Cпособ приготовления композиции добавки для изготовления бумаги и способ проклейки бумаги

1 Область изобретения Настоящее изобретение касается добавок,используемых в мокрой части процесса изготовления бумаги. В частности, изобретение касается набухших крахмалов, которые добавляют в качестве сухих упрочняющих добавок в процессе изготовления бумаги. Уровень техники Большей частью бумагу изготавливают из древесного волокна. Существуют различные виды древесного волокна: механическая пулька(измельчнная древесина), полухимическая пулька, сульфитная пулька, сульфатная или крафт-пулька, натриевая пулька и т. п. Некоторые из них приготавливают только механическими средствами, другие - сочетанием механических и химических средств, а некоторые - с использованием химических средств. Механическая пулька включает по существу всю древесину, за исключением коры и потерь при складировании и транспортировке. Полухимические пульки частично освобождены от лигнита. Химическая пулька является в основном целлюлозой, содержащей нежелательный лигнин и другие нецеллюлозные компоненты древесины,растворнные в процессе варки и отбеливания. Вследствие этого химические пульки значительно превосходят механические и полухимические пульки в производстве высокосортной бумаги. Однако из-за требуемой специальной обработки их слишком дорого использовать в качестве основного источника волокна для дешвых сортов бумаги, например для газетной бумаги. Если бы лист бумаги состоял только из волокон целлюлозы, полезное применение бумаги было бы очень ограничено, потому что лист был бы мягким, имел бы желтоватый цвет и на нм невозможно было бы с успехом писать или печатать печатной краской. Если бы лист был тонким, то через него бы просвечивал материал,отпечатанный на обратной стороне. Поэтому необходимо добавлять другие ингредиенты,такие как клеевые или красящие агенты и наполнители к целлюлозной массе для производства видов бумаги, подходящих для многоцелевого применения. Многие виды бумаги, за исключением промокательной фильтровальной и большинства видов упаковочной бумаги, должны содержать добавленный тонко измельчнный наполнитель, придающий бумаге матовость и белизну. Проклейку (клеевой агент) добавляют к бумаге, которая не относится к типу промокательных и фильтровальных бумаг, чтобы придать ей сопротивляемость к проникновению жидкостей. Общеизвестные клеевые (или "проклеивающие") агенты добавляют к исходному сырью(например, влажной пульпе, в частности к приготовленной бумажной массе) прежде е формования в лист. Это могут быть кислые, нейтральные и щелочные проклейки. Кислые про 000713 2 клейки - обычно на основе канифоли и осаждены квасцами. Нейтральные проклейки также могут быть на основе канифоли, но используются при рН около нейтрального уровня. Щелочные проклейки являются синтетическими материалами, такими как алкенил-янтарный ангидрид (ASA) и алкил-кетеновый димер (AKD). Такие проклеивающие агенты, которые описаны в этом абзаце, известны в этой области как внутренняя проклейка. Термин "проклеивание" также используется и в ином смысле в бумажной промышленности. Этот второй смысл известен как поверхностная проклейка, которая отличается от внутренней проклейки, описанной ранее, тем, что е наносят на поверхность бумаги, где она скрепляет волокна с бумажной основой и образует более или менее непрерывную плнку на поверхности бумаги. Поверхностная проклейка используется для получения гладкой тврдой поверхности, которая не создат препятствий для письма, когда на ней пишут, не будет выщипываться, когда на ней печатают клейкой краской, и на которой не расплываются чернила или краска. Дополнительным преимуществом поверхностной проклейки является то, что е сопротивление замасливанию повышается, так как проклейка закупоривает поры бумаги. Поверхностная проклейка может оказаться более важной, чем внутренняя, для определнных типов бумаги, таких как писчая бумага, типографская бумага и некоторые виды упаковочной бумаги. Также важно иметь поверхностную проклейку для бумаги, используемой для офсетной печати, так как это предотвращает ослабление волокон поверхности, когда бумага увлажняется на прессе. Обычным способом добавления поверхностной проклейки является нанесение проклеивающего агента на обе стороны бумаги на проклеивающем прессе. Для этого процесса присущи различные механические проблемы, которые удорожают нанесение и поддержание равномерного слоя проклейки на поверхности бумаги. К дорогостоящему механическому оборудованию добавляются расходы на испарение воды,попадающей в бумагу вместе с разбавленной суспензией проклейки. Обычно проклейкой является крахмал или производное крахмала, например, окисленный крахмал или крахмал, модифицированный ферментом. Крахмал давно использовался в качестве добавки для упрочения листа при производстве бумаги. Смотри, например, Wistler and Paschall,Starch: Chemistry and Technology, Academic PressInc, New York, NY Vol, 2, 1967, Chapter Vl. С этой целью к исходному сырью добавляют крахмал. В результате получают слишком растворимый материал, который недостаточно хорошо удерживается в листе бумаги. Усовершенствование, заключающееся в варке крахмала,было описано в патенте США 2.805.966, 3 