерживаемость вспомогательных
веществ.
15. Способ по п.14, в котором дренирующие и повышающие удерживаемость
вспомогательные вещества содержат катионный полимер и анионный материал.
16. Способ по п.14, в котором дренирующие и повышающие удерживаемость
вспомогательные вещества содержат катионный полимер и анионные частицы на основе
двуокиси кремни .
17. Способ по п.14, в котором дренирующие и повышающие удерживаемость
вспомогательные вещества содержат катионный полимер и анионные частицы на основе
двуокиси кремни , имеющие удельную площадь поверхности выше 100 м 2/г.
18. Способ по п.14, в котором дренирующие и повышающие удерживаемость
вспомогательные вещества содержат катионный полимер и бентонит.
19. Способ по п.14, в котором катионный полимер представл ет собой катионный
крахмал или катионный полимер на основе акриламида.
20. Способ по п.12, в котором глину добавл ют в количестве, по меньшей мере, 0,01
мас.%, вычисленном как отношение сухой глины к сухой целлюлозной суспензии.
21. Способ получени целлюлозного продукта, включающий
(i) получение водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна;
(ii) добавление к суспензии катионной глины, а затем одного или нескольких
дренирующих и повышающих удерживаемость вспомогательных веществ, содержащих, по
меньшей мере, один катионный полимер; и
(iii) обезвоживание полученной суспензии.
22. Способ по п.21, в котором глина представл ет собой гидротальцит, манассеит,
пироаурит, сьегренит, штихтит, барбертонит, таковит, реевезит, дезаутельзит,
мотукореаит, вермландит, меикснерит, коалингит, хлоромагалумит, карробойдит,
хонессит, вудвардит, айоваит, гидрохонессит, маунткеитит.
23. Способ по п.21, в котором глина представл ет собой гидротальцит.
24. Способ по п.21, в котором катионный полимер представл ет собой катионный
крахмал или катионный полимер на основе акриламида.
25. Способ по п.21, в котором дренирующие и повышающие удерживаемость
вспомогательные вещества содержат один катионный полимер и анионный материал.
26. Способ по п.21, в котором дренирующие и повышающие удерживаемость
вспомогательные вещества содержат катионный полимер и анионные частицы на основе
двуокиси кремни .
27. Способ по п.21, в котором дренирующие и повышающие удерживаемость
вспомогательные вещества содержат катионный полимер и бентонит.
40
45
50
Страница: 22
?ислотные группы, несущие
анионный зар д, когда раствор ютс или диспергируютс в воде, эти группы упоминаютс здесь коллективно как анионные группы, такие как фосфатна , фосфонатна , сульфатна группа, группа сульфоновой кислоты, сульфонатна группа, группа карбоновой кислоты,
карбоксилатна , алкоксидна и фенольные группы, то есть гидрокси-замещенные фенилы
и нафтилы. Группы, несущие анионный зар д, обычно представл ют собой соли щелочного
металла, щелочно-земельного металла или аммони .
Анионные органические частицы, которые могут использоватьс в соответствии с
насто щим изобретением, включают поперечно сшитые анионные, полученные виниловым
полиприсоединением полимеры, соответственно сополимеры, содержащие анионный
мономер, подобный акриловой кислоте, метакриловой кислоте, и сульфонированные или
фосфонированные, полученные виниловым полиприсоединением мономеры, обычно
сополимеризованные с неионными мономерами, подобными (мет)акриламиду, алкил
(мет)акрилатам, и тому подобное. Пригодные дл использовани анионные органические
частицы также содержат анионные конденсированные полимеры, например золи
меламина-сульфоновой кислоты.
Дополнительные анионные полимеры, которые могут образовать часть дренирующей и
Страница: 11
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
повышающей удерживаемость наполнител системы, включают анионные полимеры,
полученные ступенчатой полимеризацией, полимеры, полученные реакцией роста цепи,
полисахариды, природные ароматические полимеры и их модификации. Термин
"ступенчатый полимер", как он здесь используетс , относитс к полимеру, полученному
ступенчатой полимеризацией, также упоминаемому как полимер, полученный ступенчатой
полимеризацией, и ступенчата полимеризаци , соответственно. Анионные органические
полимеры могут быть линейными, разветвленными или поперечно сшитыми.
Предпочтительно, анионный полимер вл етс водорастворимым или диспергируемым в
воде. В предпочтительном варианте осуществлени анионный органический полимер также
содержит одну или несколько ароматических групп. Ароматическа группа анионного
полимера может присутствовать в основной цепи полимера или в замещающей группе,
котора прикреплена к основной цепи (главной цепи) полимера. Примеры пригодных дл использовани ароматических групп включают арильную, аралкильную и алкарильную
группы, и их производные, например фенил, толил, нафтил, фенилен, ксилилен, бензил,
фенилэтил, и производные этих групп.
