CC BY
51
бумажного полотна, удерживающие добавки и др. Вопрос улучшения качества бумажнокартонных материалов с помощью функциональных химических добавок в настоящее время является очень актуальным. В этом направлении ведутся активные исследования, в том числе с участием авторов статьи [7]. Существующие уже в настоящее время разработки в этой области позволяют выпускать широкий ассортимент массовых видов бумажно-картонной продукции из вторичного волокна, отвечающей всем предъявляемым к ней качественным требованиям.
Список литературы
1. Крылатое Ю.А., Ковернинский И.Н. Проклейка бумаги. - М.: Лесная пром-сть, 1987.
2. Волков В.А. Особенности использования вторичного волокна в производстве бумаги и картона // Науч. тр. 3-ей Международной научно-технической конференции «Создание конкурентоспособного оборудования и технологий для изготовления бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистого сырья», 15-17 мая 2002 г. -Караваево - Правдинский, 2002. - С. 8 - 13.
3. Ковернинский И.Н., Азаров В.И. Производство бумаги в щелочной среде // Науч. тр. МГУЛ. Вып. 277. - М.: МГУЛ, 1995.
4. Тарасов С.М., Ковернинский И.Н. Роль новых гидрофобизирующих материалов в производстве бумаги и картона // Науч. тр. Вып. 319. - М.: МГУЛ, 2002.
5. Тарасов С.М., Ковернинский И.Н., Азаров В.И. Новый высокосмоляной клей на основе продуктов переработки таллового масла // Науч. тр. 3-й Международной научно-технической конференции «Создание конкурентоспособного оборудования и технологий для изготовления бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистого сырья», 15-17 мая 2002 г. - Караваево - Правдинский, 2002.
6. Тарасов С.М., Ковернинский И.Н. Использование добавки «Аква-Аурат» при проклейке целлюлозных материалов канифольными клеями // Науч. тр. Вып. 315(3). - М.: МГУЛ, 2002. - С. 49 - 54.
7. Тарасов С.М., Ковернинский И.Н. Влияние добавки «Аква-Аурат» на прочностные свойства картона из макулатуры // Материалы международной конференции «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения». - Архангельск, 2000.
8. Нейтральное производство бумаги // Материалы фирмы HERCULES (США) / Перев. с англ. - М.: МГУЛ, 2000.
9. Twogether: Paper Technology Journal. - Voith Sul-zer Papiertechnik GmbH & Co. KG. -11.- Copyright 2/01.
10. Papermaking Science and Technology. Book 7: Recycled Fiber and Deinking. - TAPPI Press, 1998.
11. Twogether: Paper Technology Journal. - Voith Sulzer Papiertechnik GmbH & Co. KG. - 5. - Copyright 2/98.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОКЛЕЙКИ КАРТОНА ДЛЯ ПЛОСКИХ СЛОЕВ ЖИРНЫМИ КИСЛОТАМИ ТАЛЛОВОГО МАСЛА В НЕЙТРАЛЬНОЙ
СРЕДЕ
С.М. ТАРАСОВ, асп. каф. хим. технологии древесины и полимеров МГУЛа
Всё возрастающие требования к качеству бумажно-картонной продукции заставляют искать новые технологические решения относительно процесса ее производства, в котором важная роль принадлежит химикатам, вводимым в бумажную массу, и, в частности, гидрофобизирующим, или, как их часто принято называть, проклеивающим веществам. Современная тенденция в технологии проклейки бумажно-картонных материалов - это ее осуществление в нейтральной и слабощелочной среде, благодаря чему имеется возможность повысить качество конечной продукции и технологичность про-
изводственного процесса. Однако промышленно выпускаемые в настоящее время химикаты для нейтральной проклейки достаточно дороги и их использование невозможно без существенного увеличения себестоимости продукции.