опубликованном 10 сентября 1957 года, согласно которому крахмальную суспензию нагревают в пароструйном варочном котле. Там сказано,что это позволяет управлять нагреванием так,чтобы большая часть крахмальных зрен набухала, но не разрушалась. Однако, диапазон температур, в пределах которого крахмальные зрна набухают и клейстеризуются, весьма большой. Даже в этом процессе можно получить только часть зрен, имеющих требуемое набухшее состояние. Некоторые зрна крахмала остаются ненабухшими и потому бесполезными в качестве адгезива, в то время как некоторые зрна растворяются и не удерживаются в бумаге. Способ получения крахмала, набухшие зрна которого не разрушаются при перемешивании, описан в патенте США 2.113.034,опубликованном 5 апреля 1938 года. Это достигается реакцией крахмала с формальдегидом. Продукт реакции однако плохо диспергируется в горячей воде и требует обработки щлочью и энергичного перемешивания, чтобы получить крахмал, пригодный в качестве добавки для бумажной исходной массы. В результате этих требований обработки и от того, что крахмал только частично удерживается в листе бумаги, продукт так и не был принят в бумагоделательной промышленности. Другой способ получения крахмала, набухшие зрна которого не разрушаются при перемешивании, описан в патенте США 2.328.537, опубликованном 7 сентября 1943 года. Это достигается реакцией крахмала с хлоридами или оксихлоридами сурьмы или фосфора. В патенте предполагалось, что продукты могут использоваться в производстве бумаги. Однако эти продукты никогда не были приняты в бумажной промышленности, так как они обладают ограниченной набухаемостью в горячей воде и только частично сохраняются в бумажном листе. Поэтому в данной области продолжается поиск таких добавок, которые могут включаться в бумажное исходное сырь до и/или во время формирования листа, и которые придают улучшенные внутренние свойства бумаге. Если такие свойства можно было бы придать без неблагоприятных побочных воздействий, то такая добавка была бы легко признана в данной области. Более того, если бы свойства полученного конечного бумажного изделия, такие как сопротивление разрыву и прочность на вытягивание были бы улучшены с помощью такой добавки, то использование такой добавки принесло бы дополнительную экономическую выгоду. Поэтому задачей изобретения является создание нового и усовершенствованного способа придания таких свойств изготовляемой бумаге добавлением специальной добавки к исходному сырью в процессе изготовления бумаги. 4 Другой задачей изобретения является создание такого улучшающего агента, который бы не мешал использованию других добавок и веществ, используемых при приготовлении состава и производства бумаги, и не оказывал неблагоприятного воздействия на химические и физические характеристики готового листа бумаги. Следующей задачей изобретения является создание такой добавки для улучшения внутренних свойств, которая бы удерживалась в бумаге в течение процесса формования листа бумаги. Важной задачей изобретения является обеспечение такой добавки для улучшения свойств изготовляемой бумаги, которая бы работала в широком диапазоне бумажного сырья,была безопасна при обращении с ней и придавала готовому листу бумаги необходимые характеристики. Другой задачей изобретения является создание способа улучшения поверхностных свойств изготавливаемой бумаги применением новой добавки в мокрой части процесса, которая бы повысила прочность готового бумажного изделия в сухом состоянии. Ещ одной задачей изобретения является создание крахмальной добавки для бумаги, которая легко приготавливается и набухшие гранулы которого не разрушаются, когда их подвергают интенсивному перемешиванию. Термин "мокрая часть процесса" в том смысле, в котором он употребляется здесь, относится к той части процесса изготовления бумаги, которая включает в себя приготовление сырья, систему технологической подачи, а также относится к той части бумагоделательной машины, которая расположена до е "сухой" части. Все процентные количества, указанные здесь, означают весовые проценты, если нет других указаний. Существо изобретения Согласно изобретению, могут использоваться крахмалы из различных промышленных источников, с условием, что они имеют такие свойства набухания, которые можно предвидеть заранее. Крахмалы могут быть модифицированными или немодифицированными смесями модифицированных и немодифицированных крахмалов и смесями крахмалов из различных источников, которые модифицированы или не модифицированы или их смеси, с условием, что они гранулированные, а компоненты смесей имеют те же свойства набухания. Состав добавки, вводимый согласно изобретению, в мокрой части процесса приготавливают путм контролируемого набухания зрен крахмальной суспензии, имеющей низкую концентрацию сухого вещества, для получения двухфазового раствора, где набухшие, неразрушенные зрна крахмала поддерживаются в суспензии в виде коллоидной дисперсной системы. 