Примеры пригодных дл использовани анионных полимеров, полученных реакцией
роста цепи, включают полученные виниловым полиприсоединением полимеры,
содержащие анионный мономер, имеющий карбоксилатные группы, подобные акриловой
кислоте, метакриловой кислоте, этилакриловой кислоте, кротоновой кислоте, итаконовой
кислоте, малеиновой кислоте и соли любой из них, ангидриды дикислот, и
сульфонированные, полученные виниловым полиприсоединением мономеры, такие как
сульфонированный стирол, обычно сополимеризуемый с неионными мономерами,
подобными акриламиду, алкилакрилатам, и тому подобное, например, с теми, которые
описаны в патентах США №№ 5098520 и 5185062, которые включены здесь в качестве
ссылок.
Примеры пригодных дл использовани анионных ароматических полимеров,
полученных ступенчатой полимеризацией, включают конденсационные полимеры, то есть
полимеры, полученные ступенчатой поликонденсацией, например анионные полиуретаны и
конденсаты альдегида, такого как формальдегид, с одним или несколькими
(ароматическими) соединени ми, содержащими одну или несколько анионных групп, и
необ зательные другие сомономеры, пригодные дл использовани при поликонденсации,
такие как мочевина и меламин. Примеры предпочтительных анионных полимеров,
полученных ступенчатой полимеризацией, в соответствии с насто щим изобретением,
включают анионные полимеры на основе конденсации бензола и нафталина,
предпочтительно полимеры на основе конденсации нафталина-сульфоновой кислоты и
нафталина-сульфоната.
Примеры пригодных дл использовани анионных полисахаридов включают крахмалы,
гуаровые смолы, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые
смолы, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно, крахмалы, гуаровые смолы и
производные целлюлозы, пригодные дл использовани крахмалы включают
картофельный, кукурузный, пшеничный, тапиоковый, рисовый, из воскового маиса и
чменный, предпочтительно картофельный.
Примеры пригодных дл использовани анионных органических полимеров включают те,
которые описаны в патентах США №№ 4070236 и 5755930; и в публикаци х
Международных за вок №№ WO 95/21295, WO 95/21296, WO 99/67310, WO 00/49227 и WO
02/12626, которые включены здесь в качестве ссылок.
Среднемассова молекул рна масса анионного полимера, имеющего ароматические
группы, может измен тьс в широких пределах в зависимости, среди прочего, от типа
используемого полимера и обычно она равна, по меньшей мере, примерно 500,
соответственно превышает примерно 2000 и предпочтительно превышает примерно 5000.
Верхний предел не вл етс критичным; он может составл ть примерно 200000000,
обычно, примерно 150000000, соответственно примерно 100000000, и предпочтительно
примерно 10000000.
Страница: 12
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
В дополнение к указанным выше катионным полимерам, анионным неорганическим и
органическим частицам и анионным органическим полимерам, дренирующее и
повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное вещество может также
содержать низкомолекул рные, с высоким катионным зар дом, органические полимеры
и/или неорганические соединени алюмини .
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществлени насто щего
изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное
вещество содержит катионный полимер и анионный неорганический материал из
микрочастиц, соответственно, анионные частицы на основе двуокиси кремни или
анионную глину типа смектита. В соответствии с другим предпочтительным вариантом
осуществлени насто щего изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость
наполнител вспомогательное вещество содержит катионный полимер и анионный,
полученный виниловым полиприсоединением полимер, соответственно, анионный полимер
на основе акриламида. В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом
осуществлени насто щего изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость
наполнител вспомогательное вещество содержит катионный полимер, содержащий
ароматические группы. В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом
осуществлени насто щего изобретени дренирующее и повышающее удерживаемость
наполнител вспомогательное вещество содержит катионный полимер, содержащий
ароматические группы, и анионный полимер, содержащий ароматические группы.
Компоненты дренирующих и повышающих удерживаемость наполнител вспомогательных веществ могут добавл тьс в целлюлозную суспензию обычным образом
и в любом пор дке. Когда используетс анионный материал из микрочастиц,
предпочтительным вл етс добавление катионного полимера в суспензию до добавлени материала из микрочастиц, даже если может использоватьс обратный пор док
добавлени . Кроме того, вл етс предпочтительным добавление катионного полимера
перед стадией сдвиговой обработки, котора может выбиратьс из прокачки, смешивани ,
очистки и тому подобное, и добавление анионного соединени после этой стадии
сдвиговой обработки. Когда используетс LMW (низкомолекул рный) катионный
органический полимер и/или соединение алюмини , такие компоненты предпочтительно
ввод тс в суспензию перед введением катионного полимера и анионного компонента,
если он используетс . Альтернативно, LMW катионный органический полимер и катионный
полимер могут вводитьс в суспензию по существу одновременно, либо по отдельности,
либо в смеси, например, как описано в патенте США № 5858174, который включен здесь в
качестве ссылки.
