способ получения целлюлозного продукта

Формула изобретения

1. Способ получения целлюлозного продукта, включающий:

(I) обеспечение волокносодержащей суспензии, в которой, по меньшей мере, 60% мас. волокон являются целлюлозными волокнами;

(II) обезвоживание суспензии на проволочной сетке с формованием целлюлозного волокнистого холста;

где способ дополнительно включает введение:

(i) частиц, содержащих диоксид кремния, имеющих удельную площадь поверхности от 1000 до 1700 м² /г, в формованный холст; и

(ii) упрочняющего в мокром состоянии агента в формованный холст.

2. Способ по п.1, в котором частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент вводят в качестве смеси.

3. Способ по п.1, в котором частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент вводят раздельно.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором частицы, содержащие диоксид кремния, вводят в формованный холст в количестве от 0,05 до 35 кг/т по отношению к сухой массе суспензии.

5. Способ по любому из пп.1-3, в котором упрочняющий в мокром состоянии агент вводят в формованный холст в количестве от 0,05 до 35 кг/т по отношению к сухой массе суспензии.

6. Способ по любому из пп.1-3, в котором упрочняющий в мокром состоянии агент имеет содержание альдегида менее 10% мас.

7. Способ по п.6, в котором упрочняющим в мокром состоянии агентом является полиаминоамид-эпихлорогидрин.

8. Способ по п.1, в котором формованный холст имеет сухое содержание, по меньшей мере, 20% мас.

9. Способ по п.1, в котором частицы, содержащие диоксид кремния, и/или упрочняющий в мокром состоянии агент наносят на формованный холст с помощью клеильного пресса и/или распылительного устройства.

10. Способ по п.1, в котором целлюлозным продуктом является картон.

11. Целлюлозный продукт, получаемый способом по любому из пп.1-10.

12. Водная дисперсия, имеющая рН в диапазоне от 2 до 7, содержащая:

(a) частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие удельную площадь поверхности от 1000 до 1700 м² /г; и

(b) упрочняющий в мокром состоянии агент.

13. Водная дисперсия по п.12, в которой упрочняющий в мокром состоянии агент имеет содержание альдегида менее 10% мас.

14. Водная дисперсия по п.12 или 13, в которой массовое отношение частиц, содержащих диоксид кремния, к упрочняющему в мокром состоянии агенту находится в интервале от 1,5:1 до 1:20.

15. Водная дисперсия по п.12 или 13, в которой сухое содержание частиц, содержащих диоксид кремния, и упрочняющего в мокром состоянии агента составляет от 0,1 до 10% мас.

16. Водная дисперсия по п.12 или 13, в которой упрочняющим в мокром состоянии агентом является полиаминоамид-эпихлорогидрин.

17. Применение водной дисперсии по любому из пп.12-16 в качестве добавки в формованный холст из целлюлозного волокна в способе получения бумаги.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретениеотносится к способу получения целлюлозного продукта с улучшением, по меньшей мере, одного из параметров: прочности в мокром состоянии, жесткости в мокром состоянии, относительной прочности в мокром состоянии и относительной жесткости в мокром состоянии. Настоящее изобретение, в частности, относится к способу получения целлюлозного продукта, содержащему введение частиц, содержащих диоксид кремния, в формованный холст и упрочняющего в мокром состоянии агента в волокносодержащую суспензию и/или формованный холст, и к целлюлозному продукту, получаемому указанным способом. Данное изобретение, кроме того, относится к дисперсии, содержащей частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент, и к применению указанной дисперсии в качестве добавки в способе получения бумаги.

Предпосылки создания изобретения

Целлюлозные продукты и способы получения таких продуктов хорошо известны в технике. Целлюлозные продукты обычно получают обезвоживанием волокносодержащей суспензии и формованием холста на проволочной сетке. Волокнистый холст обычно обезвоживается вакуумным обезвоживанием и операциями прессования, где холст подвергается сжатию, развиваемому противоположными механическими элементами, например цилиндрическими валками или прессом с расширенным зажимом.

Целлюлозные продукты обычно имеют низкие прочность в мокром состоянии и жесткость в мокром состоянии и часто показывают изменения размеров во влажных условиях, что может ограничить их характеристики и применимость. Поэтому размерная стабильность является важным фактором, например, в упаковочных материалах. Однако было трудно увеличить прочность в мокром состоянии без одновременного увеличения прочности в сухом состоянии в такой же степени. Когда прочность в сухом состоянии увеличивается слишком много, целлюлозные продукты, такие как тонкий картон и папиросная бумага, могут стать слишком хрупкими или слишком жесткими при сушке, что является нежелательным во многих применениях. Желательно, чтобы папиросная бумага была прочной в мокром состоянии, но мягкой в сухом состоянии. Тонкий картон должен иметь хорошую размерную стабильность в мокром или влажном состоянии, но он не должен быть слишком хрупким в сухом состоянии. Поэтому было бы желательно увеличить прочность в мокром состоянии и/или жесткость в мокром состоянии без значительного влияния на прочность в сухом состоянии и жесткость в сухом состоянии с тем, чтобы увеличить так называемые относительную прочность в мокром состоянии ((ОПМС) (RWStr)) и относительную жесткость в мокром состоянии ((ОЖМС) (RWStr)).