5 Более конкретно, состав по изобретению является двухфазовой, набухшей крахмальной суспензией с содержанием сухого вещества приблизительно от 0,5% до приблизительно 30%, со сваренным набухшим объмом приблизительно от 1,6 мл/г до приблизительно 100 мл/г, и со сваренными растворимыми веществами приблизительно от 0,5% до приблизительно 50%. Состав по изобретению получают при использовании в качестве исходного материала суспензии крахмала (также называемой здесь"крахмальная суспензия"), имеющей содержание сухого вещества приблизительно 30% или менее, и тщательным контролированием температуры набухания и/или уровня рН, чтобы избежать или уменьшить до минимума разрыв(разрушение) набухших зрен. Когда эти условия не контролируются должным образом, зрна разрываются и получается однофазовый раствор, который не так эффективен, как двухфазовый раствор по изобретению при его использовании в качестве добавки в мокрой части процесса. С другой стороны, зрна должны быть достаточно набухшими согласно изобретению,чтобы они сохранялись в виде зрен на полотне в бумагоделательной машине. Задачей изобретения является обеспечение контролируемого набухания зрен, чтобы достигнуть максимального объма используемого крахмала без разрушения зрен. Разумеется, когда материал входит в сушильную секцию бумагоделательной машины, желательно, чтобы в набухших зрнах завершилась желатинизация (клейстеризация). Максимальное количество сухого вещества в крахмальной суспензии, используемой в качестве исходного материала согласно изобретению, будет изменяться в зависимости от типа аппарата, используемого для того, чтобы вызвать набухание. В нагреваемой системе непрерывного действия можно использовать относительно более высокую концентрацию, чем в системе периодического действия, так как зрна нагреваются быстрее в системе непрерывного действия и менее подвержены перегреву и разрушению вследствие того, что они подвергаются воздействию тепла очень непродолжительное время. Суспензия в системе непрерывного действия (такой как струйный варочный аппарат) может иметь содержание сухого вещества приблизительно до 30%, предпочтительно приблизительно до 20%, более предпочтительно приблизительно от 3 до 10% и наиболее предпочтительно приблизительно от 3 до 8%. Оптимальная температура и уровень рН будут изменяться в зависимости от типа используемого крахмала и от того, модифицирован крахмал или нет. Обычно для нагреваемых систем температура может изменяться приблизительно от 55 до 95 С, а рН может изменяться приблизительно от 4,0 до приблизительно 13,0. Обычно более высокие температуры использу 000713 6 ют при более низком рН, а более низкие температуры используют при более высоких рН. После приготовления двухфазной суспензии набухшего крахмала по изобретению, она может быть разбавлена до концентрации около 0,5%, предпочтительно до концентрации около 1%, прежде чем е используют в качестве добавки в мокрой части процесса производства бумаги. Согласно изобретению, двухфазную суспензию набухшего крахмала добавляют к исходному сырью после любой стадии облагораживания в бумагоделательном процессе. Крахмальные зрна в крахмальной суспензии могут набухать либо с нагревом в системе периодического действия, системе непрерывного действия, либо в низкотемпературной системе периодического действия при температуре окружающего воздуха с помощью щелочного раствора. Когда используется система непрерывного действия, исходные материалы крахмальной суспензии могут иметь содержание сухого вещества приблизительно до 30%, предпочтительно приблизительно до 20%, предпочтительнее приблизительно от 3% приблизительно до 10%, и наиболее предпочтительно приблизительно от 3% приблизительно до 8%. При периодической системе, исходные материалы крахмальной суспензии могут иметь содержание сухого вещества приблизительно около 30%, предпочтительно приблизительно до 20%,более предпочтительно приблизительно от 3% приблизительно до 10%, и наиболее предпочтительно приблизительно от 3% приблизительно до 8%. Крахмалы, которые могут использоваться в изобретении, включают любые крахмалы,имеющие предсказуемые свойства набухания, и они включают немодифицированные и модифицированные крахмалы, полученные из любого мучнистого материала, такого как кукуруза,парафинообразный маис, картофель, рис, пшеница, саго и маниок. Модифицированные крахмалы могут включать физически и химически модифицированные крахмалы и их смеси при условии, что они гранулированные, и компоненты смеси имеют те же свойства набухания. Крахмалы обычно разбавляют водой. Уровень рН крахмальной суспензии может изменяться в пределах приблизительно от 4 до приблизительно 13. Предпочтительный уровень рН для систем непрерывного действия и для нагреваемых дозируемых систем составляет приблизительно от 5 до приблизительно 8, и наиболее предпочтительно, приблизительно от 5,5 приблизительно до 7. В дозируемых системах с низкой температурой (окружающего воздуха) уровень рН сначала устанавливают в пределах приблизительно от 9 до приблизительно 13 и поддерживают на этом уровне в течение достаточного периода времени для получения требующегося объма набухания, обычно приблизительно от 5 мин до более 1 ч, предпочтитель 7 но в течение приблизительно от 10 до 30 мин.