Облагораживание и отбелка вторичного волокна являются важными процессами технологии использования макулатуры. Следует указать, что процессы облагораживания и отбелки взаимосвязаны, так как облагораживание волокна из белых видов макулатуры всегда сопровождается повышением белизны, а отбелка неизбежно сопряжена с облагораживанием.

Исследовано влияние волокна из макулатуры марок МС-1А и МС-2А на белизну бумаги для письма и печати. Установлено, что для производства писчей и тетрадной бумаги пригодны следующие композиции: 100 % волокна из макулатуры МС-1А; 10 % волокна из макулатуры МС-2А и 90 % сульфитной целлюлозы; 3 … 4 % волокна из макулатуры МС-2А, 40 % волокна из макулатуры МС-1А и 55 % беленой сульфитной целлюлозы.

Облагораживание и отбелка вторичного волокна из макулатуры белых марок МС-1А, МС-2А и МС-8В принципиально важны в технологическом цикле массоподготовки при производстве высококачественной бумаги для письма и печати. Исследование методов облагораживания и отбелки (удаление термоклея фракционированием и кавитационной обработкой, удаление загрязняющих веществ промывкой водой, ферментативная обработка, комбинированная обработка флуоресцентными веществами и пероксидом водорода, обработка дитионитом натрия) позволило установить следующее:

– метод кавитационной обработки обеспечивает полное разволокнение массы, равномерное диспергирование печатных красок и клеевых частиц до превалирующих размеров 1 мм;

– метод двухступенчатой промывки с раздельными контурами водопользования обеспечивает удаление 2,5 % от массы обрабатываемого вторичного волокна, состоящего преимущественно из загрязняющих включений (30 … 50 % – наполнителя и типографской краски, остальное – термоклей, другие загрязнения и мелкое волокно) и доведение белизны кондиционной волокнистой массы до 68,0 … 69,0 % против 66,7 % необлагороженной массы;

– методы комбинированной пероксидно-ферментной обработки, отбелки флуоресцентными оптическими отбеливателями или дитионитом натрия эффективно повышают белизну макулатурной массы из основных марок белой макулатуры (МС-1А, МС-2А, МС-7Б, МС-8В) и их композиций, проявляя механизмы деструкции окрашивающих веществ (ферменты) или обесцвечивания (пероксид, ФОО и дитионит); уровень повышения белизны данными методами в зависимости от комбинации химикатов, режима обработки, марки макулатуры, состава композиций и исходной белизны составляет от 2 до 17 %;

– конкретная эффективность отбеливающих химикатов: белофор повышает белизну массы из МС-1А на 7,7 % (от 79,0 % до 86,7 %); отбеливающий состав, содержащий пероксид водорода и щелочную протеазу, повышает белизну волокна из смеси МС-2А и МС-8В до 78,9 % против 62,2 %; совместное применение предыдущего отбеливающего состава в сочетании с белофором повышает белизну волокна из смеси МС-1 (50 %) и МС-8В (50 %) до 72,7 % против 62,6 %.

Достигнутые результаты позволяют значительно расширить долю использования менее качественных марок макулатуры МС-2А, МС-8В, МС-7Б в композиции с макулатурой МС-1А и беленой целлюлозой. Например, доля МС-2А и МС-8В по показателю белизны в композиции может быть доведена до 100 %, т.е. данной волокнистой композицией можно заменить макулатуру МС-1А и беленую целлюлозу.

Обезвоживание волокнистой массы из макулатуры сопровождается значительным снижением белизны (на 10 … 20 %) по сравнению с исходной белизной макулатуры, что объясняется вымыванием наполнителя и части мелкого волокна. Как подтверждают данные экспериментов, это явление наблюдается и при обезвоживании облагороженной массы. Поэтому, при создании инновационных технологий переработки макулатуры данный факт следует безусловно учитывать.

Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА БУМАГИ И КАРТОНА

ПРИ ВЫРАБОТКЕ В НЕЙТРАЛЬНОЙ СРЕДЕ С НОВЫМИ ХИМИКАТАМИ

Приоритетность развиваемого направления производства бумаги и картона в нейтральной и слабощелочной средах объясняется целым рядом значимых преимуществ перед изготовлением в кислой среде.

Важность исследований проклейки тест-лайнера алкилкетендимерами (АКД) «Далкен С» определялась Государственной программой важнейших НИОКР, в которой участвовали ОАО ЦНИИБ, ОАО «Химпром» (г. Волгоград) и ОАО «Полотняно-Заводская бумажная фабрика». Непосредственное участие автора в данных исследованиях заключалось в создании опытно-промышленной установки по производству клея на предприятии, проведении испытаний клея в производстве картона из вторичного волокна, обработке и анализе результатов.

Образцы «Далкен С» отличаются сырьем, из которого они получены (высшие жирные кислоты), и характеристиками (табл. 8). Рецептура клеев на их основе была следующей: АКД – 15 г; крахмал катионный – 3 г (20 % от массы АКД); вода – 132 г. Экспериментально было установлено, что высокоустойчивые микрогетерогенные клеи (преимущественный размер частиц клея 1 … 2 мкм) получаются при массовом соотношении Мэмульгатора /МАКД ? 18 … 20.

