Рисунок 11: Впитываемость офсетной бумаги в зависимости от расхода

и удержания АКД.

Во втором разделе рассматриваются вопросы ресурсосбережения на основе принципов рациональной химической технологии, в том числе с использованием известных вспомогательных химических продуктов для улучшения электрокинетических параметров массной композиции по всему потоку производства, улучшения условий функционирования машин; в частности, с применением хелатирующих реагентов в цехах подготовки полуфабрикатов. Подробно представлены механизмы взаимодействия катионных фиксирующих добавок и крахмалопродуктов для снижения расхода последних и повышения их эффективности действия, так как использование катионных крахмалопродуктов, в первую очередь для упрочнения структуры полотна, ограничивается довольно низким собственным удержанием на волокне, особенно на вторичном, не превышающем 40 – 60%, даже при благоприятных условиях производства. Добавки вспомогательных фиксирующих веществ позволяют повысить удержание катионного крахмала вплоть до 90% с ростом механической прочности полотна либо снизить дозировку крахмалопродуктов в массу. В случае высокой катионной потребности массы отрицательно заряженные частицы анионных мешающих веществ препятствуют взаимодействию молекул катионного крахмала с волокном, а высокая электропроводность мешает адсорбции катионных химических веществ на волокне и повышению как собственно общего удержания, так и удержания крахмала. Вместе с тем крахмалопродукты могут эффективно использоваться для повышения механической прочности бумаги и картона из первичных и вторичных полуфабрикатов при совместной дозировке с катионными фиксаторами в массу. При этом возможны два варианта усиления действия крахмала с их помощью:

Повышение плотности заряда крахмала за счет взаимодействия

катионного полимера с анионными фосфатными группами,

Нейтрализация анионных мешающих веществ в массе за счет катионных

химических добавок и повышение таким образом адсорбции крахмала на

волокне.

Рассмотрена взаимосвязь ресурсосбережения с эффектами синергизма действия химических продуктов. Под термином “синергизм действия” химических продуктов подразумевается повышение положительного эффекта химико-технологического процесса от совместного действия химикатов.

В третьем разделе рассмотрены вопросы совершенствования точек дозирования химических продуктов с целью повышения эффективности действия, применение новых синтетических упрочнителей вместо натуральных и совершенствование технологии проклейки клеями на основе канифоли с фиксирующими и удерживающими клей добавками на основе модифицированного ПЭИ и ПВАм. Показаны преимущества дозировки химических продуктов в одной плоскости разреза коллектора напорного ящика БДМ, в разные точки по длине коллектора, совместной дозировки двух совместимых компонентов разной химической структуры в одну точку дозировки.

На ряде российских и украинских предприятий крахмал впервые был успешно заменен на синтетический упрочнитель на основе ПВАм. Программа первичных исследований на производстве включала различные варианты по точкам дозирования упрочнителя и применения процессных химикатов в технологии: ПВАм, модифицированного ПЭИ, ПАА. Технология стала успешной, несмотря на присутствие только катионно заряженных веществ; показатели механической прочности гофробумаги и картона повысились на 50 – 80%. Сильная замкнутость цикла водооборота с расходом свежей воды не более 6 – 13 м?/т повышала анионность системы, так что действие продуктов ПВАм и модифицированного ПЭИ на каждом этапе способствовало эффекту упрочнения без перезарядки поверхности волокна. При добавке синтетического упрочнителя к напорному ящику вместе с ПЭИ, а также в массу средней концентрации после смесительного насоса, исключив из системы удержания катионный ПАА, выявились два положительных, можно сказать, последовательно связанных фактора, которые обусловили наиболее эффективное действие упрочнителя:

а) обработка макулатурной массы средней концентрации частицами высококатионного, с низкой молекулярной массой, с высокой энергией когезии ПВАм способствовала нейтрализации и фиксации анионных веществ, что обеспечило более мелкие, мягкие, однородные флокулы, увеличенную поверхность взаимодействия волокон, и инициировало не столь быстрое, как в крафт-целлюлозных композициях, мостикообразование с новым упрочнителем;

б) после рефлокулирования,- в результате прохождения массы через насосы и сортировки, после разбавления,- волокна за счет водородных и других типов связей взаимодействовали с микрочастицами модифицированного ПЭИ с созданием микрофлокул, так что мостиковая связь волокна и упрочнителя стала более прочной вследствие большей поверхности взаимодействия и перехода адсорбированной на волокне воды в свободное состояние.

На основании выполненной работы сделаны следующие выводы:

Использование синтетического упрочнителя по эффекту адекватно

упрочняющему действию крахмала.

Синтетический упрочнитель более эффективен, чем натуральный,

вследствие высокого собственного удержания и прочности связей

с волокном.

Совместное применение натурального и синтетического упрочнителей

снижает затраты на химические продукты.

Предпочтительным местом дозирования синтетического упрочнителя

для данных конкретных условий производства является коллектор

напорного ящика КДМ с достижением лучшего качества формования

полотна, либо равномерное распределение его дозировкой в массу

средней и низкой концентрации.

В двойной системе удержания синергетический эффект синтетического упрочнителя на основе ПВАм выше, чем эффект использованного ПАА, если иметь в виду свойства механической прочности продукции, формование и удержание на сетке машины.

