состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов (варианты)

Формула изобретения

1. Состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер, отличающийся тем, что в качестве модификатора он содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидный олигомер	92-98
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы	2-8

2. Состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер, отличающийся тем, что в качестве модификатора он содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы и катионный крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидный олигомер	88,8-94,5
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы	2-8
Катионный крахмал	3,2-3,5

3. Состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер, отличающийся тем, что в качестве модификатора он содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы и меламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидный олигомер	79,5-85,4
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы	2,4-9
Меламин	11,5-12,2

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения состава для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов с целью их упрочнения и придания им улучшенных свойств: повышенной влагопрочности, прочности на разрыв и других.

Известен состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий карбамидоформальдегидный олигомер, модифицированный меламином (см. Темкина Р.З., Лесная промышленность, 1970, стр.225-228).

Недостатком известного решения являются: неоднородность состава, что создает затруднения при нанесении клеящих составов на поверхность целлюлозосодержащих материалов; очень низкая вязкость, низкая жизнеспособность.

Известен состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий карбамидоформальдегидный олигомер, модифицированный фенолом (см. Темкина Р.З., Лесная промышленность, 1970, стр.238-239).

Недостатком известного решения являются: темно-коричневый цвет, высокая вязкость, чрезмерно высокая щелочность, нестабильность при хранении.

Наиболее близким по технической сущности является состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий карбамидоформальдегидный олигомер, модифицированный техническим лигносульфонатом (см. патент РФ №2021413, кл. D21Н 21/16, 1991).

Недостатками известного решения являются: коричневый цвет, малое время желатинизации и жизнеспособности, низкая влагопрочность и разрывная длина обработанной бумаги.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в получении модифицированных карбамидоформальдегидных олигомеров белого или светло-желтого цвета с хорошим временем желатинизации и жизнеспособности и в получении целлюлозосодержащих материалов с улучшенными прочностными свойствами.

Данный технический результат достигается тем, что состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер, в первом исполнении в качестве модификатора содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидный олигомер	92-98
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы	2-8

В другом исполнении технический результат достигается тем, что состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер, в качестве модификатора содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы и катионный крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидный олигомер	88,8-94,5
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы	2-8
Катионный крахмал	3,2-3,5

В третьем исполнении технический результат достигается также тем, что состав для поверхностной обработки целлюлозосодержащих материалов, включающий модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер, в качестве модификатора содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы и меламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидоформальдегидный олигомер	79,5-85,4
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы	2,4-9
Меламин	11,5-12,2

Изобретение по первому варианту поясняется следующими примерами.

Пример 1. В реакционную колбу, снабженную механической мешалкой с гидравлическим затвором и термометром, загружают карбамид (основная загрузка) К 1-10 г и МаКМЦ (2%-ный раствор) - 0,55 г (27,5 мл) (2% от массы сух. вещ-ва). Включают мешалку и нагрев водяной бани. После полного растворения карбамида при температуре 40-50°С рН смеси должен быть 7,5. Вводят необходимое количество формалина (рН 6) (формальдегида) - 30 г (12 г), предварительно нейтрализованного раствором щелочи (NaOH 10%-ный) до величины рН 8,5-9,0. рН смеси должен быть равен 8,5. При необходимости повышают рН, добавляя по каплям раствор щелочи. Продолжают нагрев до 62-65°С и выдерживают в течение некоторого времени. Вторую стадию проводят в слабокислой или нейтральной среде. Для этого рН смеси снижают раствором хлористого аммония до рН 6,5-7,0 и выдерживают при 62-65°С, перемешивая в течение некоторого времени. После этого доводят рН до 8,5-9,0, добавляя по каплям едкий натр, не прекращая перемешивания. Вводят карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г. Реакционную систему выдерживают при 60-65°С и работающей мешалке в течение некоторого времени. Полученный олигомер концентрируют путем упаривания в вытяжном шкафу в фарфоровой чашке и при тщательном перемешивании. Концентрированный олигомер охлаждают до 25-30°С. Количество карбамидоформальдегидного олигомера 98%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 2%. Свойства олигомера приведены в табл.1.

Пример 2. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 30 г (12 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; NaКМЦ (2%-ный раствор) - 1,125 г (56,25 мл) (4% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 96%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 4%. Свойства олигомера приведены в табл.1.

Пример 3. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 30 г (12 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; NaКМЦ (2%-ный раствор) - 1,725 г (86,25 мл) (6% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 94%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 6%. Свойства олигомера приведены в табл.1.