В существующей технике было несколько попыток улучшить прочность в мокром состоянии и жесткость в мокром состоянии целлюлозных продуктов.

US 2980558 рассматривает способ, в котором гофрирующая среда бумаги пропитывается, по существу, не содержащим соль золем активного неагрегированного диоксида кремния при рН ниже 6,0 для улучшения жесткости гофрирующей среды при высокой относительной влажности.

US 4033913 рассматривает способ, в котором целлюлозные волокна пропитываются раствором мономерной-олигомерной кремниевой кислоты для увеличения прочности в сухом состоянии, прочности в мокром состоянии, жесткости и химической стойкости бумаг для технического применения, таких как фильтры для коррозионных и окислительных жидкостей.

Однако еще имеется необходимость улучшения прочности в мокром состоянии и/или жесткости в мокром состоянии целлюлозных продуктов. Целью настоящего изобретения является создание способа, который улучшает, по меньшей мере, один из параметров прочности в мокром состоянии, жесткости в мокром состоянии, относительной прочности в мокром состоянии и/или относительной жесткости в мокром состоянии целлюлозных продуктов.

Другой целью настоящего изобретения является создание дисперсии, придающей целлюлозным продуктам улучшенные прочность в мокром состоянии, жесткость в мокром состоянии, относительную прочность в мокром состоянии и/или относительную жесткость в мокром состоянии. В частности, целью настоящего изобретения является создание дисперсии, содержащей экологически допустимые продукты, такие как упрочняющие в мокром состоянии агенты, по существу не содержащие альдегид.

Подробное описание изобретения

Один аспект настоящего изобретения относится к способу получения целлюлозного продукта, включающему

(i) обеспечение волокносодержащей суспензии, в которой, по меньшей мере, примерно 60% мас. волокон являются целлюлозными волокнами;

(ii) обезвоживание суспензии на проволочной сетке с формованием целлюлозного волокнистого холста;

где способ дополнительно включает введение:

(i) частиц, содержащих диоксид кремния, в формованный холст; и

(ii) упрочняющего в мокром состоянии агента в суспензию и/или формованный холст.

Другой аспект настоящего изобретения относится к продукту, получаемому указанным способом.

Еще другой аспект настоящего изобретения относится к дисперсии, содержащей:

(а) частицы, содержащие диоксид кремния; и

(b) упрочняющий в мокром состоянии агент, по существу не содержащий альдегид.

Другой аспект настоящего изобретения относится к дисперсии, содержащей:

(а) частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие удельную площадь поверхности в интервале от примерно 1000 до примерно 1700 м²/г; и

(b) упрочняющий в мокром состоянии агент.

Еще другой аспект настоящего изобретения относится к применению дисперсии в качестве добавки в способе получения бумаги.

Частицы, содержащие диоксид кремния, которые могут использоваться в способе или дисперсии настоящего изобретения, включают в себя, например, поликремниевые кислоты, микрогели поликремниевых кислот, полисиликаты, микрогели полисиликатов, коллоидный диоксид кремния, коллоидный диоксид кремния, модифицированный алюминием, полиалюмосиликаты, микрогели полиалюмосиликатов, боросиликаты и т.д. Примеры подходящих частиц, содержащих диоксид кремния, включают в себя частицы, содержащие диоксид кремния, рассмотренные в патентах США № № 4388150, 4927498, 4954220, 4961825, 4980025, 5127994, 5176891, 5368833, 5447604, 5470435, 5543014, 5571494, 5573674, 5584966, 5603805, 5688482 и 5707493, которые приводятся здесь в качестве ссылки. Примеры подходящих частиц, содержащих диоксид кремния, включают в себя частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие средний размер частиц менее примерно 100 нм, например, менее примерно 20 нм, например, в интервале от примерно 1 до примерно 10 нм.

Согласно одному варианту частицы, содержащие диоксид кремния, находятся в форме водных коллоидных дисперсий, так называемых золей, содержащих диоксид кремния. Золи, содержащие диоксид кремния, могут быть модифицированными и содержать другие элементы, например алюминий, бор, азот, цирконий, галлий и титан, которые могут присутствовать в водной фазе и/или внутри и/или на поверхности частиц, содержащих диоксид кремния.