Если глина в соответствии с насто щим изобретением используетс вместе с
дренирующим и повышающим удерживаемость наполнител вспомогательным веществом,
глина может добавл тьс в суспензию до или после добавлени дренирующего и
повышающего удерживаемость наполнител вспомогательного вещества. Однако вл етс предпочтительным, чтобы катионна глина добавл лась перед добавлением
дренирующего и повышающего удерживаемость наполнител вспомогательного вещества
и других химикалиев дл поддержани рабочих характеристик. Удобно, чтобы глина
добавл лась к жирной бумажной массе или к тощей бумажной массе, и дренирующее и
повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное вещество добавл лось к
тощей бумажной массе. Глина может также добавл тьс к рециклированной оборотной
воде. Если используютс два или более дренирующих и повышающих удерживаемость
наполнител вспомогательных вещества, то есть катионный полимер вместе с анионным
материалом, например частицами на основе двуокиси кремни или анионным
органическим полимером, глина может добавл тьс к целлюлозной суспензии (бумажной
массе) до, после или между добавлени ми дренирующих и повышающих удерживаемость
наполнител вспомогательных веществ или вместе с любым из дренирующих и
повышающих удерживаемость наполнител вспомогательных веществ. Глина также может
добавл тьс в нескольких положени х в способе, например, к жирной бумажной массе и,
Страница: 13
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
оп ть же, к тощей бумажной массе, перед добавлением дренирующего и повышающего
удерживаемость наполнител вспомогательного вещества.
Дренирующее и повышающее удерживаемость наполнител вспомогательное вещество
(вещества) в соответствии с насто щим изобретением может добавл тьс к бумажной
массе, котора должна обезвоживатьс , в количествах, которые могут измен тьс в
широких пределах в зависимости, среди прочего, от типа и количества компонентов, типа
целлюлозной суспензии, содержани соли, типа солей, содержани наполнител , типа
наполнител , точки добавлени , степени замкнутости оборотной воды и тому подобное.
Как правило, повышающее удерживаемость наполнител и дренирующее вспомогательное
вещество (вещества) добавл етс в количествах, которые дают лучшее дренирование
и/или удерживание, чем получаетс без добавлени этих компонентов. Катионный полимер
обычно добавл етс в количестве, по меньшей мере, примерно 0,001% массового, часто,
по меньшей мере, примерно 0,005% массового, по отношению к сухой целлюлозной
суспензии и верхний предел обычно равен примерно 3%, а соответственно, примерно 1,5%
массового. Обычно примен емые при добавлении количества катионного полимера
составл ют от примерно 0,01% до примерно 0,5% массового. Анионные материалы,
например, анионные частицы на основе двуокиси кремни , анионные глины типа смектита
и анионные органические полимеры, обычно добавл ютс в количестве, по меньшей мере,
примерно 0,001% массового, часто, по меньшей мере, примерно 0,005% массового, по
отношению к сухой целлюлозной суспензии, и верхний предел обычно равен примерно
1,0% и, соответственно, примерно 0,6% массового.
Когда в способе используютс LMW катионные органические полимеры, они могут
добавл тьс в количестве, равном, по меньшей мере, примерно 0,001% массового, по
отношению к сухой целлюлозной суспензии. Удобно, чтобы это количество находилось в
пределах от примерно 0,07 до примерно 0,5%, предпочтительно, в пределах от примерно
0,1 до примерно 0,35%. Когда в способе используетс соединение алюмини , общее
количество, вводимое в бумажную массу, котора должна обезвоживатьс , зависит от типа
используемого соединени алюмини и от других воздействий, желаемых от этого.
Например, в данной области хорошо известно использование соединений алюмини в
качестве осадителей дл агентов дл проклеивани на основе канифоли. Общее
добавл емое количество обычно равно, по меньшей мере, примерно 0,05% массового,
вычисл емое как количество Al2O3 по отношению к сухой целлюлозной суспензии. Удобно,
чтобы это количество находилось в пределах от примерно 0,5 до примерно до 3,0%,
предпочтительно, в пределах от примерно 0,1 до примерно 2,0%.
Дополнительные добавки, которые вл ютс обычными при изготовлении бумаги, могут,
разумеетс , использоватьс в сочетании с добавкой (добавками) в соответствии с
насто щим изобретением, такие, например, как упрочн ющие агенты дл сухого
материала, упрочн ющие агенты дл влажного материала, агенты дл оптического
осветлени , красители, агенты дл проклеивани , подобные агентам дл проклеивани на
основе канифоли, и агенты дл проклеивани , взаимодействующие с целлюлозой,
например димеры кетена и нтарные ангидриды, и тому подобное. Целлюлозна суспензи , или бумажна масса также могут содержать минеральные наполнители
обычных типов, такие, например, как каолин, китайска глина, диоксид титана, гипс,
тальк и природные и синтетические карбонаты кальци , такие как мел, измельченный
мрамор и осажденный карбонат кальци .