С учетом вышеперечисленных факторов ставилась задача достижения максимальных технологических результатов при производстве бумажно-картонных материалов в нейтральной среде с использованием дешевого и широко доступного сырья отечественного производства. К такому виду сырья, в частности, можно отнести продукты
переработки таллового масла - побочные продукты сульфатцеллюлозного производства. Для исследований была использована продукция Соломбальского ЦБК. Ранее уже исследовалась возможность проклейки бумаги и картона с использованием данных продуктов и был получен ряд положительных результатов [4]. В данной статье представлены результаты следующего этапа исследований в этом направлении.
«Классическими» проклеивающими материалами принято считать продукты на основе канифоли. Однако следует учесть, что во всех мировых запасах древесного сырья смоляных кислот, оставляющих основу канифоли, примерно в 3 раза меньше, чем жирных кислот, так как большую часть мировых запасов древесины составляют лиственные породы, в которых содержание смоляных кислот незначительно [1 - 3]. Однако жирные кислоты, являющиеся одним из основных продуктов переработки таллового масла, несмотря на свою распространенность в природе, до настоящего времени не нашли широкого применения в целлюлозно-бумажной промышленности.
С целью установления проклеивающей эффективности жирных кислот таллового масла в лабораторных условиях были изготовлены отливки картона-основы для плоских слоев гофрированного картона массой 150 г/м2 из 100 % макулатуры (смесь марок МС-6 и МС-7). Жирные кислоты вводились в волокнистую массу в виде натриевых солей (мыл), полностью растворимых в воде. Уровень проклейки определялся по методу Кобббо, заключающемуся в определении поверхностной впитываемости дистиллированной воды поверхностью листа картона при его одностороннем смачивании.
Для осуществления процесса гидро-фобизации (проклейки) целлюлозных материалов при вышеуказанных условиях в бумажную массу необходимо подавать осаждающий агент («коагулянт»), необходимый для осаждения и закрепления клеевых частиц на целлюлозном волокне. В качестве коагулянтов были выбраны: сернокислый алюминий - коагулянт, наиболее распро-
страненный в целлюлозно-бумажной промышленности; перспективный в настоящее время коагулянт - полиоксихлорид алюминия, выпускаемый в России под торговым названием «Аква-Аурат». Коагулянты вводились в волокнистую массу после ввода в нее всех остальных химикатов. pH бумажной массы поддерживалось на уровне 7,0, то есть опыты производились при формовании материала в нейтральной среде. Результаты представлены в табл. 1. Все расходы указаны в пересчете на сухое вещество, кроме расхода «Аква-Аурата» - его расход указан по готовому товарному раствору «Аква-Аурат-18».
Из табл. 1 видно, что если сравнивать эффективность проклейки картона натриевыми мылами жирных кислот с использованием сульфата алюминия и «Аква-Аурата», то во втором случае она намного выше. Введение в бумажную массу катионного крахмала положительно влияет на эффективность проклейки, что связано, очевидно, с лучшим удержанием мелочи и, следовательно, клеевого осадка, лучше всего осаждающегося на мелком волокне. При расходе жирных кислот 3 кг/т с введением катионного крахмала в массу и без него при использовании сульфата алюминия в качестве коагулянта уровень проклейки находился в пределах 239...330 г/м2, что соответствует показателям для неклееного материала. При тех же условиях, но с использованием «Ак-ва-Аурата» вместо сульфата алюминия, уровень проклейки находился в пределах
113...252 г/м2, то есть был выше и соответствовал параметром слабоклееного материала. При увеличении расхода жирных кислот до 6 кг/т при использовании сульфата алюминия уровень проклейки имел очень низкое среднее значение 212 г/м2 и находился в интервале 163...237 г/м2, а при использовании «Аква-Аурата» - в интервале
35...164 г/м2 со средним значением 79 г/м2, то есть отвечал параметром среднеклееного материала, хотя и был очень нестабилен. При увеличении расхода жирных кислот до 15 кг/т с использованием сульфата алюминия уровень проклейки был высоким и на-
ходился в интервале 29...43 г/м2 со средним значением 35 г/м2, что соответствует принятым стандартам на вырабатываемый картон для плоских слоев. При использовании «Аква-Аурата» в тех же условиях уровень проклейки был чрезвычайно высоким и находился в интервале 15...24 г/м2 со средним значением 18 г/м2.