Удельная площадь поверхности частиц, содержащих диоксид кремния, может составлять, например, по меньшей мере, примерно 50 м²/г или, по меньшей мере, примерно 100 м² /г и до примерно 1700 м²/г. Удельную площадь поверхности измеряют посредством титрования с помощью NaOH, как описано в работе G.W.Sears, Analytical Chemistry, 28 (1956), 12, 1981-1983 и в патенте США № 5176891, после подходящего удаления или корректирования любых соединений, присутствующих в образце, которые могут нарушить титрование, таких как частицы алюминия и бора. Данная площадь, таким образом, представляет собой среднюю удельную площадь поверхности частиц.

В соответствии с одним вариантом частицы, содержащие диоксид кремния, могут присутствовать в золе, имеющем S-значение в интервале от примерно 8 до примерно 50%, например, от примерно 10 до примерно 40%. S-значение измеряют и рассчитывают, как описано в работе Lier and Daiton, J. Phys. Chem., 60 (1956), 955-957. S-значение показывает степень агрегирования или образования микрогеля, и более низкое S-значение является показателем более высокой степени агрегирования. Согласно одному варианту частицы, содержащие диоксид кремния, имеют удельную площадь поверхности в интервале от примерно 300 до примерно 1000 м²/г, например, от примерно 500 до примерно 950 м²/г, или от примерно 750 до примерно 950 м²/г. Сухое содержание частиц, содержащих диоксид кремния, в золе может находиться в интервале от примерно 1 до примерно 50% мас., например, от примерно 5 до примерно 30% мас. или от примерно 7 до примерно 30% мас.

Согласно одному варианту частицы, содержащие диоксид кремния, имеют удельную площадь поверхности в интервале от примерно 1000 м²/г до примерно 1700 м² /г, например, от примерно 1050 м²/г до примерно 1600 м²/г. Сухое содержание частиц, содержащих диоксид кремния, в дисперсии согласно настоящему изобретению может составлять до примерно 10% мас., например, до примерно 6% мас. или до примерно 4% мас.

Термин «прочность в мокром состоянии», как использовано здесь, относится к механической прочности целлюлозного продукта и его способности сохранять физическую целостность и стойкость к раздиру, разрушению изнутри и разрыхлению при использовании, особенно, во влажных условиях. Термин «жесткость в мокром состоянии», как использовано здесь, относится к сопротивлению изгибу целлюлозного продукта во влажных условиях. Значение относительной прочности в мокром состоянии определяется как отношение показателя разрывной прочности в мокром состоянии к показателю разрывной прочности в сухом состоянии по формуле ОПМС (в %)=(ПМС/ПСС)×100, где ОПМС представляет собой относительную прочность в мокром состоянии, ПМС - показатель прочности в мокром состоянии, и ПСС - показатель прочности в сухом состоянии бумаги. Относительная жесткость в мокром состоянии рассчитывается аналогично относительной прочности в мокром состоянии по формуле ОЖМС (в %)=(ЖМС/ЖСС)×100.

Упрочняющие в мокром состоянии агенты, которые могут использоваться в настоящем способе и дисперсии, включают в себя мочевино-формальдегидные смолы ((МчФС)(UF)), меламино-формальдегидные смолы ((МлФС)(MF)), диальдегидсодержащие смолы, такие как глиоксалатированный полиакриламид, и смолы на основе эпигалоидогидрина, такие как полиаминоамид-эпихлорогидриновая смола, и их смеси.

В соответствии с одним вариантом настоящего изобретения упрочняющий в мокром состоянии агент выбран из агентов, по существу не содержащих альдегид, таких как эпигалоидогидрин-содержащие смолы, например полиаминоамид-эпихлорогидриновая смола ((ПААЭС)(РААЕ)), или диальдегидсодержащие смолы, например глиоксалатированная полиакриламидная смола, или их смеси. Термин «по существу не содержащий альдегид» означает в данном контексте, что упрочняющие в мокром состоянии агенты или их смеси в среднем содержат альдегид в количестве менее примерно 10% мас., например, менее примерно 5% мас. или менее примерно 1% мас., или менее примерно 0,5% мас. по отношению к общей массе упрочняющего в мокром состоянии агента.

Эпигалоидогидринсодержащие смолы обычно содержат азотсодержащий предшественник и галогенсодержащий сшивающий агент. Сшивающими агентами могут быть эпигалоидогидрины, включая эпибромогидрин и/или эпихлорогидрин. Азотсодержащим полимером могут быть, например, полиаминоамид и/или полиамин. Используемым полиаминоамидом может быть продукт взаимодействия поликарбоновой кислоты, например дикарбоновой кислоты, и полиамина. Термин «карбоновая кислота» включает карбоксильные производные, такие как ангидриды и сложные эфиры. Поликарбоновые кислоты, которые могут использоваться, включают в себя насыщенные и ненасыщенные алифатические или ароматические дикарбоновые кислоты, такие как, например, щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота и их смеси или производные. Полиамины, которые могут использоваться, включают в себя полиалкиленполиамины, например диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, дипропилентриамин и их смеси. Поликарбоновую кислоту и полиамин обычно применяют в мольном соотношении в интервале от примерно 1:0,7 до примерно 1:1,5.