(Требуемый объм набухания является максимумом, которого можно достичь без разрушения зрен крахмала во время бумагоделательного процесса до сушильной секции). Затем уровень рН устанавливают в пределах приблизительно от 5 до 9. Подходящие щлочи для регулирования уровня рН выбирают в основном из группы,состоящей из элементов на основе щелочных металлов и щлочно-земельных металлов, например гидроксид натрия и гидроксид кальция. Обычно используют гидроксид натрия. Подходящие кислотные реагенты для регулирования уровня рН выбирают из группы, состоящей из соляной кислоты, серной кислоты, борной кислоты или солей, например сульфат алюминия. Обычно используют серную кислоту и сульфат альминия. Температура и длительность набухания будет изменяться в зависимости от типа крахмала и типа используемого оборудования. В системе непрерывного действия крахмальная суспензия закачивается в струйный варочный аппарат и туда нагнетается пар, чтобы получить и удерживать в контролируемом диапазоне заданную, стабильную температуру набухания приблизительно от 55 С приблизительно до 95 С. Предпочтительные температуры набухания будут изменяться в зависимости от используемого в процессе крахмала, как показано в таблице 1. Таблица I Предпочтительные температуры набухания для системы непрерывного действия Желатинизация Кофлера 1 Температура Диапазон темКрахмал(С) ператур (С) Кукуруза 70 - 75 62 - 72 Парафинооб 70 - 75 63 - 72 разный маис Картофель 62 - 69 58 - 68 Пшеница 75 - 85 58 - 64 Рис 75 - 95 68 - 78 Саго 70 - 75 60 - 72 Маниок 60 - 70 59 - 69 1Van Beynum, G.M.A,Roels, J.A., "Технология превращения крахмала", стр. 31 - 38,Marcel Dekker Inc., NY. 1985. В нагреваемой периодической системе используется бак, а содержимое бака нагревают прямой подачей пара или через паровую рубашку. Бак снабжн мешалкой, чтобы поддерживать крахмал в суспендированном состоянии и способствовать более равномерному нагреву. Суспензия, имеющая содержание сухого вещества приблизительно до 30%, предпочтительно приблизительно 20%, предпочтительнее приблизительно от 3% до приблизительно 10%,а наиболее предпочтительно приблизительно от 3% до 8%, набухает в результате нагрева сус 000713 8 пензии до температуры набухания приблизительно от 55 до 95 С в течение периода времени приблизительно от 5 мин до более 1 ч, предпочтительно приблизительно от 10 до 30 мин. Подача пара регулируется для поддержания предпочтительного диапазона температуры набухания суспензии. Предпочтительные температуры набухания будут изменяться в зависимости от крахмала, который используется в процессе, как показано в таблице II. Таблица II Предпочтительные температуры набухания для нагреваемых систем периодического действия Желатинизация Кофлера Крахмал Температура Диапазон тем(С) ператур (С) Кукуруза 70 - 80 62 - 72 Парафинооб 70 - 80 63 - 72 разный маис Картофель 62 - 74 58 - 68 Пшеница 75 - 90 58 - 64 Саго 70 - 80 60 - 72 Маниок 60 - 75 59 - 69 В низкотемпературной периодической системе, суспензия, имеющая содержание сухого вещества приблизительно до 30%, предпочтительно приблизительно до 20%, более предпочтительно приблизительно от 3% до приблизительно 10% и наиболее предпочтительно приблизительно от 3% до около 8%, набухает вследствие повышения уровня рН до уровня набухания составляющего приблизительно от 9 до приблизительно 13 в течение периода времени приблизительно от 10 до приблизительно 30 минут, пока набухание не достигнет максимума. Затем набухание прекращают установкой уровня рН в пределах приблизительно от 5 до 9, используя кислотный реагент. Набухание в этой системе осуществляют при температуре окружающего воздуха, обычно приблизительно от 10 С до приблизительно 35 С. В предпочтительном варианте выполнения низкотемпературной системы уровень рН повышают приблизительно от 12 до 13, при этом раствор гидроксида натрия имеет содержание сухого вещества приблизительно от 2 до 10%. Раствор поддерживают на этом уровне рН в течение приблизительно 10 - 15 мин, пока набухание не достигнет максимума, а затем в нм устанавливают уровень рН приблизительно от 6 до 7 с помощью соляной кислоты, имеющей концентрацию приблизительно от 5 до 20%. После набухания, достигаемого любыми средствами, описанными выше, суспензия набухших крахмальных зрен может быть разбавлена до концентрации около 0,5%, прежде чем е используют в качестве добавки в мокрой части процесса производства бумаги. 9 Добавка для мокрой части процесса, приготовленная способом по изобретению, имеет набухшие, но не разрушенные крахмальные зрна, имеющие сваренный набухший объм(С.Н.О.) приблизительно от 1,6 мл/г до приблизительно 100 мл/г, предпочтительно приблизительно от 4 до 65 мл/г, и содержание сваренных растворимых веществ (С.Р.В.) приблизительно от 0,5% до приблизительно 50%, предпочтительно приблизительно от 1% до приблизительно 35%. Оптимальные значения С.Н.О. и С.Р.В. будут изменяться в зависимости от типа используемого крахмала, как показано в таблице III. Таблица III Оптимальные значения С.Н.О. и С.Р.В. Крахмал С.Н.О. (мл/г) С.Р.В. (%) Кукуруза 4-6 2-4 Парафинооб 5 - 20 1-7 разный маис Картофель 30 - 60 30 - 40 Пшеница 7 - 10 6 - 10 Рис 10 - 30 7 - 25 Саго 25 - 65 20 - 35 Маниок 15 - 40 6 - 15 Методы и формулы для расчта С.Н.О. и С.Р.