способ изготовления бумажной массы

Формула изобретения

1. Способ изготовления бумажной массы, включающий введение четвертичной соли аммония в суспензию волокнистой массы полуфабриката целлюлозы, отличающийся тем, что используют четвертичную соль аммония следующей формулы:



где R₁ и R₂ могут быть одинаковыми или разными и означают алкил C_nH_2n+1, где n = 8 - 18.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют смеси указанных солей.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что суспензию обрабатывают при рН 4,8 - 6,8.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается производства бумаги санитарно-гигиенического и бытового назначения (салфетки, полотенца, простыни, туалетная бумага, детские пеленки, гигиенические бинты и т.п.).

Известны различные способы получения бумажной массы для изготовления бумаги, обладающей бактерицидными свойствами, включающие введение в бумажную массу различных химических веществ. Например, в бумажную массу, изготавливаемую обычным способом, вводят политэтиленимин с молекулярной массой 20000-200000, содержание которого составляет 1-10% от веса абсолютно сухого волокна [1] . Есть способ, предусматривающий введение в волокнистую суспензию полигексаметиленгуанидингидрохлорида с мол. массой 10000-100000 в количестве 0,1-2,0% от массы абсолютно сухого волокна [2]. Известен способ, включающий введение в суспензию волокнистого полуфабриката на основе небеленой сульфатной целлюлозы полидиметилдиаллиламмоний хлорида, предварительно обработанного кислотным агентом, предпочтительно сульфатом алюминия или серной либо соляной кислотой [3]. Однако бактерицидные свойства бумаги, полученной этими способами, недостаточны.

Известен способ приготовления бумажной массы, включающий введение полимерного катионного ПАВ - полидиметилдиаллиламмоний хлорида в суспензию волокнистого полуфабриката на основе сульфатной целлюлозы [4]. Однако бумага, полученная этим способом, обладает недостаточно высокими бактерицидными свойствами и впитываемостью.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки волокнистого целлюлозосодержащего полуфабриката дли приготовления адсорбирующего слоя бумажных изделий санитарно-гигиенического назначения, включающий обработку суспензии полуфабриката раствором алкилбензилдиметиламмоний хлорида (катамина АБ) в присутствии щелочного агента при pH 7,0-8,5 [5]. Однако бумага, полученная этим способом, обладает недостаточно высокими бактерицидными свойствами.

Задача изобретения - усиление бактерицидных свойств бумаги при уменьшении количества вводимых катионных ПАВ.

Поставленная задача реализуется предлагаемым способом изготовления бумажной массы, включающим введение в суспензию волокнистого полуфабриката целлюлозы соли четвертичного аммония, причем выбирают любую соль из ряда



где R₁ и R₂ - одинаковые или различные и означают алкил формулы C_nH_2n+1, где n= 8-18. Кроме того, используют смеси указанных солей и суспензию обрабатывают при pH 4,8-6,8.

Суспензия волокнистого полуфабриката может включать древесную массу и/или беленую или небеленую целлюлозу как сульфитную, так и сульфатную хвойных и/или лиственных пород древесины. Она может дополняться известными наполнителями. Допустимо использовать любые субстантивные, катионные, дисперсные, основные и прямые красители.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Для получения санитарно-гигиенической бумаги составляют композицию массы из 50% небеленой хвойной целлюлозы и 50% древесной массы из осиновой щепы с содержанием смолы в целлюлозе -1,1% со степенью помола 19^o ШР. Разбавляют массу водой, и вносят в образовавшуюся суспензию водный раствор смеси алкилдиметилбензиламмония хлоридов ([C_nH_2n+1 N⁺(CH₃)₂CH₂C₆H₅]Cl- (n= 10-18)) (катамин АБ) из расчета 3,3 кг основного вещества на 1 т бумаги. Затем путем добавления раствора глинозема доводят pH суспензии до 5,5 и оставляют на 35 минут при периодическом перемешивании.

После этого приступают к отливу бумажной массы, из которой изготавливают гигиеническую бумагу (полотенца, туалетная бумага, салфетки и т.п.). Антимикробная активность и впитываемость такой бумаги представлены в таблице 1.

Антимикробная активность бумаги определялась методом диффузии в агар с использованием тест штаммов микроорганизмов Staphylococcus aureus, который является условно патогенным и при неблагоприятных условиях может приобретать вирулентные свойства, а также Streptococcus epidermitis и Corynebacterium xerosis - нормальные представители микрофлоры кожи, которые при неблагоприятных гигиенических условиях способствуют колонизации Staphylococcus aureus.

С увеличением концентрации вводимых в бумажную суспензию четвертичных солей аммония повышается антимикробная активность гигиенической бумаги и при использовании 2 кг основы на 1 тонну готовой бумаги достигает максимума (таблица 2). Представленные в таблице 2 результаты являются обоснованием к концентрации солей аммония, вводимых в суспензию целлюлозы для получения бактерицидной бумаги.

Снижение значения pH суспензии до 3,5 снижает антимикробные свойства бумаги (таблица 2)

Как видно из таблицы 2, бумага, выработанная предлагаемым способом, активна в отношении широкого спектра микроорганизмов, и в первую очередь, в отношении условно патогенного микроорганизма Staphylococus aureus.