Кроме того, способ также может быть полезен при производстве бумаги из целлюлозных
суспензий, имеющих высокую проводимость. В таких случа х, проводимость суспензии,
котора обезвоживаетс на сетке, обычно равна, по меньшей мере, 1,0 мС/см,
соответственно, по меньшей мере, 2,0 мС/см, а предпочтительно, по меньшей мере, 3,5
мС/см. Проводимость может измер тьс с помощью стандартного оборудовани , такого,
например, как инструмент WTW LF 539, поставл емый Christian Berner. Значени ,
упом нутые выше, удобно определ ть посредством измерени проводимости целлюлозной
суспензии, котора вводитс в напорный щик бумагоделательной машины, или
Страница: 14
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
30
35
присутствует в нем, или, альтернативно, посредством измерени проводимости оборотной
воды, полученной от обезвоживани суспензии.
Насто щее изобретение, кроме того, охватывает процесс изготовлени бумаги, где
оборотна вода широко рециклируетс или рециркулируетс , то есть с высокой степенью
замкнутости оборотной воды, например, где используетс от 0 до 30 тонн свежей воды на
тонну производимой сухой бумаги, обычно менее чем 20, соответственно, менее чем 15,
предпочтительно, менее чем 10, и еще лучше, если менее, чем 5 тонн свежей воды на
тонну бумаги.
Насто щее изобретение дополнительно иллюстрируетс в следующих далее примерах,
которые, однако, не предназначены дл его ограничени . Доли и % относ тс к дол м
массовым и % массовым, соответственно, если не указано иного.
Пример 1
Глина Al-Mg, имеюща укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-14, Akzo Nobel Catalyst
B.V.), сравниваетс с коммерческим тальком (Finntalc P05 от Omya), с точки зрени адсорбции смолы. Способ оценки адсорбции смолы дл минерального порошка
представл ет собой процедуру, описанную D.A. Hughes в Tappi (July 1977, vol.60, № 7,
p. 144-146). Сначала образцы синтетической смолы готов т посредством добавлени гидроксида кали (1M) к смеси 0,65 г канифолевой смолы и 0,35 г олеиновой кислоты до
тех пор, пока не произойдет омыление. Затем добавл ют денатурированный этанол дл растворени синтетической смолы.
Процедура исследовани адсорбции смолы: сначала 35 мл дистиллированной воды
добавл ют в стекл нную центрифужную пробирку с последующим добавлением 1 мл
раствора синтетической смолы и 10 мл глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2
(содержание сухого продукта 2,5%). pH суспензии синтетической смолы с помощью серной
кислоты довод т до 6,5. Затем смесь перемешивают в течение 2 минут и центрифугируют в
течение 20 минут при 4500 об/мин. После этого супернатант сливают и выпускают, а
пробирку сушат в течение ночи при 60°C. После сушки в пробирку добавл ют 10 мл
реагента хлороформа-уксусного ангидрида (1:1) и перемешивают дл высвобождени адсорбированной смолы. Затем пробирку центрифугируют в течение 20 минут, в
результате чего прозрачный реагент остаетс в верхней части пробирки. После этого
реагент выливают в малый химический стакан и добавл ют 10 капель концентрированной
серной кислоты. После прохождени 4 минут жидкость измер ют в установке
спектрофотометра УФ-видимого света, на 400 нм, при этом значение коэффициента
поглощени сравнивают со значени ми коэффициента поглощени известных количеств
смолы. Подобное же исследование осуществл ют также дл образца Finntalc P05.
Результаты по адсорбции смолы привод тс в таблице 1, в которой "Добавление смолы"
относитс к количеству смолы, в мг, добавленному на грамм адсорбента; талька или
глины, а "Адсорбци смолы" относитс к количеству смолы, в мг, адсорбированному на
грамм адсорбента, талька или глины.
Таблица 1
40
№ Исследовани Добавление смолы [мг/г]
Адсорбци смолы [мг/г]
Тальк
Глина (CC-14) Тальк
Глина (CC-14) [0,08 мг/мл]
[0,16 мг/мл] [0,16 мг/мл]
[0,08 мг/мл]
45
50
1
0
0
0
0
0
2
2
1,2
2
1,2
2
3
4
2,3
4
1,2
4
4
6
3
6
1,5
6
5
8
3,1
7,5
1,6
8
6
10
4
9
2
10
7
12
4,3
10
2,1
11,5
8
14
4,2
10,1
2,2
13
9
16
4,5
10,1
2
13
10
18
4,7
11
2,4
13
Как показано в таблице 1, глина, имеюща укладку атомных плоскостей 3R2, имеет
значительно лучшую способность к адсорбции по сравнению с тальком.
Страница: 15
RU 2 300 597 C2
5
10
Пример 2
В этом примере характеристики адсорбции смолы катионной глины Al-Mg, имеющей
укладку атомных плоскостей 3R1 (CC-8, Sued Chemie), сравнивают с катионной глиной AlMg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-17, Akzo Nobel Catalyst B.V.).
Приготавливают две смеси синтетической смолы, одна из них содержит олеиновую
кислоту и канифолевую смолу (Смола № 1) из примера 1, а друга представл ет собой
смесь синтетических смол, содержащую абиетиновую кислоту. Смолу, содержащую
абиетиновую кислоту (Смола № 2), готов т путем смешивани 1 г абиетиновой кислоты и
1M гидроксида кали до тех пор, пока не произойдет омыление. Дл растворени синтетической смолы добавл ют денатурированный этанол (250 мл). Используют такую же
процедуру исследовани адсорбции смолы, как приведено в примере 1. Результаты
привод тс в таблицах 2 и 3.