Согласно одному варианту водорастворимую азотсодержащую эпигалоидогидринсодержащую смолу обычно получают из полиаминоамидного раствора. Раствор может быть водным, образованным из чистой воды или воды в смеси с водосмешивающимся растворителем, таким как этанол или диметилформамид. Многие различные пути осуществления реакции эпигалоидогидрина с полиаминоамидом описаны среди прочего в описаниях US 3311594, US 4336835, US 3891589 и US 2926154. Полиаминоамид-эпигалоидогидриновая смола может быть получена в соответствии со способами, рассмотренными, например, в US 3700623, US 3772076, US 5200036, US 4416729, или в соответствии со способом, описанным в ЕР 0776923, в котором содержание органического хлора было снижено, и общее содержание галогена составляет менее 1% мас. Сухое содержание эпигалоидогидринсодержащей смолы, например, полиаминоамид-эпихлорогидрина, может составлять до примерно 30% мас., например, от примерно 5 до примерно 20% мас. или от примерно 7,5 до примерно 15% мас. по отношению к общей массе смолы.

Диальдегидсодержащие смолы получают взаимодействием диальдегида, такого как, например, глиоксаль или С₁-С₈ насыщенные или ненасыщенные алкилен- или фенилендиальдегиды, с диальдегидреакционным сомономером, таким как, например, акриламид, метакриламид, N-метилакриламид и N-метилметакриламид. Например, глиоксалатированные поли(акрилатные) смолы могут быть получены взаимодействием глиоксаля с сополимером акриламида и небольшого количества катионного сомономера. Такие смолы описаны в патентах США 3556933 и 4605702. Катионный сомономер может дополнительно взаимодействовать с диальдегидом с образованием смолы. Катионные мономеры включают в себя третичные и четвертичные диаллиламинопроизводные или третичные и четвертичные аминопроизводные акриловой кислоты или (мет)акриловой кислоты или акриламида или мет(акриламида), винилпиридинов и четвертичных винилпиридинов или пара-стирольные производные, содержащие третичные или четвертичные аминопроизводные. Катионным мономером может быть, например, диаллилдиметиламмонийхлорид ((ДАДМАХ)(DADMAC)). Диальдегидсодержащей смолой является, например, глиоксалатированная полиакриламидная смола, здесь также называемая глиоксаль-полиакриламидом, которая может быть получена в соответствии со способом, рассмотренным в WO 2006/068964. Смола может иметь сухое содержание в интервале от примерно 2 до примерно 25% мас. или, например, от примерно 5 до примерно 15% мас. Согласно одному варианту содержание альдегида в смоле составляет менее примерно 10% мас., например, менее примерно 7,5% мас. или менее примерно 5% мас.

Согласно одному варианту сухое содержание холста составляет, по меньшей мере, примерно 20% мас., например, по меньшей мере, примерно 50% мас. или, по меньшей мере, примерно 90% мас.

Согласно одному варианту изобретения частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент, называемые здесь также компонентами, вводят отдельно или как смесь, например, в форме премикса или дисперсии, в формованный холст. Компоненты могут быть введены в любом порядке или одновременно. Например, упрочняющий в мокром состоянии агент может быть введен в суспензию, а частицы, содержащие диоксид кремния, - в формованный холст. Частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент могут быть введены в формованный холст любым подходящим средством для того, чтобы пропитать холст, например, с помощью клеильного пресса и/или распылительного устройства.

Подходящие дозировки частиц, содержащих диоксид кремния, рассчитанные как сухое содержание, могут варьироваться в широких пределах. Например, частицы, содержащие диоксид кремния, могут вводиться в формованный холст в количестве в интервале от примерно 0,01 до примерно 50 кг/т (кг/тонна), например, от примерно 0,05 до примерно 35 кг/т или от примерно 0,05 до примерно 30 кг/т по отношению к сухой массе суспензии.

Подходящие дозировки упрочняющего в мокром состоянии агента также могут варьироваться в широких пределах. Упрочняющий в мокром состоянии агент может быть введен в суспензию и/или в формованный холст, например, в количестве в интервале от примерно 0,01 до примерно 50 кг/т, например, от примерно 0,05 до примерно 35 кг/т или от примерно 0,05 до примерно 30 кг/т по отношению к сухой массе суспензии.