В. следующие. К 10,00 г сухой основы крахмала в химическом стакане из нержавеющей стали мкостью 600 мл добавляют 190,0 г дистиллированной воды. Закрывают смотровым стеклом, где имеется центральное отверстие для мешалки. Перемешивают со скоростью 500 оборотов в минуту в течение 18 мин на кипящей водяной бане. Охлаждают до 28 С перемешиванием на холодной водяной бане. Добавляют дистилированную воду для точного восполнения объма испарившейся воды, переносят в мкость, снабжнную центрифугой, мкостью 250 мл, и центрифугируют со скоростью 2000 оборотов в минуту в течение 10 мин. Отмечают уровень пасты в мкости. Чтобы определить растворимые вещества, взвешенную аликвоту надосадочной жидкости испаряют на паровой ванне. Затем осадок сушат в течение 4 ч при температуре 120 С в вакуумной печи и взвешивают. Процентное содержание сваренных растворимых веществ (С.Р.В) вычисляют следующим образом: Вес осадка х 1900 С.Р.В. =Вес аликвотной части% нерастворим. вещ. вес нерастворимых веществ =10,00(1 - ) 100 10 В зависимости от того, какой крахмал оценивается, вес испытуемого образца может изменяться от двух грамм до десяти грамм с соответствующими изменениями в расчтных формулах. Когда крахмальные зрна начинают набухать, они начинают терять свои поляризационные точки (потеря двойного лучепреломления),увеличивается их относительный коэффициент пропускания раствора (прозрачность) и возрастает вязкость. Измерение размера набухших зрен может производиться с помощью микроскопа с увеличением не менее чем в 100 раз,используя микрометрическую линзу. Образцы отбирают и измеряют при различных температурах до тех пор, пока не достигается максимальный размер зрен без их разрушения. В этот момент измеряют сваренный набухший объм (С.Н.О.) в пределах приблизительно от 1,6 мл/г до 100 мл/г и процент сваренных растворимых веществ (С.Р.В.) в пределах приблизительно от 0,5 до 50%. Состав добавки для мокрой части процесса согласно изобретению, может быть добавлен к бумажной массе, имеющей уровень рН приблизительно от 4 до 9. Бумажная масса может иметь волокна тврдой древесины, мягкой древесины и недревесные волокна (т.е. "Bagasse") или их смеси, волокна могут быть отбеленные или не отбеленные, первичные или повторно используемые. Масса может также включать наполнители, красители, проклеивающие агенты и любые другие добавки. Добавка для мокрой части процесса согласно изобретению может добавляться в любой момент после стадии облагораживания в бумагоделательном процессе. Добавка может использоваться в количестве приблизительно до 25%, предпочтительно приблизительно от 0,5% приблизительно до 7% и более предпочтительно приблизительно от 0,5% до приблизительно 4 вес.% крахмала (по сухому веществу) от общего веса бумаги в массе. Добавка для мокрой части процесса может добавляться к любому сорту бумаги любой удельной массы. Наиболее важными преимуществами использования набухших крахмалов по изобретению в сравнении с обычными сваренными крахмалами являются следующие: более высокая степень удержания общего крахмала вследствие увеличенного объма зрен крахмала,более низкая биологическая потребность в кислороде у белой воды, направляемой в сточные воды,повышенная прочность бумаги, при том же количестве добавляемого к бумаге крахмала(вследствие более высокой степени удержания крахмала), и меньшее количество пара, требуемого для подготовки крахмала к добавлению в бумагоделательную машину. 11 Пример 1. Водная суспензия немодифицированного картофельного крахмала с содержанием сухого вещества 6,0 вес.% набухала в течение 12 мин в обычной периодической системе. Пар нагнетали в суспензию и подачу пара регулировали так,чтобы температуру суспензии поддерживать в пределах от 62 до 69 С. В конце процесса набухания в бак добавляли холодную воду с температурой около 22 С для разбавления концентрации приблизительно до 3%-ного содержания сухого вещества. Сваренный набухший объм составлял от 32 мл/г до 58 мл/г, а содержание сваренных растворимых веществ составляло от 34% до 41%. Приготавливали композицию, имеющую соотношение 50 : 50 смеси отбеленных крафтволокон мягкой древесины и отбеленных крафтволокон тврдой древесины в водной суспензии с содержанием 1 вес.% сухого вещества, с использованием пилотной гидроустановки для приготовления пульпы со скоростью перемешивания 3000 оборотов в минуту в течение 15 мин. В установку добавляли 1% канифольной проклейки и 2% квасцов. рН композиции устанавливали на уровне 4,8 с помощью серной кислоты. К композиции добавляли различные количества суспензии набухшего крахмала и при этом перемешивали со скоростью 200 оборотов в минуту. Листы бумаги ручного отлива формовали в лаборатории Laboratory Williams Handsheets Former, удельная масса бумаги при этом составляла от 60 до 80 г/м 2. Затем в течение 30 с проводили испытание на динамическое обезвоживание на устройствеDynamic Paper Chemistry Jar Mark III согласно прилагаемой инструкции, поставляемом лабораторией Paper Chemistry Laboratory, Inc.,Stoneleigh Avenue, Нью Йорк 10512, США. Общее удержание для каждой композиции измеряли по образцу белой воды, полученной при испытании на динамическое обезвоживание, проводимом в течение 30 с. (Общее удержание определяется как количество наполнителя и волокон, сохранившихся в листе бумаги ручного отлива, поделнное на общее количество наполнителя и волокна в составе). Количество тврдых веществ в фильтрате,собранное при испытании на динамическое обезвоживание, было получено фильтрацией через стандартный фильтр (беззольную фильтровальную бумагу 5892 White Ribbon фирмыSchleicherSchuell почтовый ящик 4, Д - 3354,Базель, Германия), с последующей сушкой их в печи до сухого состояния. Количество удержанных наполнителя и волокон в листе бумаги может быть определено вычитанием количества тврдых веществ в фильтрате из количества тврдых веществ в композиции. 