Хотя в России преобладает выполнение процесса проклейки в кислом диапазоне рН, мировая тенденция движения к нейтральному интервалу, в том числе с клеями на основе канифоли, находит реализацию и в нашей стране. Учет особенностей их применения позволяет снизить затраты на химические продукты и очистку сточных вод. Представлены результаты промышленного применения продуктов на основе модифицированного ПЭИ и ПВАм, ПАА и ПВАм в процессах канифольной проклейки массы с экономией канифоли и глинозема, стабилизацией и приростом качества многослойного тест-лайнера и двуслойного картона-лайнера из древесной массы. При выборе химических вспомогательных веществ для технологии учитывалось, что более высокий катионный заряд и низкая молекулярная масса химического продукта повышает вероятность его прямого взаимодействия с поверхностью волокна, а более низкий катионный заряд и высокая молекулярная масса увеличивает вероятность начального взаимодействия в жидкой фазе со всеми коллоидными веществами, включая частицы канифольного клея; таким образом, высока вероятность агломерации анионных мешающих и смоляных веществ из жидкой фазы при применении ПАА самостоятельно и, соответственно, вероятность снижения эффективности работы машины. Во втором случае оптимизация расходов химиката с большей энергией когезии и бoльшими возможностями образования водородных связей (высококатионный ПВАм) и химиката с лучшей флокулирующей способностью (низкокатионный ПАА) позволила полностью исключить канифольный клей при улучшении и стабилизации впитываемости картона, снизить расход глинозема в 3,5 – 4 раза, повысить свойства механической прочности картона-лайнера (Рисунок 12).

Рисунок 12: Изменение расходов ПВАм и ПАА в процессе производства

картона-лайнера из древесной массы при оптимизации качества.

Четвертый раздел посвящен внедрению результатов исследований и практической оптимизации химической технологии в мокрой части машин при производстве стандартной газетной бумаги на предприятии ОАО”Волга”, стандартной и улучшенного качества газетной бумаги на ОАО “Mondi Business Paper-Сыктывкарский ЛПК“, влагопрочной бумаги на ОАО“Троицкая БФ”. Раскрыта концепция повышения скорости машин. В разработанной методике с применением многофакторного статистического анализа особый упор делается на такие значимые процессы и факторы, как приспособленная эффективная система удержания, обезвоживание и катионная потребность массы, сухость и влагопрочность бумажного полотна после прессовой части.

На основе исследований составлена диаграмма для выбора химических продуктов фиксации-удержания-упрочнения с ростом катионной потребности и электропроводности массы (Рисунок 13). Рассмотрены направления улучшения качества и ассортимента газетной бумаги. На примерах совершенствования химической технологии производства газетной бумаги показаны возможности роста эффективности работы машин. Выявлено различие в электрокинетическом состоянии бумажной массы с наполнителем и без него. Направления развития производства газетной бумаги в мире предусматривают использование катионного крахмального клея, как упрочнителя структуры полотна, и двухкомпонентной системы удержания из продуктов ПЭИ и ПАА с линейными молекулярными цепочками. Автором эти системы дополнены фиксирующим агентом с использованием минимальной дозировки крахмала или без его использования, применены новые ПАА с разветвленной структурой макромолекул и продукты на основе ПВАм вместо ПАА.

Рисунок 13:Диаграмма для выбора продуктов фиксации-удержания-упрочнения

с ростом катионной потребности и электропроводности массы.

Целенаправленная работа по внедрению новой технологии в цехе производства полуфабрикатов и на БДМ-15 ОАО”Mondi Business Paper-Сыктывкарский ЛПК” с использованием многофакторного статистического анализа привела к существенному экономическому эффекту и приросту скорости машины для всего ассортимента продукции: газетной бумаги 45 г/м?,

48,8 г/м? и типографской бумаги 55, 60 г/м? (Рисунок 14). Выявление роли каждого химического компонента в технологии способствовало всестороннему улучшению работы машины. Высокие уровни катионной потребности и электропроводности массы, начиная от полуфабрикатов и на стадиях подготовки массы на машине, были резко снижены (Рисунок 15). Новая химическая технология по всему потоку “БДМ-15 / цех полуфабрикатов” позволила существенно улучшить показатель пылимости газетной бумаги при печати. Дополнительно производство бумаги повысилось за счет снижения холостого хода и внеплановых простоев.

Благодаря выполненным технико-технологическим мероприятиям уровень катионной потребности массы стал благоприятным для функционирования машины и для снижения дозировки химикатов. Расход химических продуктов фиксации-удержания непосредственно на БДМ по удельным затратам снизился в 1,5 – 2,0 раза, не менее 6,0 кг с.в./час.

Рисунок 14: Повышение скорости БДМ-15.

Рисунок 15: Изменение катионной потребности массы на БДМ-15.

Новые точки дозирования, подбор химикатов с учетом их синергетических эффектов, использование экологически безопасного фиксатора – это новое в технологии влагопрочных видов бумаг для упаковки пищевых продуктов с относительной влагопрочностью 12 – 30% на ОАО”Троицкая БФ”.