Согласно одному варианту в суспензию вводят другие компоненты. Примеры таких компонентов включают в себя добавки обезвоживания и удерживания, традиционные наполнители, оптические осветлители, проклеивающие вещества, упрочняющие в сухом состоянии агенты, другие упрочняющие в мокром состоянии агенты и т.д. Примеры подходящих добавок обезвоживания и удерживания включают катионные и анионные органические полимеры, кремнийсодержащие материалы и их смеси. Примеры подходящих традиционных наполнителей включают в себя каолин, китайскую глину, диоксид титана, гипс, тальк, природный и синтетический карбонаты кальция, например мел, измельченный мрамор и осажденный карбонат кальция, гидрированные оксиды алюминия (тригидроксиды алюминия), сульфат кальция, сульфат бария, оксалат кальция и т.д. Примеры подходящих проклеивающих веществ включают в себя проклеивающие вещества, нереакционные по отношению к целлюлозе, например, канифольсодержащие проклеивающие вещества, подобные канифольсодержащим мылам, канифольсодержащие эмульсии/дисперсии, и проклеивающие вещества, реакционные по отношению к целлюлозе, например, эмульсии/дисперсии ангидридов кислот, например алкенилянтарные ангидриды ((АЯА)(ASA)), алкенил- и алкилкетеновые димеры ((АКД)(AKD)) и мультимеры.

Волокносодержащая суспензия может быть получена из нескольких видов целлюлозы, таких как химические целлюлозы, например сульфатная и сульфитная целлюлозы, органозольная целлюлоза, древесные массы, такие как термомеханическая масса, хемотермомеханическая масса, рафинированная масса или измельченная древесная масса из мягкой древесины и/или жесткой древесины, или из волокон, полученных из не древесины, включая однолетние растения, например пеннисетум красный, багассу, овсюг, солому и т.д., и суспензий на основе регенерированных волокон. Согласно одному варианту волокносодержащая суспензия содержит, например, от примерно 80 до примерно 100% мас. или от примерно 95 до примерно 100% мас. целлюлозных волокон по отношению к общей массе волокон.

Согласно одному варианту целлюлозным продуктом является бумага, например, тонкая бумага или папиросная бумага, или картон, например бумажный картон, тонкий картон или картон для упаковки жидкости.

Другой аспект настоящего изобретения относится к дисперсии, например водной дисперсии, содержащей частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент, как определено здесь. В одном варианте изобретения дисперсия содержит частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент, по существу не содержащий альдегид, такой как эпигалоидогидринсодержащая смола, например полиаминоамид-эпигалоидогидрин. Согласно одному варианту изобретения дисперсия содержит частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие удельную площадь поверхности в интервале от примерно 1000 до примерно 1700 м²/г, и упрочняющий в мокром состоянии агент.

Дисперсия может быть получена смешением частиц, содержащих диоксид кремния, и упрочняющего в мокром состоянии агента. Согласно одному варианту частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент смешивают без разбавления. Согласно другому варианту частицы, содержащие диоксид кремния, и упрочняющий в мокром состоянии агент разбавляются в водной фазе. Например, частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие удельную площадь поверхности от примерно 300 до примерно 1000 м²/г, могут быть разбавлены до сухого содержания в интервале от примерно 0,1 до примерно 10% мас., например, от примерно 0,5 до примерно 5% мас. или от примерно 1 до примерно 2,5% мас. перед смешением с упрочняющим в мокром состоянии агентом. Частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие удельную площадь поверхности от примерно 1000 до примерно 1700 м²/г, могут быть разбавлены до сухого содержания до примерно 7% мас., например, от примерно 0,5 до примерно 5,5% мас. или от примерно 1 до примерно 2,5% мас. перед смешением с упрочняющим в мокром состоянии агентом. Упрочняющий в мокром состоянии агент может быть разбавлен до сухого содержания в интервале от примерно 0,1 до примерно 10% мас., например, от примерно 0,5 до примерно 5% мас. или от примерно 1 до примерно 2,5% мас. перед смешением с частицами, содержащими диоксид кремния. Согласно одному варианту разбавленный раствор частиц, содержащих диоксид кремния, может быть введен в разбавленный раствор упрочняющего в мокром состоянии агента при перемешивании.

Согласно одному варианту сухое содержание частиц, содержащих диоксид кремния, и упрочняющего в мокром состоянии агента в дисперсии составляет от примерно 0,1 до примерно 10% мас. Например, дисперсия, содержащая частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие удельную площадь поверхности от примерно 1000 до примерно 1700 м²/г, и упрочняющий в мокром состоянии агент, например, упрочняющий в мокром состоянии агент, не содержащий альдегид, могут иметь сухое содержание в интервале от примерно 0,1 до примерно 7% мас., например, от примерно 0,5 до примерно 5% мас. или от примерно 1 до примерно 3,5% мас. Дисперсия, содержащая частицы, содержащие диоксид кремния, имеющие удельную площадь поверхности от примерно 300 до примерно 1000 м²/г, и упрочняющий в мокром состоянии агент, например упрочняющий в мокром состоянии агент, не содержащий альдегид, могут иметь сухое содержание в интервале от примерно 0,1 до примерно 10% мас., например, от примерно 0,5 до примерно 5% мас. или от примерно 1 до примерно 3,5% мас.