Пример 4. Осуществляют по методике, приведенной в примере 1, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 30 г (12 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; NaКМЦ (2%-ный раствор) - 2,35 г (117,5 мл) (8% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 92%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 8%. Свойства олигомера приведены в табл.1.

Изобретение по второму варианту поясняется следующими примерами.

Пример 5. В реакционную колбу, снабженную механической мешалкой с гидравлическим затвором и термометром, загружают карбамид (основная загрузка) К 1 - 10 г, меламин - 5 г и NaКМЦ (2%-ный раствор) - 1 г (50 мл) (2,4% от массы сух. вещ-ва). Включают мешалку и нагрев водяной бани. После полного растворения карбамида при температуре 40-50°С рН смеси должен быть 7,5. Вводят необходимое количество формалина (рН 6) (формальдегида) - 50 г (20 г), предварительно нейтрализованного раствором щелочи (NaOH 10%-ный) до величины рН 8,5 - 9,0. рН смеси должен быть равен 8,5. При необходимости повышают рН, добавляя по каплям раствор щелочи. Продолжают нагрев до 62-65°С и выдерживают в течение некоторого времени. Вторую стадию проводят в слабокислой или нейтральной среде. Для этого рН смеси снижают раствором хлористого аммония до рН 6,5-7,0 и выдерживают при 62-65°С, перемешивая в течение некоторого времени. После этого доводят рН до 8,5 -9,0, добавляя по каплям едкий натр, не прекращая перемешивания. Вводят карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г. Реакционную систему выдерживают при 60-65°С и работающей мешалке в течение некоторого времени. Полученный олигомер концентрируют путем упаривания в вытяжном шкафу в фарфоровой чашке и при тщательном перемешивании. Концентрированный олигомер охлаждают до 25-30°С. Количество карбамидоформальдегидного олигомера 85,4%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 2,4%, меламина 12,2%. Свойства олигомера приведены в табл.2.

Пример 6. Осуществляют по методике, приведенной в примере 5, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 50 г (20 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; меламин - 5 г; NaКМЦ (2%-ный раствор) - 2 г (100 мл) (4,8% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 83,3%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 4,8%, меламина 11,9%. Свойства олигомера приведены в табл.2.

Пример 7. Осуществляют по методике, приведенной в примере 5, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 50 г (20 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; меламин - 5 г; NaКМЦ (2%-ный раствор) - 3 г (100 мл) (7,0% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 81,4%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 7%, меламина 11,6%. Свойства олигомера приведены в табл.2.

Пример 8. Осуществляют по методике, приведенной в примере 5, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 50 г (20 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; меламин - 5 г; NaКМЦ (2%-ный раствор) - 4 г (200 мл) (9,1% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 79,6%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 9%, меламина 11,4%. Свойства олигомера приведены в табл.2.

Изобретение по третьему варианту поясняется следующими примерами.

Пример 9. В реакционную колбу, снабженную механической мешалкой с гидравлическим затвором и термометром, загружают карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г, крахмал (2%-ный раствор) - 1 г (50 мл) и NaКМЦ (2%-ный раствор) - 0,56 г (28 мл) (2% от массы сух. вещ-ва). Включают мешалку и нагрев водяной бани. После полного растворения карбамида при температуре 40-50°С рН смеси должен быть 7,5. Вводят необходимое количество формалина (рН 6) (формальдегида) - 30 г (12 г), предварительно нейтрализованного раствором щелочи (NaOH 10%-ный) до величины рН 8,5-9,0. рН смеси должен быть равен 8,5. При необходимости повышают рН, добавляя по каплям раствор щелочи. Продолжают нагрев до 62-65°С и выдерживают в течение некоторого времени. Вторую стадию проводят в слабокислой или нейтральной среде. Для этого рН смеси снижают раствором хлористого аммония до рН 6,5-7,0 и выдерживают при 62-65°С, перемешивая в течение некоторого времени. После этого доводят рН до 8,5-9,0, добавляя по каплям едкий натр, не прекращая перемешивания. Вводят карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г. Реакционную систему выдерживают при 60-65°С и работающей мешалке в течение некоторого времени. Полученный олигомер концентрируют путем упаривания в вытяжном шкафу в фарфоровой чашке и при тщательном перемешивании. Концентрированный олигомер охлаждают до 25-30°С. Количество карбамидоформальдегидного олигомера 94,5%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 2%, катионного крахмала 3,5%. Свойства олигомера приведены в табл.3.

Пример 10. Осуществляют по методике, приведенной в примере 9, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 30 г (12 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; крахмал (2%-ный раствор) - 1 г (50 мл), NaКМЦ (2%-ный раствор) - 1,15 г (57,5 мл) (4% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 92,7%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 4%, катионного крахмала 3,4%. Свойства олигомера приведены в табл.3.