Таблица 2
№ Исследовани Добавление смолы Адсорбци смолы [мг/г]
(Смола № 1) [мг/г]
15
CC-8 (3R1) CC-17 (3R2)
20
1
0
0
0
2
8
5,4
7,1
3
16
9,64
14,1
4
32
21,5
29
5
48
34,4
41
Таблица 3
№ Исследовани Добавление смолы Адсорбци смолы [мг/г]
(Смола №2) [мг/г]
CC-8 (3R1) CC-17 (3R2)
25
30
35
40
1
0
0
0
2
8
4,45
6,07
3
16
11,1
13,8
4
32
26,5
30,3
5
48
40,3
47,5
Как показывают таблицы 2 и 3, глина с укладкой атомных плоскостей 3R2 поглощает
смесь абиетиновой кислоты и канифолевой смолы, а также олеиновой кислоты, до
значительно более высокой степени, чем катионна глина, имеюща укладку атомных
плоскостей 3R1.
Пример 3
Адсорбцию липких веществ (термопластиков) катионной глины Al-Mg, имеющей укладку
атомных плоскостей 3R2 (CC-14, Akzo Nobel Catalyst B.V.), сравнивают с тальком
(Finntalc P05, Omya) с использованием инструмента TOC (Dohrman DC190). TOC (общее
содержание органического углерода) определ ют посредством сжигани при 800°C, при
этом углерод окисл етс до двуокиси углерода, а затем анализируетс посредством
способа ИК-спектроскопии. Результаты привод тс в таблице 4, в которой "Добавление
липких веществ" относитс к количеству липких вещества, в мг, добавленных на грамм
адсорбента; глины или талька, а "Адсорбци липких веществ" относитс к количеству
липких веществ, в мг, адсорбируемых на грамм адсорбента; талька или глины.
Таблица 4
45
№ Иссле- Добавление липких веществ
довани [мг/г]
Адсорбци липких веществ [мг/г]
Тальк
CC-14
Тальк
CC-14
[0,16 мг/мл] [0,16 мг/мл] [0,08 мг/мл] [0,08 мг/мл]
термопластик термопластик термопластик термопластик
50
1
0
0
0
0
0
2
2
1,3
2
1,5
2
3
4
1,8
4
1,8
4
Пример 4
Рабочие характеристики дренировани посредством включени глины, имеющей укладку
атомных плоскостей 3R2, в обезвоживающее и повышающее удерживаемость наполнител Страница: 16
RU 2 300 597 C2
5
10
15
20
25
вспомогательное вещество оцениваютс посредством Dynamic Drainage Analyzer (DDA),
доступного от Akribi Kemikonsulter AB, Sweden, который измер ет врем дренировани заданного объема бумажной массы через сетку, при удалении сукна и приложении вакуума
(0,35 бар) к той стороне сетки, котора вл етс противоположной стороне, на которой
присутствует бумажна масса. Удерживание при первом прохождении оцениваетс посредством нефелометра, с помощью измерени мутности фильтрата, оборотной воды,
полученной посредством дренировани суспензии.
Используема композици основываетс на обесцвеченной волокнистой массе от
бумажной фабрики дл производства газетной бумаги, имеющей консистентность 30 г/л,
проводимость около 1500 мкС/см и pH 7. В суспензию волокнистой массы добавл ют
образец катионной глины Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-9, Akzo
Nobel Catalyst B.V.). Затем композици перемешиваетс с помощью магнитной мешалки, и
врем удерживани /контакт бумажной массы и катионной глины составл ет от 30 мин до 1
часа. После этого, перед осуществлением исследовани с помощью DDA, композицию
разбавл ют водой (примерно 1:10).
Образцы бумажной массы/композиции помещают в лоток DDA с лопаст ми в момент
времени 0. После этого добавл ют повышающие удерживаемость
наполнител /обезвоживающие химикалии в следующем пор дке: i) через 15 секунд, 0,8
кг/тонна сухой волокнистой массы полиакриламида (Eka PL 1510), ii) еще через 15
секунд (через 30 секунд после начала), 0,4 кг/тонна сухой волокнистой массы анионных
частиц на основе двуокиси кремни (Eka NP 780), iii) еще через 15 секунд,
дренирование суспензии, при этом автоматически регистриру врем дренировани .
Образцы фильтрата от исследований дренировани оценивают по отношению к
адсорбции смолы. Адсорбци , как предполагаетс , коррелирует с коэффициентом
поглощени фильтрата на 280 нм, в спектрофотометре УФ-видимого света, и уменьшение
коэффициента поглощени в УФ-видимой области упоминаетс как уменьшение
количества смолы. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5
№ Исследовани Добавление CC-9 [кг/т] Врем дренировани [с] Уменьшение количества смолы [%]
30
35
40
1
0
9,3
-
2
5
6,04
19,8
3
10
5,63
21,4
Таблица 5 сно показывает, что добавление CC-9 в суспензию уменьшает врем дренировани и что фильтрат содержит меньшее количество смолы, когда в суспензию
добавл ют CC-9.