Согласно одному варианту массовое отношение частиц, содержащих диоксид кремния, к упрочняющему в мокром состоянии агенту в дисперсии находится в интервале от примерно 5:1 до примерно 1:100, например, от примерно 1,5:1 до примерно 1:20 или от примерно 1:1 до примерно 1:10. Дисперсия может иметь рН в интервале от примерно 2 до примерно 7, например, от примерно 2,5 до примерно 5. Другие параметры и свойства частиц, содержащих диоксид кремния, и упрочняющих в мокром состоянии агентов могут быть такими, как определено здесь.

Согласно одному варианту изобретения дисперсия используется в способе получения бумаги как добавка, например, в формованном холсте из целлюлозного волокна и/или в волокносодержащей суспензии.

Настоящее изобретение далее иллюстрируется в последующих примерах, которые, однако, не предназначены для его ограничения. Все части и процентные содержания относятся к части и проценту по массе, если не указано иное.

ПРИМЕРЫ

Следующие добавки используют для иллюстрации настоящего изобретения и сравнительных примеров.

Частицы, содержащие диоксид кремния

IWS 1: Олигомерная кремниевая кислота, партия 1; удельная площадь поверхности примерно 1200 м²/г; рН около 2,5.

IWS 2: Коллоидный диоксид кремния; удельная площадь поверхности примерно 850 м²/г; рН около 9.

IWS 3: Олигомерная кремниевая кислота, партия 2; удельная площадь поверхности примерно 1200 м² /г; рН около 2,5.

IWS 4: Поликремниевая кислота, IWS 3, хранившийся 5 ч; удельная площадь поверхности примерно 1100 м²/г; рН около 2,5.

Упрочняющие в мокром состоянии агенты

OWS 1: Полиаминоамид-эпихлорогидрин, партия 1; сухое содержание примерно 15% мас., рН примерно 3,5.

OWS 2: Полиаминоамид-эпихлорогидрин, партия 2; сухое содержание примерно 15% мас., рН примерно 3,5.

Используют следующие дисперсии частиц, содержащих диоксид кремния, и упрочняющего в мокром состоянии агента:

WSAC 1: Дисперсия IWS 1: OWS 1 в соотношении 1:1; рН примерно 3,5.

WSAC 2: Дисперсия IWS 1: OWS 1 в соотношении 2:1; рН примерно 3,0.

WSAC 3: Дисперсия IWS 1: OWS 1 в соотношении 1:2; рН примерно 3,5.

WSAC 4: Дисперсия IWS 3: OWS 2 в соотношении 1:4; рН примерно 3,5.

WSAC 5: Дисперсия IWS 3: OWS 2 в соотношении 1:4, хранившаяся 5 ч; рН примерно 3,5.

Пример 1

Образцы промокательной бумаги из беленой крафт-целлюлозы из мягкой древесины с площадью поверхности 22 см × 16 см подвергают пропитке различными добавками в соответствии со следующей методикой:

- кондиционирование образцов в течение, по меньшей мере, 24 ч при 50% относительной влажности при 23°C,

- взвешивание сухих образцов,

- пропитка в 200 мл растворов различных добавок в течение 2 мин,

- прессование между промокательными бумагами (два слоя на каждой стороне),

- взвешивание влажных образцов,

- сушка образцов при 92°C в течение 9 мин в японской цилиндрической сушилке,

- кондиционирование образцов в течение, по меньшей мере, 24 ч при 50% относительной влажности при 23°C,

- взвешивание сухих пропитанных образцов,

- определение характеристик прочности и жесткости в сухом состоянии согласно методу 67:93 SCAN-P и характеристик прочности и жесткости в мокром состоянии согласно методу 20:95 SCAN-P с помощью прибора определения прочности при растяжении, поставляемого фирмой Lorentzon & Wettre, Швеция.

Показатели прочности в сухом состоянии, прочности в мокром состоянии и относительной прочности в мокром состоянии образцов представлены в таблице 1. Показатели жесткости в сухом состоянии, жесткости в мокром состоянии и относительной жесткости в мокром состоянии образцов представлены в таблице 2. Дозировки были рассчитаны как сухая добавка на сухую бумагу по формуле: (масса сухого пропитанного образца - масса сухого непропитанного образца)/(масса сухого непропитанного образца). Эксперимент № 1 показывает результаты без добавок. Эксперименты № № 2-6 показывают результаты сравнительных образцов, где образцы были пропитаны частицами, содержащими диоксид кремния, в виде олигомерной кремниевой кислоты. Эксперименты № № 7-13 показывают результаты для образцов настоящего изобретения, где образцы были пропитаны дисперсией, содержащей частицы, содержащие диоксид кремния, и полиаминоамид-эпихлорогидрин.