Пример 11. Осуществляют по методике, приведенной в примере 9, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 30 г (12 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; крахмал (2%-ный раствор) - 1 г (50 мл), NaКМЦ (2%-ный раствор) - 1,75 г (87,5 мл) (6% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 90,7%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 6%, катионного крахмала 3,3%. Свойства олигомера приведены в табл.3.

Пример 12. Осуществляют по методике, приведенной в примере 7, но с использованием следующих загрузок реагентов: формалин (37%) (формальдегид) - 30 г (12 г); карбамид (основная загрузка) К1 - 10 г; карбамид (дополнительная загрузка) К2 - 5 г; крахмал (2%-ный раствор) - 1 г (50 мл), NaКМЦ (2%-ный раствор) - 2,4 г (120 мл) (8% от массы сух. вещ-ва). Количество карбамидоформальдегидного олигомера 88,8%, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы 8%, катионного крахмала 3,2%. Свойства олигомера приведены в табл.3.

Были также проведены испытания модифицированной карбамидоформальдегидной смолы по ближайшему аналогу. Был приготовлен состав карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной техническим лигносульфонатом, в условиях, аналогичных примерам 1-12. Состав: карбамидоформальдегидная смола - 92 мас.ч.; технический лигносульфонат - 8 мас.ч.

Свойства полученного состава:

Время желатинизации при 100°С с 1% NH 4Cl, с	50
Время жизнеспособности при 20°С с 1% NH4 Cl, ч	4,7

Свойства обработанной бумаги

Разрывная длина, м	3300
Влагопрочность, %	37,6

Таблица 1
Свойства модифицированных карбамидоформальдегидных олигомеров
Показатель	Олигомер по примеру
	1	2	3	4
Проклеивающий состав, мас.ч. (мас.%)
- карбамидоформальдегидный олигомер	27 (98%)	27 (96%)	27 (94%)	27 (92%)
- натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы	0,55 (2%)	1,125 (4%)	1,725 (6%)	2,35 (8%)
Время желатинизации при 100°C c 1% NH4Cl, c	83	79	76	70
Время жизнеспособности при 20°С с 1% NH4Cl, ч, не менее	7,92	7,75	7,568	7,5
Свойства обработанной бумаги
- Разрывная длина, м	4650	4250	3600	3300
- Влагопрочность, %	53,0	49,8	45,8	41,0

Таблица 2
Свойства модифицированных карбамидоформальдегидных олигомеров
Показатель	Олигомер по примеру
	5	6	7	8
Проклеивающий состав, мас.ч. (мас.%)
- карбамидоформальдегидный	35	35	35 (81,4%)	35
олигомер	(85,4%)	(72,3%)		(79,5%)
- натриевая соль карбоксиме-			3 (7%)
тилцеллюлозы	1 (2,4%)	2 (4,8%)		4 (9%)
- меламин			5 (11,6%)
	5 (12,2%)	5 (11,9%)		5 (11,4%)
Время желатинизации при 100°C c 1% NH4Cl, c	63	62	59	56
Время жизнеспособности при 20°С с 1% NH4Cl, ч, не менее	6,33	5,92	5,83	5,78
Свойства обработанной бумаги
- Разрывная длина, м	4700	4800	4300	4250
- Влагопрочность, %	58,0	60,4	52,4	49,6

Таблица 3
Свойства модифицированных карбамидоформальдегидных олигомеров
Показатель	Олигомер по примеру
	9	10	11	12
Проклеивающий состав, мас.ч. (мас.%)
- карбамидоформальдегидный олигомер	27 (94,5%)	27 (92,7%)	27 (90,7%)	27 (88,8%)
- натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы			1,75(6%)
	0,57 (2%)	1,15 (4%)		2,4 (8%)
- катионный крахмал	1 (3,5%)	1 (3,43%)	1 (3,36%)	1 (3,28%)
Время желатинизации при 100°C c 1% NH4Cl, c	70	66	62	58
Время жизнеспособности при 20°С с 1% NH4Cl, ч, не менее	11	10,5	9,83	9
Свойства обработанной бумаги
- Разрывная длина, м	3350	3450	3850	4200
- Влагопрочность, %	55,8	52,1	44.3	38,5

Таким образом, изобретение позволяет положительно влиять на свойства обрабатываемых целлюлозосодержащих материалов: увеличивается влагопрочность, снижается деформация в поперечном направлении при намокании, при существенном улучшении разрывной длины, гладкости и степени проклейки.