12 Удержание крахмала определяли методом,использующим фенол/серную кислоту для измерения содержания крахмала. Этот метод предусматривает экстрагирование крахмала из бумаги (2 г) кипячением в течение 30 мин измельчнного образца бумаги в растворе хлорида кальция с уровнем рН 1,8, установленным ледяной уксусной кислотой. Суспензию затем фильтруют, а пульпу промывают водой. 40 мл фильтрата затем разбавляют до 100 мл водой. Один мл. разбавленного фильтрата подвергают спектрофотометрическому анализу для подсчта крахмала, с обработкой 0,5% фенолом (1 мг) и концентрированной серной кислотой (5 мг). Оптическую плотность образца оценивают при 490 ммкм и количество крахмала получают из стандартной характеристической кривой. Используется следующая формула: г крахмала х 1000 х 100 Результаты испытаний показали, что улучшение удержания у набухшего картофельного крахмала по сравнению со сваренным картофельным крахмалом составило от 30 до 50%,в то время как не было обнаружено разницы по общему удержанию и динамическому обезвоживанию.(Сваренный картофельный крахмал приготавливали с использованием тех же 6 вес.% водной суспензии, варкой паром в периодической системе при температуре от 93 до 95 С в течение 20 мин. После варки добавляли воду для разбавления концентрации приблизительно до 3%-ного содержания сухого вещества. Зрна крахмала были полностью разрушены). Пример 2. Водную суспензию немодифицированного крахмала маниоки с концентрацией 6,0 вес.%(по сухому веществу) закачивали в струйный варочный аппарат. Нагнетание пара регулировали для поддержания температуры в диапазоне от 60 до 70 С. Для разбавления концентрации набухшего крахмала до 2%-ного содержания сухого вещества добавляли холодную воду. Сваренный набухший объм был в пределах от 15 мл/г до 40 мл/г, а содержание сваренных растворимых веществ составляло от 6% до 14%. Композицию приготавливали из 100% повторно используемых волокон, полученных из старых коробок из гофрированного картона,которые образовали суспензию в воде в упомянутой пилотной установке для получения пульпы в течение 30 мин со скоростью перемешивания 3000 оборотов в минуту. Сухое вещество волокна составляло 1% (никакой смолы или наполнителя не добавляли). рН композиции устанавливали на уровне 4,8 с помощью серной кислоты. Добавляли различные количества суспензии набухшего крахмала, и при введении е в состав суспензии скорость перемешивания составляла 200 оборотов в минуту. Листы бумаги 13 ручного отлива формовали в лаборатории(Laboratory Williams Handsheets Former) и имели удельную массу в пределах от 60 до 80 г/м 2. Общее удержание, удержание крахмала и динамическое обезвоживание (испытание, проводимое в течение 30 с) определяли как в примере 1. Результаты испытаний показали, что удержание крахмала в набухшем крахмале маниоки было лучше, по сравнению со сваренным крахмалом маниоки на 40-90%, однако не наблюдалось разницы в оценке общего удержания и динамического обезвоживания. (Сваренный крахмал маниоки приготавливали, с использованием той же (6 вес.%) водной суспензии, закачиваемой в струйный варочный аппарат, регулируя нагнетание пара для поддержания температуры около 100 С. Затем добавляли холодную воду для разбавления концентрации набухшего крахмала до 2%-ного содержания сухого вещества. Зрна крахмала были полностью разрушены). Пример 3. Водную суспензию немодифицированного кукурузного крахмала при концентрации около 6 вес.% (сухого вещества) и при температуре около 25 С подвергали набуханию в дозируемой системе в течение 10 - 15 мин при повышении рН суспензии приблизительно до 12,0 - 13,0 посредством добавления раствора гидроксида натрия с концентрацией тврдой фазы 5 вес.%. Затем рН устанавливали на уровне 7,0 10%-ным раствором соляной кислоты. В процессе набухания холодная вода(имеющая температуру около 24 С) добавлялась в суспензию набухшего крахмала для разбавления концентрации до приблизительно 3%-ного содержания сухого вещества. Сваренный набухший объм был в пределах от 4 до 7 мл/г и содержание сваренных растворимых веществ составило от 0,7 до 3%. Приготавливали сырь с соотношением 30:70 смеси полухимической целлюлозы и повторно используемых волокон (из старых коробок из гофрированного картона) с образованием водной суспензии в упомянутой пилотной гидроустановке в течение 30 мин при 3000 об/мин,с концентрацией 1 вес.