Таблица 1
№ экспери-мента	Добавка	Дозировка (кг/т)	Показатель прочности в сухом состоянии (кНм/кг)	Показатель прочности в мокром состоянии (кНм/кг)	Относительная прочность в мокром состоянии (%)
1	Вода	-	13,13	0,825	6,3
2	0,2% IWS 1	1,4	13,26	0,892	6,7
3	0,4% IWS 1	2,3	13,95	0,987	7,1
4	0,8% IWS 1	3,7	13,58	1,071	7,9
5	1,6% IWS 1	7,2	14,67	1,544	10,5
6	3,2% IWS 1	16,5	15,99	2,204	13,8
7	0,2% WSAC 1	2,6	14,79	1,772	12,0
8	0,4% WSAC 1	3,1	14,56	1,697	11,7
9	0,8% WSAC 1	4,7	15,30	2,190	14,3
10	1,6% WSAC 1	9,8	17,16	2,507	14,6
11	3,2% WSAC 1	21,9	18,53	3,126	16,9
12	3,2% WSAC 2	22,6	18,82	2,097	11,1
13	3,2% WSAC 3	26,6	19,44	2,917	15,0

Таблица 2
№ экспери-мента	Добавка	Дозировка (кг/т)	Показатель жесткости в сухом состоянии (МНм/кг)	Показатель жесткости в мокром состоянии (МНм/кг)	Относительная жесткость в мокром состоянии (%)
1	Вода	-	2,00	0,0670	3,4
2	0,2% IWS 1	1,4	2,00	0,0769	3,8
3	0,4% IWS 1	2,3	2,12	0,0896	4,2
4	0,8% IWS 1	3,7	2,05	0,1011	4,9
5	1,6% IWS 1	7,2	2,14	0,1648	7,7
6	3,2% IWS 1	16,5	2,28	0,2462	10,8
7	0,2% WSAC 1	2,6	2,07	0,2154	10,4
8	0,4% WSAC 1	3,1	2,13	0,2014	9,5
9	0,8% WSAC 1	4,7	2,18	0,2137	9,8
10	1,6% WSAC 1	9,8	2,39	0,2687	11,2
11	3,2% WSAC 1	21,9	2,36	0,2989	12,7
12	3,2% WSAC 2	22,6	2,61	0,2808	10,8
13	3,2% WSAC 3	26,6	2,56	0,3253	12,7

Как можно видеть из результатов, представленных в таблицах 1 и 2, образцы бумаги, пропитанные согласно настоящему изобретению, показывают улучшение прочности в мокром состоянии, жесткости в мокром состоянии, относительной прочности в мокром состоянии и/или относительной жесткости в мокром состоянии.

Пример 2

Листы бумаги, выполненные из расщепленной беленой крафт-целлюлозы из мягкой древесины (100% сосна), получают на бумагоделательной машине, поставляемой фирмой Fibertech AB, Швеция.

Пропитку проводят в соответствии с методикой, описанной в примере 1 с дозировками, указанными в таблицах 3 и 4. В волокносодержащую суспензию вводят упрочняющий в мокром состоянии агент. Показатели прочности в сухом состоянии, прочности в мокром состоянии и относительной прочности в мокром состоянии образцов представлены в таблице 3. Показатели жесткости в сухом состоянии, жесткости в мокром состоянии и относительной жесткости в мокром состоянии образцов представлены в таблице 4. Дозировки были рассчитаны как сухая добавка на сухую бумагу.

Таблица 3
№ экспери-мента	Добавка	Общая дозировка (кг/т)	Показатель прочности в сухом состоянии (кНм/кг)	Показатель прочности в мокром состоянии (кНм/кг)	Относительная прочность в мокром состоянии (%)
1	Вода	-	35,70	1,76	4,9
2	3,2% IWS 1	11,1	36,74	2,25	6,1
3	3,2% IWS 2	13,8	55,23	7,67	13,9
4	10 кг/т OWS 1	10,0	48,53	10,75	22,2
5	10 кг/т OWS 1 + 0,4% IWS 1	12,1	55,33	12,34	22,3
6	10 кг/т OWS 1 + 0,8% IWS 1	16,2	54,10	12,61	23,3
7	10 кг/т OWS 1 + 1,6% IWS 1	22,2	60,06	13,82	23,0
8	10 кг/т OWS 1 + 3,2% IWS 1	35,8	60,83	16,20	26,6
9	10 кг/т OWS 1 + 0,8% IWS 2	10,8	54,19	12,47	23,0
10	10 кг/т OWS 1 + 3,2% IWS 2	22,9	60,65	15,92	26,2

Таблица 4
№ экспери-мента	Добавка	Общая дозировка (кг/т)	Показатель жесткости в сухом состоянии (МНм/кг)	Показатель жесткости в мокром состоянии (МНм/кг)	Относительная жесткость в мокром состоянии (%)
1	Вода	-	5,78	0,205	3,5
2	3,2% IWS 1	11,1	6,44	0,536	8,3
3	3,2% IWS 2	13,8	7,34	0,756	10,3
4	10 кг/т OWS 1	10	6,29	0,606	9,6
5	10 кг/т OWS 1 + 0,4% IWS 1	12,1	6,34	0,634	10,0
6	10 кг/т OWS 1 + 0,8% IWS 1	16,2	6,00	0,671	11,2
7	10 кг/т OWS 1 + 1,6% IWS 1	22,2	6,64	0,743	11,2
8	10 кг/т OWS 1 + 3,2% IWS 1	35,8	6,76	0,868	12,8
9	10 кг/т OWS 1 + 0,8% IWS 2	10,8	6,84	0,676	9,9
10	10 кг/т OWS 1 + 3,2% IWS 2	22,9	6,66	0,740	11,1