На основании данных табл. 1 были построены зависимости, показанные на рис. 1.
Как видно из рис. 1, зависимость уровня проклейки картона от расхода жирных кислот при использовании сернокислого алюминия в качестве коагулянта (на графике показана пунктиром) почти прямолинейная. При использовании же «Аква-Аурата» уровень проклейки повышается значительно быстрее.
Таблица 1
Испытание проклеивающей эффективности жирных кислот таллового масла в
нейтральной среде
№ варианта Последовательность подачи химикатов Уровень проклейки ПО Кобббо, г/м
№№ контрольных отливок Сред. значе- ние
> 1 2 3 4 5 6 7 8
КК, кг/т ЖК, кг/т СА, кг/т АА, кг/т
і - 3 30 - 300 300 300 - - - - - 300
2 8 3 30 - 239 255 330 320 - — - — 286
3 8 6 30 - 237 226 220 163 — - - 212
4 8 15 30 - 39 43 28 29 34 35 37 38 35
5 - 3 - 50 220 220 - - - - - - 220
6 8 3 - 50 210 113 210 252 220 132 - 190
7 8 6 - 50 83 164 35 68 62 61 - 79
8 8 15 - 50 16 19 17 19 15 19 18 24 18
Условные обозначения: КК - расход катионного крахмала; ЖК - расход жирных кислот (в виде натриевых солей); СА - расход сульфата алюминия; АА - расход «Аква-Аурата-18» (товарного раствора).
Расход жирных кислот, кг/т
Рис. 1. Зависимость уровня проклейки от расхода жирных кислот при использовании сернокислотного алюминия и «Аква-Аурата»
Расход жирных кислот, кг/т
Рис. 2. Средняя зависимость уровня проклейки от расхода жирных кислот при использовании □ «Аква-Аурата»
При помощи математической обработки полученных результатов была получена средняя зависимость уровня проклейки картона от расхода жирных кислот при использовании в качестве коагулянта «Аква-Аурата», которая показана на рис. 2.
Как видно из рис. 2, эта зависимость имеет обратный экспоненциальный характер, в отличие от проклейки с использованием сульфата алюминия, где эта же зависимость прямолинейная. То есть при увеличении расхода жирных кислот при использовании «Аква-Аурата» уровень проклейки повышается намного быстрее, чем при использовании сульфата алюминия. Если во втором случае добиться эффективной проклейки картона в нейтральной среде можно только при относительно больших расходах жирных кислот (15 кг/т и выше), то при использовании «Аква-Аурата» в качестве коагулянта расход жирных кислот может быть снижен до 10-12 кг/т.
Таким образом, на основе полученных данных можно заключить, что разработанный способ проклейки бумажно-картонных материалов является достаточно эффективным и может найти широкое промышленное применение. Одним из самых важных факторов,
определяющих целесообразность использования жирных кислот таллового масла для проклейки бумажно-картонных материалов, является их гораздо большая распространенность в природе по сравнению со смоляными кислотами (примерно 4:1). Это является экономически выгодным, если учитывать дефицит канифольных материалов и относительную трудность их использования в бумажной промышленности.
Список литературы
1. Лесохимические продукты сульфатцеллюлозного производства / А.И. Головин, А.Н. Трофимов, Г.А. Узлов и др. - М: Лесная пром-сть, 1988. -288 с.
2. Сумароков В.Г1., Ванньян М.Л., Аскинази А.И. Талловое масло. - М.: Лесная пром-сть, 1965. -148 с.
3. Кононов Г.Н. Химия древесины и ее основных компонентов: Учеб. пособие для студентов специальностей 2602 00, 2603 00 - М.: МГУЛ, 1999. - 247 с.
4. Тарасов С.М., Ковернинский И.Н., Азаров В.И. Новый высокосмоляной клей на основе продуктов переработки таллового масла // Науч. тр. 3-й Международной научно-технической конференции «Создание конкурентоспособного оборудования и технологий для изготовления бумажнокартонной продукции из вторичного волокнистого сырья», 15-17 мая 2002 г. - Караваево - Прав-динский, 2002.
