CC BY
54
УДК 676.76
1 2 И.В. Лавров , Ю.В. Севастьянова , \В.И. Комаров, Д.А. Дулькин
:ООО «Сухонский ЦБК»
2Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова 3ООО «Управляющая компания «Объединенные бумажные фабрики»
Лавров Игорь Валентинович родился в 1986 г.. окончил в 2008 г. Архангельский государственный технический университет, ведущий инженер-технолог ООО «Сухонский ЦБК». Имеет ряд статей в области производства высококачественной бумаги для гофрирования из макулатуры. E-mail: ig.lavrov@yandex.ru
Севастьянова Юлия Вениаминовна родилась в 1974 г., окончила в 1996 г. Архангельский государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии ЦБП Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Имеет более 20 печатных работ в области различных способов делигнификации древесины. Е-mail: y-sevastyanova@yandex.ru
Дулькин Дмитрий Александрович родился в 1966 г., окончил в 1986 г. Высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана, доктор технических наук, генеральный директор ООО «Управляющая компания «Объединенные бумажные фабрики». Имеет более 80 научных трудов в области переработки макулатуры. E-mail: dmdulkin@yandex.ru
ВЛИЯНИЕ КОМПОЗИЦИИ ПО ВОЛОКНУ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ БУМАГИ ДЛЯ ГОФРИРОВАНИЯ
Исследовано влияние основных технологических факторов на физико-механические показатели бумаги для гофрирования из смеси макулатуры МС-5Б и нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы. Установлены оптимальные значения основных технологических факторов: содержания НСПЦ в композиции, степени помола НСПЦ, степени помола длинно- и коротко-волокнистых фракций макулатурного сырья.
Ключевые слова: макулатура, длинноволокнистая фракция, коротковолокнистая фракция, нейтрально-сульфитная лиственная полуцеллюлоза, степень помола, разрывная длина.
Переработчики макулатурного сырья отмечают снижение его качества и достаточно высокую нестабильность характеристик качества (коэффициент вариации значительно превышает 5 %) [1, 2].
Одним из путей решения проблемы сохранения и повышения качества готовой продукции в этих условиях является подбор сравнительно недорогого первичного полуфабриката и использование его в композиции совместно с макулатурным сырьем. Другой путь - постоянная модернизация производства с внедрением научно-технических достижений.
Цель данной работы - исследование возможности повышения физико-механических характеристик бумаги для гофрирования (флютинга) на основе макулатуры путем добавления в композицию первичного полуфабриката и оптимизации технологии.
В лабораторных условиях было изучено влияние относительного содержания первичного волокна в композиции бумажной массы; степени помола первичного волокна; степени помола длинно- (ДВФ) и коротковолокнистой (КВФ) фракций макулатурного сырья. Композиция по волокну состояла из макулатуры марки МС-5Б и первичного волокна нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы (НСПЦ), произведенной на ОАО «Архангельский ЦБК».
На первом этапе эксперимента исследовано влияние относительного содержания НСПЦ в композиции на показатели физико-механических свойств бумаги для гофрирования. Масса 1 м лабораторных образцов составляла 125 г. Макулатуру фракционировали на ДВФ и КВФ фракции. Степень помола ДВФ составляла 30 °ШР, КВФ - 40 °ШР; соотношение ДВФ : КВФ - 70 : 30; степень помола НСПЦ -30 °ШР; расход крахмала - 7,5 кг/т. В лабораторных образцах были определены характеристики прочности и деформативности. Данные эксперимента представлены в таблице и на рисунке.
Бумага для гофрирования, изготовленная из смеси первичных и вторичных волокон, обладает большей разрывной длиной Ь, чем бумага для гофрирования только из первичных или макулатурных волокон. Абсолютное сопротивление продавлива-нию П увеличивается с ростом содержания макулатуры в композиции. Сопротивление торцевому сжатию короткого участка образца БСТ уменьшается с увеличением содержания макулатуры, что подтверждается снижением жесткости при изгибе
Влияние композиционного состава и степени помола НСЦП, ДВФ и КВФ на прочностные и деформационные свойства бумаги для гофрирования
Влияю- Толщина p, Ь, П, ЯСТ, 8СТ, St, ТЕА, 5р, Еь
щие бумаги, г/см3 м кПа Н кН/м кН/м Дж/м2 МПа % МПа
факторы мкм
Содержание макулатуры, %:
0 233 0,55 5600 286 314 3,89 647,7 82,63 30,96 1,86 2784
50 202 0,64 6000 447 316 3,70 650,1 118,01 36,69 2,53 3134
80 182 0,75 5800 453 327 3,66 628,1 130,23 42,65 2,61 3240
90 187 0,73 5950 465 326 3,64 610,3 153,94 43,32 2,90 3257
100 221 0,62 5850 495 323 3,62 608,2 159,02 36,28 3,03 2758
Степень помола НСПЦ, °ШР:
20 205 0,62 5150 403 296 3,55 555,4 93,24 31,94 2,24 2706
25 202 0,63 5650 407 311 3,61 564,3 114,83 35,42 2,51 2771
30 202 0,65 6000 447 316 3,71 650,1 118,01 36,69 2,53 3134
Степень помола ДВФ, ° ШР:
20 196 0,65 6050 414 296 3,64 593,4 127,95 39,37 2,53 2947
25 194 0,66 6100 428 325 3,71 607,1 135,28 40,17 2,65 3129
30 202 0,64 6000 447 316 3,70 630,1 118,01 36,69 2,53 3134
35 196 0,65 5950 411 319 3,67 656,6 125,93 38,79 2,52 3357
Степень помола КВФ, ° ШР:
30 217 0,58 6150 392 311 3,75 581,8 128,24 35,51 2,58 2684
35 201 0,64 6150 406 319 3,74 607,8 141,48 39,63 2,72 3027
40 202 0,64 6000 447 316 3,70 650,1 118,01 36,69 2,53 3134
45 199 0,64 5650 372 313 3,65 633,4 110,55 36,29 2,35 3189