Как можно видеть из результатов, представленных в таблицах 3 и 4, образцы, пропитанные согласно настоящему изобретению, показывают улучшение прочности в мокром состоянии, жесткости в мокром состоянии, относительной прочности в мокром состоянии и/или относительной жесткости в мокром состоянии.

Пример 3

Образцы промокательной бумаги из беленой крафт-целлюлозы из мягкой древесины пропитывают частицами, содержащими диоксид кремния, и/или упрочняющим в мокром состоянии агентом в соответствии с методикой, описанной в примере 1, и с дозировками, представленными в таблицах 5 и 6. Показатели прочности в сухом состоянии, прочности в мокром состоянии и относительной прочности в мокром состоянии образцов представлены в таблице 5. Показатели жесткости в сухом состоянии, жесткости в мокром состоянии и относительной жесткости в мокром состоянии образцов представлены в таблице 6. Дозировки были рассчитаны как сухая добавка на сухую бумагу.

Таблица 5
№ экспери-мента	Добавка	Дозировка (кг/т)	Показатель прочности в сухом состоянии (кНм/кг)	Показатель прочности в мокром состоянии (кНм/кг)	Относительная прочность в мокром состоянии (%)
1	Вода	-	24,69	1,260	5,1
2	0,4% IWS 3	6,2	26,18	1,431	5,5
3	0,8% IWS 3	8,8	28,58	1,786	6,2
4	1,2% IWS 3	10,2	28,89	2,051	7,1
5	1,6% IWS 3	11,8	26,50	2,319	8,8
6	2,4% IWS 3	16,6	29,11	2,843	9,8
7	2,4% IWS 4	14,5	28,45	3,295	11,6
8	0,4% OWS 2	6,1	26,66	3,862	14,5
9	0,8% OWS 2	8,7	26,74	3,636	13,6
10	1,2% OWS 2	9,0	28,18	4,260	15,1
11	1,6% OWS 2	11,5	28,42	5,301	18,7
12	2,4% OWS 2	15,2	31,28	5,852	18,7
13	0,4% WSAC 4	10,3	30,92	4,483	14,5
14	0,8% WSAC 4	9,7	28,73	3,894	13,6
15	1,2% WSAC 4	12,2	30,27	4,064	13,4
16	1,6 WSAC 4	12,2	29,02	4,542	15,7
17	2,4% WSAC 4	17,3	33,06	5,879	17,8
18	2,4% WSAC 5	14,3	28,05	5,765	20,6

Таблица 6
№ экспери-мента	Добавка	Дозировка (кг/т)	Показатель жесткости в сухом состоянии (МНм/кг)	Показатель жесткости в мокром состоянии (МНм/кг)	Относительная жесткость в мокром состоянии (%)
1	Вода	-	3,90	0,1754	4,5
2	0,4% IWS 3	6,2	4,04	0,2241	5,5
3	0,8% IWS 3	8,8	4,33	0,2882	6,7
4	1,2% IWS 3	10,2	4,33	0,3231	7,5
5	1,6% IWS 3	11,8	3,93	0,3638	9,3
6	2,4% IWS 3	16,6	4,23	0,4818	11,4
7	2,4% IWS 4	14,5	4,06	0,5014	12,3
8	0,4% OWS 2	6,1	3,93	0,5159	13,1
9	0,8% OWS 2	8,7	3,93	0,4649	11,8
10	1,2% OWS 2	9,0	4,01	0,5009	12,5
11	1,6% OWS 2	11,5	4,01	0,5264	13,1
12	2,4% OWS 2	15,2	4,41	0,5305	12,0
13	0,4% WSAC 4	10,3	4,46	0,5726	12,8
14	0,8% WSAC 4	9,7	4,15	0,5112	12,3
15	1,2% WSAC 4	12,2	4,28	0,5100	11,9
16	1,6% WSAC 4	12,2	4,09	0,5094	12,4
17	2,4% WSAC 4	17,3	4,51	0,5771	12,8
18	2,4% WSAC 5	14,3	3,85	0,5425	14,1

Как можно видеть из результатов, представленных в таблицах 5 и 6, образцы, пропитанные согласно настоящему изобретению, показывают улучшение прочности в мокром состоянии, жесткости в мокром состоянии, относительной прочности в мокром состоянии и/или относительной жесткости в мокром состоянии.