Пример 5
В этом примере катионна глина Al-Mg, имеюща укладку атомных плоскостей 3R2 (CC12), сравниваетс с катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2
(CC-18), по отношению к дренированию. Используют такую же композицию и процедуру, как
описано в примере 4. Таблица 6 приводит результаты.
Таблица 6
№ Исследовани Дозировка CC [кг/т] Врем дренировани [с]
CC-12 (3R1) CC-18 (3R2)
45
50
1
0
16,2
2
2
15
16,2
13,1
3
5
14,9
13,2
4
10
14,8
11,9
Из таблицы 6 сно, что добавление глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2,
дополнительно улучшает дренирование по сравнению с катионной глиной, имеющей
укладку атомных плоскостей 3R1.
Пример 6
Здесь оцениваетс воздействие на дренирующий эффект катионной глины Al-Mg,
имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22). Используют такую же композицию и
Страница: 17
RU 2 300 597 C2
5
процедуру, как описано в примере 4, за исключением того, что используют другие
дренирующие и повышающие удерживаемость наполнител вспомогательные вещества. В
этом примере, 0,4 кг/т сухой волокнистой массы Percol 63 (катионного полиакриламида
от CIBA) и 2 кг/т сухой волокнистой массы Hydrocol SW (бентонитна глина типа
смектита от CIBA) добавл ют подобным же образом.
Таблица 7
Дозировка CC [кг/т] Врем дренировани [с]
CC-22 (3R2)
0
10
15
20
25
30
35
11,2
2
9,1
10
8,1
Таблица 7 демонстрирует, что рабочие характеристики обезвоживающего и
повышающего удерживаемость наполнител вспомогательного вещества, содержащего
добавки катионного PAM и бентонитной глины, в суспензии, улучшаютс при добавлении
катионной глины Al-Mg типа 3R2.
Пример 7
Адсорбци липких веществ самоприклеивающихс материалов катионной глиной Al-Mg,
имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-17, Akzo Nobel Catalyst B.V.),
оцениваетс и сравниваетс с тальком (Finntalc P05, Omya). Липкие вещества
самоприклеивающихс материалов наход тс в композиции из канцел рских отходов в
виде наклеек, клейких лент, самозаклеивающихс конвертов и этикеток Post-it ®.
60 г этикеток Post-it ®, имеющих одну сторону, полностью покрытую адгезивом (Tappi
journal vol. 79 no 7 July 1996), разрезают на маленькие квадратики и пропитывают в
1,5 л холодной водопроводной воды в течение 24 ч. 0,5 л раствора соли, содержащего
CaCl2?2H2O, Na2SO4?10H2O и водопроводную воду, добавл ют в смесь вода-бумага дл моделировани условий бумажной фабрики, таких как pH и проводимость. Затем смесь
разрыхл ют в стандартном разрыхлителе волокнистой массы при 30000 оборотов. Волокна
и мелкодисперсные частицы, большие, чем 25 мкм, удал ют посредством фильтровани .
Фильтрат нагревают на вод ной бане до 60°C. pH измен етс в пределах между 6,8 и 7,4.
К образцам фильтрата добавл ют глину Al-Mg, имеющую укладку атомных плоскостей
3R2, и тальк (PO5). После добавлени CC-17 и талька фильтрат перемешивают с помощью
магнитной мешалки, и врем удерживани CC-17 и талька составл ет 60 мин.
Исследование адсорбции осуществл етс путем центрифугировани в течение 30 мин при
4500 об/мин. Затем супернатант сливают и измер ют TOC. Таблица 8 показывает
результаты адсорбции самоприклеивающихс материалов.
Таблица 8
№ Исследовани Тальк [кг/т] CC-17 [кг/т] TOC [млн.д.]
40
45
50
1
0
2
5
0
550
525
3
10
498
4
20
400
5
5
401
6
10
292
7
20
115
Как показывает таблица 8, адсорбци самоприклеивающихс материалов значительно
улучшаетс при добавлении CC-17, по сравнению с тальком.
Пример 8
В этом примере оцениваютс рабочие характеристики проклеивани . Композицию от
бумажной фабрики дл производства упаковочного картона обрабатывают в жидком
состо нии катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22,
Akzo Nobel Catalyst B.V.), и тальком (Finntalc P05, Omya), соответственно. Добавл ют
химикалии дл проклейки и улучшени удерживаемости наполнител и изготавливают
вручную листы (SCAN-C 26:76). Проклейка листов измер етс как значени Cobb 60 (SCANСтраница: 18
RU 2 300 597 C2
5
10
P 12:64).