Таблица 8. Основные показатели качества лабораторных образцов «Далкен С»

Показатель Образцы

1 2 3 4

Массовая доля димеров, % 84,3 87,0 84,4 80,5

Кислотное число, мг КОН/г 24,6 11,1 9,6 11,8

Массовая доля остаточного толуола, % 0,1 0,2 0,4 0,5

Температура плавления, ?С 47 48 48 Жидкий

Лабораторные исследования показали хорошую эффективность проклейки картона из вторичного волокна данными образцами АКД. Поэтому были проведены опытно-промышленные испытания промышленного АКД «Далкен С» (ТУ 2435-321-05763458–2002) с массовой долей основного вещества 81,5 %.

Производился картон для плоских слоев гофрокартона массой 1 м2 140 г из 100 % макулатуры марок МС-5Б (60 %) и МС-6Б (40 %) при расходе катионного крахмала 8 кг/т и клея – 2 кг/т (в пересчете на АКД). Качество проклейки оценивалось впитываемостью воды картоном, определяемой по стандартной методике. Испытанию подвергались 5 образцов картона с наката, предварительно прошедшие созревание при температуре 110 ?С в течение 10 мин. Всего испытано 10 рулонов картона. Испытания показали, что уровень впитываемости картона находится в пределах требований по качеству (в среднем 33,8 г/м2) и не уступает по эффективности зарубежным аналогам. Сравнение велось с клеем «Гидрорес». После опытно-промышленных работ ОАО «Полотняно-Заводская БФ» освоило данную технологию и еще продолжительное время работало на АКД «Далкен С».

Основные результаты исследований по данной инновационной разработке:

1. Клей на основе АКД «Далкен С» является эффективным проклеивающим средством для производства бумаги и картона в нейтральной среде и может быть альтернативой зарубежным аналогам.

2. Экономический эффект от использования данного клея доказал его предпочтительность по сравнению с зарубежными технологиями.

Целесообразность исследований эффективности полиоксихлорида алюминия (ПОХА) в процессах нейтральной проклейки определялась следующими факторами: относительной новизной и малоизученностью механизма его взаимодействия с ингредиентами волокнистой массы, особенно из вторичного волокна, и ссылками на его эффективное положительное действие на проклейку бумаги и картона в нейтральной среде, включая проклейку картона из вторичного волокна.

В отечественной промышленности ПОХА известны под торговой маркой «Аква-Аурат» и производятся ОАО «Химический завод им. П.Л. Войкова» (АО «Аурат»). Химический состав продукта, например, «Аква-Аурат 30» представляется формулой (Al(OH)a Clb ( nH2O(m (где а = 1,2 … 1,4; b = 1,6 … 1,8; n = 2,4 … 4,5; m = 3,5).

При рассмотрении вопросов нейтральной проклейки с помощью АКД в диссертации исследовалось влияние ПОХА на этот процесс. Установлено, что ПОХА позволяет расширить интервал рН от 4,2 до 7,5 против 4,5 … 5,5 для сульфата алюминия.

Исследование влияния ПОХА на проклейку АКД в лабораторных условиях проводилось при выработке тест-лайнера из 100 % вторичного волокна (макулатура марок МС-5Б (60 %) и МС-6Б (40 %)) массой на 1 м2 150 г. Для повышения степени удержания клея, мелкого волокна и других частиц в массу подавался катионный крахмал. Для сравнения в ряде опытов в массу вводился сульфат алюминия (в нескольких вариантах) и ПОХА «Аква-Аурат 18» (ТУ 6-09-05-1456–96). Уровень гидрофобности картона определялся по поверхностной впитываемости (Кобб60). Результаты испытаний показали, что впитываемость картона во всех вариантах находится в пределах требований нормативных документов (не более 35 г/м2), а присутствие сульфата алюминия и ПОХА положительно влияет на впитываемость.

Учитывая широкое применение в технологии бумаги и картона канифольных клеев, катионного и анионного полиакриламидов, катионного крахмала и натрийкарбоксиметилцеллюлозы, важно было сравнить влияние ПОХА «Аква-Аурат» и сульфата алюминия на качество, например, бумаги для гофрирования с участием перечисленных ХВС.

Были проведены исследования по получению высококачественной бумаги для гофрирования с помощью ХВС из 100 % вторичного волокна из макулатуры марок МС-5Б (60 %) и МС-6Б (40 %). Цель экспериментов заключалась в использовании химических веществ в определенном сочетании друг с другом в присутствии ПОХА. Изготавливались образцы бумаги для гофрирования массой 1 м2 125 г. Вид химикатов и их сочетание в массе представлены в табл. 9.

Таблица 9. Вид и сочетание химикатов в массе при получении гофробумаги

Номер варианта Расход химикатов, кг/т,

при последовательности подачи химикатов ? рН

КК NаКМЦ КП СА АА ПАА-К ПАА-А

1 4 – 3 20 – 0,1 – 6,9

2 – 2 3 – 20 – 0,1 7,5

Примечание. КК – катионный крахмал; КП – канифольный клей; СА-сульфат алюминия; АА – «Аква-Аурат 18»; ПАА-К – полиакриламид катионный; ПАА-А – полиакриламид анионный; NаКМЦ – натрийкарбоксиметилцеллюлоза.

Расходы всех ХВС указаны в пересчете на сухое вещество, кроме ПОХА «Аква-Аурат 18», который подавался в массу по товарному раствору. Данные по качеству бумаги для гофрирования приводятся в табл. 10.