Маг. Костюкевич А.В., асп. Чубис П.А., д.т.н. Черная Н.В.,

к.т.н. Эмелло Г.Г., к.т.н. Бондаренко Ж.В., студ. Драпеза А.А.

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет» (г. Минск, Республика Беларусь)

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

КЛЕЕНЫХ ВИДОВ БУМАГИ И КАРТОНА

В технологии клееных видов бумаги и картона энергоемким процессом является стадия сушки, которая осуществляется в сушильной части бумагоделательной (БДМ) и картоноделательной (КДМ) машины. Количество сушильных цилиндров может изменяться от 35 до 78 [1] для конкретных видов БДМ и КДМ, настроенных на выпуск требуемого ассортимента бумаги и картона.

Обычно сушильные цилиндры на БДМ и КДМ делятся на три группы. В первой группе происходит постепенное повышение температуры от 60 до 105 ^оС, что обеспечивает удаление из структуры бумаги и картона «свободной» влаги. Вторая группа сушильных цилиндров состоит из двух частей. В первой части сушильных цилиндров завершается удаление «свободной» влаги, а во второй части происходит спекание и плавление проклеивающих комплексов, что способствует приданию готовой продукции требуемой степени гидрофобности; для этого температура постепенно повышается от 115 до 130 ^оС. В третьей группе сушильных цилиндров завершаются процессы сушки и гидрофобизации бумаги и картона; при этом температура уменьшается от 130 до 60 ^оС.

Поэтому от температурного режима каждой группы сушильных цилиндров зависит гидрофобность и влажность бумаги и картона. При этом процесс сушки бумаги и картона на БДМ и КДМ является самым энергоемким в технологии клееных видов бумаги и картона.

Функциональное назначение процесса сушки бумаги и картона в сушильной части БДМ и КДМ состоит в комплексном решении следующих задач. Во-первых, при сушке бумаги и картона необходимо завершить процесс обезвоживания за счет удаления из их структуры воды от 60 до 5–7%. Во-вторых, при удалении воды должно произойти сближение целлюлозных волокон с установлением между ними связей, от которых зависят прочностные и специальные свойства готовой продукции. И, в-третьих, температурный режим сушки бумаги и картона должен обеспечить спекание и плавление проклеивающих комплексов; от характера протекания этих процессов зависят гидрофобные свойства бумаги и картона.

Научный и практический интерес представляют данные о влиянии температурного режима сушки бумаги и картона, проклеенных в режимах гомокоагуляции (вариант 1 – существующая технология) [1] и гетероадагуляции (вариант 2 – разработанная технология) [2].

Следует отметить, что роль проклеивающих комплексов могут выполнять крупнодисперсные и электронейтральные коагуляты (вариант 1) или мелкодисперсные и положительно заряженные пептизированные частицы (вариант 2).

В таблице представлено влияние температурного режима сушки на свойства бумаги и картона. Видно, что в отличие от варианта 1 реализация варианта 2 позволяет уменьшить температуру сушки от 130 до 110–115^оС с середины второй и в начале третьей группы сушильных цилиндров.

Таблица – Влияние температурного режима сушки на свойства бумаги и картона

Наименование параметра	Значение параметра
	Вариант 1	Вариант 2
1	2	3
Условия канифольной проклейки бумаги и картона
Вид ГМК	Нейтральная гидродисперсия ТМ	Высокосмоляная гидродисперсия ТМВС-2Н
Вид проклеивающих комплексов	Коагуляты	Пептизированные частицы
Размеры проклеивающих комплексов, нм	3250–4370	180
Окончание таблицы
1	2	3
Режим проклейки волокнистой суспензии	Гомокоагуляция	Гетероадагуляция
рН массы в напорном ящике БДМ и КДМ	4,8–5,2	6,5–7,2
Температурный режим сушки бумаги и картона
Температура в первой группе сушильных цилиндров, ^оС	Повышается от 60 до115	Повышается от 60–90
Температура по второй группе сушильных цилиндров, ^оС	Повышается от 115 до 130	Повышается от 90 до 115
Температура в третьей группе сушильных цилиндров, ^оС	Снижается от 130 до 80	Снижается от 115 до 60
Процессы, протекающие при сушке бумаги и картона
Температура 60–80 ^оС	Испарение воды	Испарение воды
Температура 80–90 ^оС	Испарение воды	Испарение воды, спекание пептизированных частиц
Температура 90–115 ^оС	Испарение воды, спекание коагулятов	Испарение воды, плавление пептизированных частиц
Температура 115–130 ^оС	Испарение воды, плавление коагулятов	–
Качество бумаги и картона
Степень проклейки по штриховому методу, мм	1,6–1,8	2,4
Впитываемость при одностороннем смачивании, г/м^2	22–30	10–12
Разрывная длина, м	5700–5850	7600–7800
Индекс сопротивления разрыву, Н·м/г	60–62	78–79
Поглощение энергии при разрыве, Дж/м^2	47–48	75–80
Модуль Юнга (модуль эластичности), ГПа	5,3–5,5	7,8–8,0
Жесткость при разрыве, кН/м	500–510	680–710
Индекс жесткости при разрыве, кН·м/г	6,5–6,7	9,9–10,1

Сопоставительный анализ данных, представленных в таблице, позволяет отдать предпочтение варианту 2 и отказаться от варианта 1. Это объясняется снижением энергозатрат на стадии сушки клееных видов бумаги и картона в сушильной части БДМ и КДМ [1]. Достигаемый эффект обусловлен снижением размеров проклеивающих комплексов и повышением способности их к процессам плавления и спекания. Все это подтверждает целесообразность перевода процесса проклейки бумаги и картона из режима гомокоагуляции в режим гетероадагуляции пептизированных частиц [3], так как температура уменьшается в первой группе сушильных цилиндров от 60–115 до 60–90 ^оС, во второй группе – от 130 до 90–115 ^оС и третьей группе – от 130–80 до 115–60 ^оС.

Таким образом, замена процесса проклейки бумаги и картона в режиме гомокоагуляции на режим гетероадагуляции пептизированных частиц позволяет уменьшить температуру каждой группы сушильных цилиндров на 10–15 ^оС. Это свидетельствует о практической возможности решения актуальной проблемы, направленной на энергосбережение в технологии клееных видов бумаги и картона.

Литература

1 Фляте, Д.М. Технология бумаги / Д.М. Фляте. – М.: Лесная промышленность, 1988. – 440 с.

2 Черная, Н.В. Проклейка бумаги и картона в кислой и нейтральной средах / Н.В. Черная, А.И. Ламоткин. – Мн.: БГТУ, 2003. – 345 с.

3 Черная, Н.В. Влияние режима сушки на свойства проклеенной бумаги / Н.В. Черная, А.И. Ламоткин, Г.Г. Эмелло, Н.В. Жолнерович // Материалы. Технологии. Инструменты. Междунар. научно-техн. журн. – Гомель. ИММС НАН Б, 2001. – Т. 6. – № 4. – С. 90–93.