Используема композици представл ет собой жирную бумажную массу от фабрики
LPB, содержащую отбеленную волокнистую массу м гких и твердых пород дерева. Эту
композицию перемешивают и нагревают до 50°C. Добавл ют химикалии и обрабатывают
композицию в течение 30 минут. Затем жирную бумажную массу разбавл ют
водопроводной водой до консистенции 5 г/л. Эта композици имеет pH 8 и проводимость
0,7 мС/см. Перед изготовлением листа добавл ют 0,3 кг/т сухой волокнистой массы AKD
(Keydime C223, Eka Chemical), 8 кг/т сухой волокнистой массы катионного крахмала
(Perlbond 970) и 0,5 кг/т сухой волокнистой массы частиц на основе двуокиси кремни (Eka NP 590, Eka Chemical). Листы имеют объемную массу приблизительно 73 г/м 2.
Таблица 9 показывает результаты проклеивани , полученные при добавлении различных
количеств талька и CC-22 к жидкой композиции дл упаковочного картона.
Таблица 9
№ Исследовани Тальк [кг/т] CC-22 [кг/т] Cobb 60
15
20
25
30
35
1
0
2
1
3
5
0
40
44
60
4
1
35
5
5
34
Рабочие характеристики проклеивани улучшаютс , когда используетс CC-22, по
сравнению с тальком.
Пример 9
Рабочие характеристики проклеивани оцениваютс при более высоких добавлени х
катионной глины Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel
Catalyst B.V.) и талька (Finntalc P05, Omya), соответственно. Изготавливают вручную
листы, и измер ют проклеивание как значени Cobb 60 (SCAN-P 12:64).
Используема композици представл ет собой жирную бумажную массу от фабрики
LPB, содержащую отбеленную перекисью водорода сульфатную волокнистую массу из
м гких и твердых пород дерева при консистенции ~4%. Эту композицию перемешивают и
нагревают до 50°C. Добавл ют катионную глину или тальк и обрабатывают композицию в
течение 20 минут. Затем жирную бумажную массу разбавл ют отбеливающим фильтратом
до консистенции ~3,9 г/л. К композиции дл AKD добавл ют 1,6 кг/т
канифолевого материала дл проклеивани , 1,6 кг/т окиси алюмини , 5,0 кг/т катионного
крахмала и 0,35 кг/т частиц на основе двуокиси кремни (Eka NP 590, Eka Chemical), перед
изготовлением листов вручную (формующее устройство Rapid-Kothen). Листы имеют
объемную массу приблизительно 100 г/м 2. Таблица 10 приводит результаты проклеивани ,
полученные посредством проклеивани жидкой композиции дл упаковочного картона.
Таблица 10
№ Исследовани AKD [кг/т] Тальк [кг/т] CC-22 [кг/т] Cobb 60
40
45
50
1
0
0
0
258
2
0,5
0
0
250
3
0,8
0
0
131
4
1
0
0
59
5
1,4
0
0
39
6
0,5
5
0
211
7
0,8
5
0
115
8
1`
5
0
61
9
1,4
5
0
39
10
0,5
0
10
198
11
0,8
0
10
87
12
1
0
10
45
13
1,4
0
10
33
Таблица 10 показывает, что при использовании CC-22 рабочие характеристики
проклеивани улучшаютс (более низкие значени Cobb 60) по сравнению с тальком.
Страница: 19
RU 2 300 597 C2
5
10
Пример 10
Этот пример осуществл ют на бумажной фабрике. Химическа волокниста масса из
напорного щика дл обезвоживани машины дл получени волокнистой массы
обрабатываетс катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC22, Akzo Nobel Catalyst B.V.). Затем измер ют мутность фильтрата волокнистой массы,
см. таблицу 11.
Используема волокниста масса представл ет собой суспензию отбеленных волокон
эвкалипта при консистенции ~1,2%. Эту волокнистую массу перемешивают и нагревают при
60°C. Добавл ют катионную глину и волокнистую массу обрабатывают в течение 30 минут.
Затем волокнистую массу фильтруют через Britt-Jar с сеткой 200 меш (диаметры
отверстий 76,2 мкм). Фильтрат анализируют на мутность в измерителе мутности Hach
2100P. Таблица 11 показывает результаты в терминах мутности фильтрата.
Таблица 11
№ Исследовани CC-22 [кг/т] Мутность [NTU (нефелометрические единицы мутности)]
15
20
25
1
0
53
2
2
43
3
5
23
Мутность фильтрата улучшаетс (уменьшаетс ) при обработке химической волокнистой
массы CC-22.
Пример 11
Этот пример осуществл ют на бумажной фабрике дл производства TMP.
Термомеханическую волокнистую массу (TMP) обезвоживают или промывают после
белени перекисью водорода. Фильтрат часто упоминаетс как беленый фильтрат. Вода
беленого фильтрата TMP перемешиваетс и нагреваетс при 50°C. Воду беленого
фильтрата TMP обрабатывают в течение 30 минут катионной глиной Al-Mg, имеющей
укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.). Эту воду
центрифугируют и прозрачную фазу измер ют на мутность дл анализа на адсорбцию в
спектрофотометре Lasa 10 на длине волны 700 нм. Таблица 12 показывает результаты.