Кроме того, предлагаемый способ в сравнении с прототипом позволяет повысить капиллярную впитываемость гигиенической бумаги.

Бумага, приготовленная из предложенной массы, имеет показатели качества, удовлетворяющие требованиям НД (таблица 3).

Кроме того, бумага обладает антимикробным действием (таблица 1).

Пример 2.

Способ приготовления гигиенической бумаги осуществляется аналогично Примеру 1, но композицию массы составляют из 70% беленой хвойной целлюлозы и 30% древесной массы из осиновой щепы с содержанием смолы в целлюлозе 0,6% со степенью ее размола до 19^o-20^o ШР. В суспензию бумажной массы, образовавшуюся после разбавления водой и перемешивания, вносят смесь аммонийных хлористых солей: смесь алкилбензилдиметиламмония хлоридов ([C_n H_2n+1N⁺(CH₃)₂CH₂C₆H₅] Cl- (n= 10-18)) и октилдецилдиметиламмония хлорида, взятых в равном соотношении из расчета 3,3 кг смеси на 1 т бумаги и доводят pH до 6,5. Отлив бумажной массы осуществляется в стандартных условиях.

Полученная после отлива бумага обладает высокой антимикробной активностью и всасываемостью (таблица 1).

Пример 3.

Способ приготовления гигиенической бумаги аналогичен Примеру 1, но в качестве антимикробного вещества используется смесь 2х хлористых солей диоктилдиметиламмония и дидецилдиметиламмония, взятых в равных соотношениях из расчета 1,25 кг смеси на 1 т готовой бумаги.

Пример 4.

Способ приготовления туалетной бумаги осуществляется аналогично Примеру 1 из композиции, состоящей на 50% из небеленой хвойной целлюлозы, а в качестве антимикробного вещества используют смесь производных хлористого аммония (2 кг в расчете на 1 т бумаги) при следующем соотношении четвертичных производных:

Октилдецилдиметиламмония хлорид - 200 г

Диоктилдиметиламмония хлорид - 100 г

Дидецилдиметиламмония хлорид - 50 г

Смесь алкилдиметилбензиламмония хлоридов - 1650 г

После выстаивания в течение 40 минут pH суспензии доводят до 5,6 и подают в отливное отделение на бумажную машину. Полученная туалетная бумага отвечает требованиям нормативно-технической документации, и, кроме того, обладает способностью задерживать рост микроорганизмов и лучше впитывает влагу (таблицы 1 и 2).

Пример 5 и 6.

Способ приготовления бумажной массы осуществляется аналогично Примеру 1, с тем отличием, что в качестве антимикробного вещества используют дидецилдиметиламмония хлорид в количестве 2 кг на 1 т бумаги (Пример 5) или октилдецилдиметиламмония хлорид в количестве 1,5 кг на 1 т бумаги (Пример 6).

Пример 7 и 8.

Способ приготовления бумажной массы осуществляется согласно промышленного регламента производства гигиенической бумаги из небеленой (Пример 7) или беленой (Пример 8) целлюлозы. Обработка суспензии и отлив бумажной массы осуществляют в стандартных условиях.

Гигиеническая бумага, полученная в регламентных условиях, отвечает требованиям ГОСТ, но не обладает бактерицидным действием и отличается меньшей впитываемостью.

Пример 9.

Способ приготовления бумажной массы осуществляется промышленным (согласно регламенту) способом с тем отличием, что в бумажную массу добавляют раствор полимера соли аммония - полидиметилдиаллиламмония хлорида из расчета 1,5% сухого вещества на 1 т бумаги.

Доводят значение pH смеси до 6,8 и затем полученную бумажную массу используют для изготовления бумаги. Такая бумага отличается значительной прочностью, относительно низкой впитываемостью и не обладает антимикробной активностью (таблица 1).

Испытания подтвердили, что при использовании и других солей аммония в соответствии с изобретением, но не приведенных в таблице 1, получают гигиеническую бумагу с бактерицидными свойствами.

Из приведенных примеров и таблиц 1 и 2 видно, что при применении катамина АБ, для достижения высокой бактерицидной активности, необходимо ввести его достаточно много 0,3-0,35%. При использовании других алкильных производных и их смесей количество вводимых солей можно уменьшить до 0,15-0,25%. При этом получают широкий спектр бактерицидной активности.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить бумагу с высокой бактерицидной активностью и хорошей впитываемостью и уменьшить количество вводимых ПАВ (в 2-2,5 раза меньше чем по прототипу).

ЛИТЕРАТУРА

1. А.С.СССР N 338581, кл. D 21 H 3/38, 1972.

2. А.С.СССР N1719519, кл. D 21 H 27/00, 21/36, 1992.

3. Патент РФ N 2026914, кл. D 21 H 21/36, 23/08, 1995.

4. R. Nicke. Productionssteigerung durch Flockungsmittel-Zellstoff und Papier, N 1, 1982, с. 19-23.

5. А.С.СССР N 1194936, кл. D 21 H 3/12, 5/14, 1984.