¿. м 5900
5700
5500
5300
5100
4900
50 80 90
Содержание макулатуры. % а
I
20
Степень помола. °ШР
П. кПа
500
450 400 350 300 250 200
П. кПа
450
400
350
300
250
200
50 80 90 100
Содержание макулатуры. %
20 25
Степень помола. "ШР
г
SCT; кН/м
3.8 3,7 3,6 3,5
50 80 90
Содержание макулату ры, % д
SCT, кН/м 3,70
3.65
3.60
3,55
3,50
100
1
20 25
Степень помола. °ШР
е
5„ кН/м 640
620
600
580
560
И
50 80 90
Содержание макулатуры,% ж
100
кН/м 620 600 580 560 540 520 500
I I
20 25
Степень помола, °ШР 1
30
Влияние содержания первичных волокон (а, в, д, ж) и степени помола НСПЦ (б, г, е, з) на характеристики бумаги для гофрирования
Повышение таких показателей качества бумаги для гофрирования, как сопротивление сжатию кольца ЯСТ, работа разрушения ТЕА, разрушающее напряжение ор и деформация разрушения 8р, при увеличении доли макулатуры в композиции объясняется тем, что в макулатурной массе содержится достаточное количество упрочняющих химикатов, кроме того нейтрально-сульфитная полуцеллюлоза имеет меньшую длину волокна, чем используемая макулатура. Необходимо отметить также важную роль избирательного размола длинных волокон макулатуры после фракционирования.
Таким образом, использование первичного волокна (НСПЦ) в композиции с макулатурой позволяет повысить показатели физико-механических свойств бумаги для гофрирования, особенно показатель БСТ. Использование первичного волокна ограничивается экономическими и экологическими соображениями, поэтому оптимальная доля НСПЦ определена на уровне 25 %.
На втором этапе эксперимента изучали влияние степени помола НСПЦ на физико-механические характеристики бумаги для гофрирования. Для исследования изготавливали отливки массой 1 м2 125 г с различной степенью помола, используемой в композиции НСПЦ. Соотношение первичных и вторичных волокон составляло 50 : 50, остальные условия соответствовали первому этапу. У лабораторных образцов были определены характеристики деформативности и прочности. Из представленных в таблице данных следует, что увеличение степени помола НСПЦ приводит к росту всех физико-механических показателей бумаги для гофрирования. Однако ири производстве бумаги для гофрирования повышение степени помола массы более 30 °ШР нецелесообразно, исходя из экономических условий.
На третьем этапе изучали влияние степени помола ДВФ макулатуры. Соотношение первичных и вторичных волокон составляло 50 : 50, остальные условия оставались прежними.
При повышении степени помола длинноволокнистой фракции до 25 ... 30 °ШР наблюдался рост физико-механических характеристик бумаги для гофрирования, при этом прочностные и деформационные характеристики (Е{, ор, 8р) увеличиваются вследствие большей разработки волокна при размоле. Рост степени помола ДВФ более 30 °ШР приводит к снижению качественных показателей флютинга.
На завершающем этапе исследовали влияние степени помола КВФ на физико-механические характеристики бумаги для гофрирования. Приведенные в таблице результаты показывают, что с увеличением степени помола КВФ снижаются разрывная длина Ь и БСТ. Абсолютное сопротивление продавливанию П и ЯСТ увеличиваются при размоле КВФ до 35.. .40 °ШР, при дальнейшем размоле КВФ макулатуры значения этих показателей уменьшаются. С увеличением степени помола КВФ снижаются как прочностные, так и деформационные показатели.
Выводы
Введение в композицию бумаги для гофрирования на основе макулатуры лиственной НСПЦ позволяет увеличить как нормируемые ГОСТ показатели, так и показатели деформативности и прочности готовой продукции. В ходе исследования установлено, что оптимальной является добавка 25 % НСПЦ, при этом степень помола НСПЦ в рамках существующей технологии не должна превышать 30 °ТТТР
Оптимальная степень помола ДВФ макулатуры для получения образцов флю-тинга с максимальными характеристиками прочности и деформативности находится на уровне 25... 30 °ШР, для КВФ - 40 °ШР.
Результаты данного исследования являются основанием для проведения планированного трехфакторного эксперимента, который позволит оптимизировать технологические параметры производства нового вида компонента тарного картона -бумаги для гофрирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Варка полуфабрикатов / А.В. Синчук [и др.]// Целлюлоза. Бумага. Картон. 2009. № 10. С. 42-46.
2. Синчук А.В., Кукузей В.А. Без потери качества//Целлюлоза. Бумага. Картон. 2009. № 8. С. 22-30.
Поступила 22.03.11
12 3
I. V. Lavrov , Yu. V. Sevastianova , \V.I. Komarov, D.A. Dulkin
1Sukhonskijj TSBK
^Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov
"3
Limited Liability Company "Managing Company"
The Influence of Fiber Composition and Technological Parameters on Characteristics of Paper for Corrugating
The impact of basic technological factors on physical and mechanical properties of paper for corrugating produced from the wastepaper MS-5B and neutral sulfite semichemical pulp (N. S. S. C. pulp) mixture has been investigated. The basic technological factors optimal values such as the share of N. S. S. C. pulp in the composition, the degree of grinding the degrees of long- and shot-fibered fractions in wastepaper have been estimated.
Keywords: wastepaper, long-fibered fraction, short-fibered fraction, neutral sulfite hardwood semichemical pulp, degree of grinding, breaking length.
