Delist.ru

Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры (02.10.2007)

Автор: Дулькин Дмитрий Александрович

Таблица 10. Показатели физико-механических свойств бумаги для гофрирования

Номер варианта

Сопротивление продавливанию, кПа

Удельное сопротивление разрыву,

Сопротивление плоскостному сжатию, кН/м

Сопротивление торцовому сжатию,

Поверхностная впитываемость по Кобб30, г/м2

1 270 7,0 220 1,01 70

2 340 7,5 250 1,08 70

Как видно из табл. 10, бумага для гофрирования, полученная с использованием ПОХА «Аква-Аурат» (вариант 2), по своим качественным показателям значительно превосходит аналогичную бумагу, полученную с использованием сульфата алюминия (вариант 1), натрий КМЦ и анионного полиакриламида взамен катионных крахмала и полиакриламида.

Следующая серия лабораторных опытов была посвящена установлению влияния рН волокнистой массы на гидрофобные свойства картона из 100 % макулатуры с использованием ПОХА «Аква-Аурат». Исследовалось влияние рН на качественные показатели (в первую очередь на впитываемость) картона (масса 1 м2 – 150 г) из 100 % макулатуры МС-5Б (60 %) и МС-6Б (40 %).). В результате была получена зависимость гидрофобности картона от рН массы. Уровень поверхностной впитываемости 25 … 45 г/м2 достигается в достаточно широком интервале рН (4,0 … 7,5 рН), за пределами которого как в кислую, так и в щелочную область гидрофобизируемость картона ослабевает. Это указывает на снижение полноты гидрофобизирующе-упрочняющих процессов в комплексе «волокно–клей–связующее–коагулянт». Однако в области 4,0 … 7,5 рН возможно производство высококачественного картона для плоских слоев массой 1 м2 150 г из 100 % макулатуры: поверхностная впитываемость – 28 … 35 г/м2; сопротивление разрыву – 90 … 110 Н; разрывная длина – до 4100 м; сопротивление продавливанию – 3,7 … 4,1 кгс/см2; влагопрочность – 12 … 22 Н.

Исследовано получение бумажной массы из вторичного волокна для бумаги и картона при комбинированной обработке ПАВ и ПОХА с разработкой нового способа получения бумажной массы из макулатуры, в котором отсутствуют указанные выше негативные явления, характерные сульфату алюминия и канифольному клею. На данный способ получен патент РФ № 2230846. Ставилась задача – совершенствование технологии приготовления бумажной массы из макулатуры для производства бумаги и картона с улучшенной механической прочностью. Сущность разработки заключается в обработке макулатурной массы ПАВ в сочетании с дороспуском и размолом массы в пульсационной мельнице в слабощелочной среде (рН 7,5 … 7,9). В качестве ПАВ использованы нейтрализованные жирные кислоты таллового масла в количестве 0,8 … 2,0 % от массы волокна. Подготовленное волокно размалывалось в фибриллирующем режиме и проклеивалось канифольным клеем с флокулянтом-коагулянтом (в количестве 1,8 … 3,5 % от массы волокна) – ПОХА ((Al2OHCl5)n) c содержанием 18 % Al2O3.

Физико-механические показатели лабораторных образцов тест-лайнера, произведенного из массы по новой технологии, по всем показателям оказались значительно выше по сравнению с картоном по традиционной технологии. При этом увеличение содержания ПОХА и ПАВ в массе улучшает показатели картона.

Таким образом, ПОХА является высокоэффективным химическим средством для применения в процессах производства бумаги и картона из вторичного волокна в нейтральной среде, как с канифольными продуктами, так и с синтетическими проклеивающими средствами.

При исследовании эффективности крахмалов в технологии тарного картона из макулатуры необходимо было установить эффективность действия разных видов крахмалов на качество бумаги для гофрирования и картона для плоских слоев гофрированного картона.

Испытаны кукурузные крахмалы марок Б-150 и -135, представленные фирмой ОАО ГПП «Российские крахмалопродукты», взамен крахмала марки «C*bond» в ООО «Сухонский ЦБК» на двух БДМ. Контроль технологического процесса производства и качества готовой продукции велся по действующей технологической карте.

Опытно-промышленные исследования крахмалов отечественного производства дали следующие результаты:

– крахмалы Б-150 и Б-135 приготавливаются и дозируются без затруднений;

– крахмалы Б-150 и Б-135 по эффективности не уступают зарубежному картофельному крахмалу марки «С*bond»;

– крахмалы Б-150 и Б-135 в порядке импортозамещения можно без ограничений эффективно использовать в производстве тарных картонов из макулатуры.