% (по сухому веществу) волокна. Не добавляли смолы и наполнителя. рН композиции устанавливали на уровне 4,8 серной кислотой. В композицию добавляли различные количества суспензии набухшего крахмала, и при введении суспензии в композицию скорость перемешивания составляла 200 оборотов в минуту. Листы бумаги ручного отлива формовали в лаборатории (Laboratory Williams HandsheetsFormer) и имели удельную массу от 60 до 80 г/м 2. Общее удержание, удержание крахмала и динамическое обезвоживание (испытание, про 000713 14 водимое в течение 30 с) определяли, как в примере 1. Результаты испытаний показали, что улучшение удержания набухшего кукурузного крахмала, по сравнению со сваренным кукурузным крахмалом составляет от 20 до 50%, в то время как не было обнаружено разницы по общему удержанию и динамическому обезвоживанию. (Сваренный кукурузный крахмал приготавливали с использованием той же (6 вес.%) водной суспензии набуханием с помощью нагнетаемого пара в дозируемой системе при температуре от 93 до 95 С в течение 20 мин. После варки добавляли воду для разбавления концентрации приблизительно до 3%-ного содержания сухого вещества. Зрна крахмала были полностью разрушены). Пример 4. Пример показывает свойства обычного немодифицированного кукурузного крахмала и парафинообразного немодифицированного кукурузного крахмала в качестве добавок в мокрой части процесса. Были определены следующие свойства: Сваренный набухший объм (С.Н.О.) при различных температурах, с градиентом температуры на 5 С начиная от 60 до 85 С. Сваренные растворимые вещества (С.Р.В.) при различных температурах (тех же, что и для С.Н.О.). Объм зрен при различных температурах(от 50 до 95 С). Чтобы установить объм зрен при разных температурах, оба крахмала варили в установке с вискографом Брабендера (см. J.A.Publishers Ltd., Лондон, 1976), поднимая температуру с градиентом 1,5 С/мин. При различных температурах собирали по нескольку капель продукта, не прерывая процесса варки. Капли продукта смешивали с несколькими миллилитрами холодной воды, чтобы остановить набухание зрен крахмала и размеры набухших зрен измеряли микроскопом с использованием микрометрической линзы. Каждый крахмал подвергали набуханию при различных температурах в системе периодического действия с градиентом температуры на 5 С от 70 до 85 С, а листы бумаги ручного отлива приготавливали добавлением различных количеств крахмала (от 1% до 3% ), к 100% первичных волокон (50% отбелнных крафтволокон мягкой древесины и 50% отбеленных крафт-волокон тврдой древесины) без наполнителя, с добавлением в исходную массу 1% канифоли и 2% квасцов. рН устанавливали на уровне 4,8 серной кислотой. Были определены следующие свойства. Удержание крахмала (первый проход); Прочность бумаги: прочность на разрыв(Burst index), прочность на растяжение. Также были определены С.Н.О. и С.Р.В. Немодифицированный парафинообразный маисовый крахмал по сравнению с немодифицированным обычным кукурузным крахмалом имеет большой сваренный набухший объм и более низкое содержание сваренных растворимых веществ при температурах выше 70 С. При температурах ниже 70 С разницы между крахмалами нет; значительное улучшение удержания (за один проход), возможно из-за большего объма. Полученное улучшение составляет от 57% до 85% для парафинообразного крахмала, и от 28% до 53% для обычного крахмала. Повышенная прочность бумаги получается при том же количестве добавляемого крахмала(прочность на разрыв приблизительно на 45% выше, и прочность на растяжение приблизительно на 20% выше) из-за более высокой степени удержания крахмала. При том же содержании крахмала в бумаге получают прочность на разрыв приблизительно на 28% выше и прочность на растяжение приблизительно на 18% выше из-за более однородного распределения крахмала в бумаге. Таблица 1 Обычный кукурузный крахмал об/80/1 oб/85/1 об/70/3 об/75/3 об/80/3 об/85/3 Листы бумаги кондиционировали по стандарту TAPPI402-оm-88, а затем для оценки условий процесса и полученных листов бумаги ручного отлива выполняли следующие процедуры: 1. Определение удержания крахмала с использованием фенола/серной кислоты методом в один проход. 2. Свойства бумаги: прочность на разрыв - стандарт TAPPI403-оm-91 (Burst index); прочность на растяжение - стандарт TAPPI404-оm-87 (разрывная длина); удельная масса бумаги - стандарт TAPPI410-оm-88. Поперечные сечения листов бумаги изучали под микроскопом с окрашиванием иодом и освещали неполяризованным пропускаемым светом, чтобы увидеть распределение крахмала в листе. Результаты анализа показаны в таблице 1 для обычного крахмала, в таблице 2 для парафинообразного крахмала и таблице 3 для ссылки. Анализ крахмала обобщн в таблице 4. Образец об/70/1 Набухание Температура (С) 70 Дозировка (%) 1 Уд.масса (г/м 2) 66,0 Прочность на разрыв 0,94(кПам 2/г) Показатель прочности на 1615 растяжение (м) Содержание крахмала (%) 0,30 Удержание крахмала (%) 30 Первый проход Образец Набухание Температура (С) Дозировка (%) Уд.масса (г/м 2) Прочность на разрыв(кПaм 2/г) Показатель прочности на растяжение (м) Содержание крахмала (%) Удержание крахмала (%)Первый проход Парафинообразный маисовый крахмал маис/ маис/ маис/ маис/ маис/ 75/1 80/1 85/1 70/3 75/3 Таблица 3 Образец Набухание Температура (С) Дозировка (%) Удельная масса (г/м 2) Прочность на разрыв (кПaм 2/г) Показатель прочности на растяжение (м) Содержание крахмала (%) Удержание крахмала (%)Первый проход Крахмал: 86 С 72 С 74 С Максимальная температура нет 85 С Вязкость при макс. температу- нет 610 (У.Б.) ре в условиях Брабендера(У.