Delist.ru

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

Автор: Дулькин Дмитрий Александрович

В РФ близкие к реальным общие ежегодные ресурсы макулатуры, установленные диссертационными исследованиями, составляют примерно 4,7 млн т, включая 0,4 млн т макулатуры белых марок (из них: используемые – 1,3 … 1,5 млн т, включая 0,15 … 0,2 млн т белых марок макулатуры для писче-печатных видов бумаги, потенциальные – 3,2 млн т, включая 0,2 млн т белых марок). Уровень сбора и потребления макулатуры составляет 28 … 32 %.

Основные ресурсы макулатуры сосредоточенные в наиболее промышленно развитых регионах (Центральный, Северо-Западный и Уральский) с ежегодным объемом сбора макулатуры более 1 млн т.

По мнению экспертов промышленно развитых стран, с точки зрения экономики, в настоящее время целесообразно перерабатывать до 65 % макулатурного сырья от потенциального объема макулатуры. В России эта цифра составляет около 28 … 32 %. Остальная макулатура, в основном в виде бытового мусора, попадает на свалку. Такое положение признается ненормальным и требует решения. Пути решения этой проблемы – налаживание сбора и первичной обработки макулатуры и освоение технологий ее эффективной промышленной переработки.

Характерная особенность российского направления по переработке макулатуры – доминирование тароупаковочных видов бумаги и картона. Поэтому, наиболее массово собираемыми марками макулатуры по всем регионам являются МС-5Б, МС-6Б, МС-7Б, МС-8Б, МС-1ЗБ (по ГОСТ 10700–97). По мнению зарубежных экспертов, российский рынок продукции из древесного сырья (бумага, картон и упаковка) – один из самых быстрорастущих в мире.

Следует указать, что одним из важных результатов диссертации, вытекающих из исследований этой главы, явилось установление преимущественно коротковолокнистого характера вторичного волокна из макулатуры и отрицательного влияния данного фактора на прочностные характеристики бумаги и картона. Эти исследования позволили разработать и предложить дополнительные требования к ГОСТ 10700–97, которые касаются группы «Б» и предусматривают нормы содержания первичного волокна в марках макулатуры этой группы (СТП 10578065.11–2004).

Исследованиями установлены наиболее востребованные марки макулатуры (МС-1А, МС-2А, МС-5Б, МС-6Б, МС-7Б), отличающиеся по композиции, фракционному составу и прочностным свойствам, и структура использования годового объема (1,5 млн т) макулатуры: 7 % – МС-1А и МС-2А; 15 % – МС-5Б, МС-6Б, МС-7Б; 78 % – смесь макулатуры всех марок.

В плане оценки главных элементов структуры – волокон по размерным характеристикам в диссертации выполнены исследования вторичного волокна на основе современного отечественного рынка макулатуры. Оценка качества вторичного волокна осуществлялась по степени помола и длине волокна, период наблюдений составил 4 … 6 мес. В табл. 1 представлены усредненные результаты выполненных исследований.

Таблица 1. Сравнительные данные длины волокна целлюлозы из древесины и волокна

из макулатуры, степени помола и рН макулатурной массы

Показатель

Древесина Макулатура

Сосна/

Ель Береза/

Осина МС-1А

МС-2А МС-5Б/1, 2, 3 МС-7Б

Средневзвешенная

длина, мм 2,2 ...3,0/

2,3…2,5 1,15…1,2/

1,1…0,73 1,5…1,3 1,3…1,1 1,9…1,1

Степень помола, (ШР 13…16 15…18 27…49 29…50 16…45

рН – – 7,5 … 10

Как видно из табл.1, усредненные значения длины волокна для макулатуры находятся в пределах значений, характерных для лиственных пород древесины. Это примерно в 2 раза меньше, чем у волокон хвойной древесины. Можно обоснованно утверждать, что укороченное практически в 2 раза вторичное волокно является одной из важнейших причин низкой механической прочности бумаги и картона из него.

Второй факт, который виден из данных табл. 1 – широкий интервал степени помола волокнистой массы: от 27 до 50 (ШР для волокон из белых марок макулатуры МС-1 и МС-2, от 16 до 45 (ШР – для волокон из марок МС-5Б и МС-7Б. Учитывая важность определения свойств волокна, обеспечиваемых процессом размола, было признано целесообразным включить в задачи диссертации исследование метода Джайме применительно к волокнам макулатурной массы.

Третьим достаточно информативным фактом табл. 1 является рН. Этот показатель характеризует активную кислотность водно-волокнистой суспензии вторичного волокна. Интервал 7,5 … 10,0 рН говорит о производстве бумаги и картона в слабощелочной среде.

В дополнение к характеристикам, приведенным в табл. 1, следует учитывать фракционный состав волокнистого полуфабриката, важность которого в технологии переработки макулатуры требует самостоятельного исследования.

В табл. 2 приводятся данные исследований фракционного состава вторичного волокна из макулатуры. На анализаторе «Kajani FS 100» в течение 2 мес. исследовалась бумажная масса из смеси макулатуры марок МС-5Б (30 %) и МС-6Б (70 %).

Как видно из табл. 2, волокнистому полуфабрикату из наиболее качественных марок макулатуры МС-5Б и МС-6Б, применяемому для производства тест-лайнера и флютинга, характерна полидисперсность длины волокна со значительным преобладанием короткого волокна. Фракция волокна длиной 1,6 … 2,0 мм, в пределы которой попадает более 80 % первичного волокна целлюлозы, для рассматриваемой композиции макулатурной массы составляет всего 2,70 … 8,71 %. Основная масса волокна характеризуется более короткой длиной и попадает в первые четыре фракции: 0,04 … 0,40 мм (10,61 … 51,55 %); 0,40 … 0,80 мм (17,6 … 20,61 %); 0,80 … 1,20 мм (13,45 … 20,53 %); 1,20 … 1,6 мм (5,54 … 13,79 %). Фракции с длиной волокна более 2,0 мм составляют до 10 %. Для двух композиций волокнистой массы из макулатуры марок МС-1А и МС-2А в соотношении 40/60 и 60/40 определенная по примененному методу средневзвешенная длина волокна оказалась равной примерно 1,65 мм.

Таблица 2. Фракционный состав волокнистого полуфабриката из смеси макулатуры марок МС-5Б (30 %) и МС-6Б (70 %)

Масса образ-

г/м2 Масса навес-

мг Фракционный состав, %, при длине волокна, мм

…0,40 >0,4

…0,80 >0,8

…1,2 >1,2

…1,6 >1,6

…2.0 >2,0

…2,4 >2,4

…2,8 >2,8

…3,2 >3,2

Исследования, результаты которых представлены в табл. 1 и 2, позволяют дать следующую характеристику вторичному волокну. Это высокополидисперсная волокнистая масса с подавляющим преобладанием фракций средней и короткой длины (длина примерно в 2 раза короче длины первичных волокон); высокой «кажущейся» степенью помола, для которой характерно образование листов бумаги и картона с низкими физико-механическими свойствами. Низкая механическая прочность обусловлена коротковолокнистым поверхностно слабо разработанным характером массы, не обеспечивающим достаточно интенсивной межволоконной связи.

загрузка...