При исследовании переработки макулатуры, содержащей анионные и катионные крахмалы, преследовалась цель снизить их содержание и установить, как это повлияет на технологические свойства бумажной массы и прочностные показатели изготовленной из нее бумажной продукции

Серия исследований была основана на сбраживании катионных и анионных крахмалов в макулатурной массе при помощи дрожжей или деструкции крахмалов под действием фермента амилазы до растворимых в воде и обладающих клеящими свойствами декстринов.

Полученные результаты позволяют сделать следующие заключения:

– катионные и анионные крахмалы, присутствующие в макулатуре, при получении волокнистой массы распределяются между волокном и оборотной водой, где находятся в виде коагулированных частиц;

– сбраживание крахмала в волокнистой массе дрожжами – сахаромицетами позволяет удалить его и получить картон с более высокими показателями качества по сравнению с картоном, где крахмал не был удален;

– обработка волокнистой массы (-амилазой в целях декстринизации крахмалов, растворения и использования связующих свойств образующихся декстринов дала значительный прирост (( 15 %) показателей качества картона.

Глава 8. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ И ПРОЧНОСТИ

КАРТОНОВ-ЛАЙНЕРОВ

Важнейшими свойствами тарных картонов являются способность к деформированию и прочность. Расширенная оценка механического поведения картонов-лайнеров, в частности их деформационных характеристик при растяжении и изгибе, очень важна с точки зрения получения новых данных о факторах повышения механических свойств в технологии тест-лайнера.

На рис. 7 представлены графики «напряжение–деформация», полученные при приложении растягивающей нагрузки к картонам-лайнерам основных производителей РФ, а в табл. 11 – характеристики качества картонов. Анализ представленных данных свидетельствует, что у образцов крафт-лайнера выше сопротивление продавливанию П, жесткость при растяжении St, работа разрушения Ар, т.е. динамическая прочность, и трещиностойкость JIс; у образцов тест-лайнера выше жесткость при изгибе.

Бумага является вязкоупругим материалом, в котором наряду с мгновенными упругими деформациями развиваются неупругие деформации, величина которых в определенной степени зависит от длительности или скорости приложения нагрузки. Для оценки таких материалов широко используются характеристики – работа разрушения Ар и трещиностойкость, оцениваемая величиной J-интеграла (JIс). Анализу подвергнуты экспериментальные данные, полученные при испытаниях образцов крафт-лайнера 8 и 9 и тест-лайнера 3 и 5. На рис. 8 представлено изменение работы разрушения Ар при испытании на растяжение выбранных образцов.

Рис. 7. Графики «напряжение–деформация» для картонов (MD – машинное, CD – поперечное направление) основных производителей: 1 – тест-лайнер ОАО «Ступинский КПК» марки K-1; 2 – тест-лайнер ОАО «Ступинский КПК» марки K-4; 3 – тест-лайнер ОАО «Караваево»; 4 – тест-лайнер для нижнего слоя гофрокартона ОАО «Полотняно-Заводская бумажная фабрика»; 5 – то же для верхнего слоя; 6 – тест-лайнер ЗАО «Картонтара» без поверхностной проклейки; 7 – то же с поверхностной проклейкой; 8 – крафт-лайнер ОАО «Архангельский ЦБК»; 9 – крафт-лайнер ОАО «Котласский ЦБК»; 10 – крафт-лайнер ОАО «Нойзидлер-Сыктывкар»; 11 – топ-лайнер ОАО «Нойзидлер-Сыктывкар»

Таблица 11. Деформационные характеристики качества картонов-лайнеров различных производителей при испытании на растяжение (номера образцов – см. рис. 7)

Номер образца Е1, МПа St?

кН/м (p, МПа (p, % Ap, мДж Относительные вклады

в работу разрушения, % JIс, кДж/м JIсw, кДж(м/кг

Aу Aз-у Aп Aт

1 4746 1046 59,34 2,14 252,2 2,3 32,7 45,9 19,1 1975 13,16

2 4439 1033 43,85 1,98 189,9 1,3 37,6 41,0 20,1 1695 11,30

3 2756 760 27,23 1,62 109,3 0,5 43,1 40,3 16,1 1686 11,24

загрузка...