Б.) измерялась при 6% концентрации; измерялась при 8% концентрации; 3 Вязкость по Скотту определяет вязкость горячей крахмальной пасты. Этот метод опубликован в Kerr R.W. Пример 5. Этот пример показывает свойства крахмала маниоки, картофельного крахмала, пшеничного крахмала, крахмала саго и рисового крахмала в качестве добавок для мокрой части процесса. Для оценки набухших крахмалов проводили следующие испытания: 1. Сваренный набухший объм (С.Н.О.) при различных температурах Маниока : 55/60/65/70/75/80 С Картофельный: 52/62/69/76/83 С Образец Набухание Температура (С) Дозировка (%) Уд. масса (г/м 2) Прочность на разрыв (кПам 2/г) Прочность на растяжение (разрывная длина) (м) Содержание крахмала (%) Удержание крахмала (%)Первый проход Таблица 4. Анализ крахмала Обычный Парафинированный С.Н.О. С.Р.В. С.Н.О. С.Р.В. Температура 60 С 1,71 65 С 2,40 70 С 4,43 75 С 6,12 80 С 7,33 85 С 8,32 Влажность Вязкость по Скотту 3 Вискоамилограф Брабендера: Температура пастирования: Крахмал выдерживали при температуре 95 С в течение 20 мин. 2. Сваренные растворимые вещества(С.Р.В.) определяли при тех же температурах,что и С.Н.О. Крахмалы также подвергали набуханию при различных температурах в обычной дозируемой системе следующим образом: Маниока : 60/68/76/84 С Картофельный: 60/66/72/78 С Пшеничный : 59/71/83/95 С Саго : 69/74/79/84 С Рис : 70/82/95/95 С Крахмал выдерживали при 95 С в течение 20 мин. Листы бумаги ручного отлива кондиционировали по стандарту TAPPI402-оm-88, и для оценки технологических условий и листов бумаги применяли следующие тестовые процедуры: 1. Определение удерживания крахмала с использованием фенола/серной кислоты методом в один проход; 2. Свойства бумаги: Прочность на разрывTAPPI410-оm-88 Поперечные сечения листов бумаги ручного отлива исследовали под микроскопом с окрашиванием иодом и освещали неполяризованным пропускаемым светом, чтобы рассмотреть распределение крахмала в листе. Таблица 5 А представляет результаты анализа крахмала маниока, таблица 5 В - картофельного крахмала, таблица 5 С - пшеничного крахмала, таблица 5D - крахмала саго и таблица 5 Е - рисового крахмала. Образец Набухание Температура (С) Дозировка (%) Уд. масса (г/м 2) Прочность на разрыв (кПaм 2/г) Прочность на растяжение (м) Содержание крахмала (%) Удержание крахмала (%)Первый проход Образец Набухание Температура (С) Дозировка (%) Уд.масса (г/м 2) Прочность на разрыв (кПaм 2/г) Прочность на растяжение (м) Содержание крахмала (%) Удержание крахмала (%)Первый проход Образец Набухание Температура (С) Дозировка (%) Уд.масса (г/м 2) Прочность на разрыв (кПaм 2/г) Прочность на растяжение (м) Содержание крахмала (%) Удержание крахмала (%)Первый проход Образец Набухание Температура (С) Дозировка (%) Уд. масса (г/м 2) Прочность на разрыв (кПaм 2/г) Прочность на растяжение (м) Содержание крахмала (%) Удержание крахмала (%) Выдерживали 20 минПервый проход Можно разделить изученные крахмалы на две группы: а) крахмалы маниоки, картофеля и саго,которые продемонстрировали высокое содержание Сваренного Набухшего Объма (С.Н.О.),высокое содержание Сваренных Растворимых Веществ (С.Р.В.) и самое лучшее прекрасное удержание крахмала при использовании их в больших дозах; и б) крахмалы пшеницы и риса,которые показали низкие С.Н.О. и С.Р.В. Крахмал саго, набухавший при 84 С в дозируемой системе, также дал хорошие результаты. (Те же результаты могут быть получены при набухании крахмала саго в варочном аппарате при низком температуре). Он может успешно использоваться в странах, где есть крахмал саго и нет оборудования для модификации крахмала. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ приготовления композиции добавки для изготовления бумаги, предусматривающий варку крахмальной суспензии, имеющей содержание сухого вещества приблизительно от 0,5 до приблизительно 30 вес.%, отличающийся тем, что варку осуществляют при температypе, контролируемой в пределах от приблизительно 55 С до приблизительно 95C,в течение времени от приблизительно 5 мин до более 1 ч до получения сваренного набухшего объема приблизительно от 1,6 мл/г до приблизительно 100 мл/г и содержание сваренных растворимых веществ приблизительно от 0,5 до приблизительно 50 вес.% так, чтобы указанная суспензия набухшего крахмала осталась по существу двухфазной. 22 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что варку проводят в непрерывном процессе при pH приблизительно от 5 до приблизительно 8. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что содержание сухого вещества в крахмалосодержащей суспензии составляет приблизительно oт 3 до приблизительно 10 вес.%. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что варку проводят в периодическом процессе при непрерывном перемешивании, содержание сухого вещества составляет приблизительно от 3 до приблизительно 8 вес.%, a pH составляет приблизительно от 5 до приблизительно 8. 5. Способ проклейки бумаги, предусматривающий добавление к бумажной массе в процессе ее изготовления после стадии облагораживания композиции крахмалосодержащей добавки, отличающийся тем, что в качестве указанной композиции используют добавку, полученную по любому из пп.1-3. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, чтоpH бумажной массы составляет приблизительно от 4 до приблизительно 9.