Таблица 12
30
35
40
45
№ Исследовани CC-22 [кг/т] Поглощение [700 нм]
1
0
0,506
2
10
0,377
Поглощение в прозрачной фазе улучшаетс (уменьшаетс ) при обработке воды после
белени TMP CC-22.
Пример 12
Этот пример осуществл ют в бумажной фабрике дл производства обесцвеченной
волокнистой массы (DIP). Волокниста масса от установки DIP обрабатываетс катионной
глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst
B.V.). Затем измер ют мутность фильтрата волокнистой массы, смотри таблицу 13.
Используема волокниста масса отбираетс между стади ми дискового фильтра и
винтового пресса в установке дл DIP. Волокниста масса имеет консистенцию ~7% и
разбавл етс водопроводной водой до ~4,2%. Эту волокнистую массу перемешивают и
нагревают при 50°C. Добавл ют глину и обрабатывают волокнистую массу в течение 30
минут. Затем волокнистую массу фильтруют через стекловолоконный фильтр GF/A
(диаметр отверстий ~2 мкм). Фильтрат анализируют на мутность в измерителе мутности
Hach 2100P. Таблица 13 показывает результаты.
Таблица 13
№ Исследовани CC-22 [кг/т] Мутность [NTU]
50
1
0
71,8
2
2
63,5
3
5
42,3
Мутность фильтрата улучшаетс (уменьшаетс ) при перемешивании перед
фильтрованием обесцвеченной волокнистой массы вместе с CC-22.
Страница: 20
RU 2 300 597 C2
5
Пример 13
Волокниста масса из бумажной фабрики дл производства обесцвеченной волокнистой
массы (DIP) обрабатываетс катионной глиной Al-Mg, имеющей укладку атомных
плоскостей 3R2 (CC-22, Akzo Nobel Catalyst B.V.), способом, подобным примеру 12.
Затем измер ют мутность фильтрата волокнистой массы и результаты привод т в таблице
14.
Таблица 14
Исследование CC-22 [кг/т] Мутность [NTU]
10
1
0
2
5
18
15
3
10
11
Мутность фильтрата улучшаетс (уменьшаетс ) при обработке перед фильтрованием
обесцвеченной волокнистой массы посредством добавлени к ней CC-22.
15
20
25
30
35
40
45
50
Формула изобретени 1. Целлюлозный продукт, содержащий глину, имеющую укладку атомных плоскостей 3R2.
2. Продукт по п.1, в котором целлюлозный продукт представл ет собой бумагу.
3. Продукт по п.1, в котором целлюлозный продукт представл ет собой волокнистую
массу.
4. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина вл етс катионной.
5. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина содержит слои и межслойные
пространства, указанные межслойные пространства содержат анионы, и указанные слои
содержат двухвалентный и трехвалентный атомы металла при таком отношении, что
общий зар д указанных слоев вл етс катионным.
6. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина содержит двухвалентный атом металла
(М 2+), который представл ет собой магний, и трехвалентный ион металла (М 3+), который
представл ет собой алюминий.
7. Продукт по п.5, в котором анионы, которые могут присутствовать в межслойном
пространстве, включают NO3 -, ОН -, Cl -, Br -, I -, СО3 2-, SO4 2-, SiO3 2-, CrO4 2-, ВО3 2-, MnO4 -,
HGaO3 2-, HVO4 - и ClO4 -, столбчатые анионы или анионы включени , карбоксилаты,
сульфонаты.
8. Продукт по п.5, в котором анионы, которые могут присутствовать в межслойном
пространстве, включают гидроксид, карбонат.
9. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина характеризуетс общей формулой
[Мm2+Мn 3+(ОН)2m+2n]Хn/z Z-?bH2О,
где m и n, независимо друг от друга, представл ют собой целые числа, имеющие такое
значение, что m/n находитс в пределах от 1 до 10; b представл ет собой целое число,
имеющее значение в пределах от 0 до 10; z представл ет собой целое число от 1 до
10, Xn/z Z- представл ет собой анион, где z представл ет собой целое число от 1 до 10; М 2+
представл ет собой двухвалентный атом металла, который вл етс Be, Mg, Cu, Ni, Co,
Zn, Fe, Mn, Cd и Са; M 3+ представл ет собой трехвалентный атом металла, который
вл етс Al, Ga, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, V, Ti, In.
10. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина представл ет собой гидротальцит,
манассеит, пироаурит, сьегренит, штихтит, барбертонит, таковит, реевезит,
дезаутельзит, мотукореаит, вермландит, меикснерит, коалингит, хлоромагалумит,
карробойдит, хонессит, вудвардит, айоваит, гидрохонессит, маунткеитит.
11. Продукт по любому из пп.1-3, в котором глина представл ет собой гидротальцит.
12. Способ получени целлюлозного продукта, включающий
(i) получение водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необ зательно
наполнитель;
(ii) добавление к суспензии глины, имеющей укладку атомных плоскостей 3R2; и
(iii) обезвоживание полученной суспензии.
Страница: 21
CL
RU 2 300 597 C2
5
10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
198 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа