Черная Н.В., Ламоткин А.И., Бондаренко Ж.В.

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»

ВНЕДРЕНИЕ НА ОАО «БУМАЖНАЯ ФАБРИКА “СПАРТАК”» РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ КАНИФОЛЬНОЙ ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ И КАРТОНА В ПРИСУТСТВИИ КАТИОННОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА В РЕЖИМЕ ГЕТЕРОАДАГУЛЯЦИИ

К основным видам продукции, вырабатываемым на ОАО «Бумажная фабрика “Спартак”», относятся бумага для изготовления внутренних слоев гофрированного картона (125 г/м²), бумага для изготовления кашированных обоев (130 г/м²) и картон для промышленных нужд (175 г/м²). Сырьем для их производства является сборная макулатура. Данное предприятие испытывает значительные трудности, связанные с нестабильностью гидрофобных свойств бумаги и картона из-за неоднородности макулатурного сырья. Ухудшение гидрофобных свойств вызывают также изменения жесткости производственной воды и колебания ее температуры от 20 до 35⁰С в течение года.

Традиционная технология проклейки бумаги и картона базируется на использовании такого продукта модификации талловой канифоли, как укрепленный клей марки ТМ, расход которого находится в пределах 5–7 кг/т (по абс. сух. веществу). Применение данного проклеивающего материала основано на том, что сначала товарный пастообразный продукт, содержащий 70+3% сухих веществ, разбавляют водой и получают из него 2–5%-ную гидродисперсию модифицированной канифоли (ГМК). После этого полученную ГМК дозируют в бассейн размолотой волокнистой суспензии. Для осуществления процесса электролитной коагуляции используют технический сульфат алюминия (ГОСТ 12966-85), расход которого зависит от ассортимента вырабатываемой продукции и изменяется от 38 до 65 кг/т. Раствор коагулянта дозируют в машинный бассейн до достижения рН бумажной массы 4,8–5,6. Соотношение клей : коагулянт изменяется от 1 : 7,8 до 1 : 9,0. Повышенный расход коагулянта усиливает загрязненность и закисленность оборотных вод. Повторное использование таких оборотных вод на различных стадиях производства приводит к снижению гидрофобных свойств бумаги и картона. Поэтому на предприятии регистровую воду нейтрализуют едким натром, расход которого в летнее время заметно возрастает и достигает 5 кг/т.

В качестве наполнителя используют каолин, суспензию которого дозируют в композиционный бассейн.

Одним из наиболее перспективных способов устранения отмеченных недостатков является перевод процесса проклейки из кислой среды в нейтральную в результате замены традиционного укрепленного клея марки ТМ на клеевую канифольную композицию ТМВС-2Н (ТУ РБ 00280198-029-97), а также дополнительное применение в химико-технологической системе катионных полиэлектролитов, к числу которых относится полиамидполиаминэпихлоргидриновая смола (ТУ РБ 300041455.021-2001). Новизна предлагаемого нами технического решения комплексного решения технологических, экономических и экологических проблем, возникающих при производстве клееных видов бумаги и картона из макулатурного сырья, подтверждена патентами Республики Беларусь [1–5] и Российской Федерации [6, 7].

Разработанная технология проклейки бумаги и картона в нейтральной среде основана на замене традиционного укрепленного клея марки ТМ на высокосмоляной клей (клеевая канифольная композиция ТМВС-2Н) и переводе процесса проклейки из кислой среды в нейтральную при одновременном введении в химико-технологическую систему катионного полиэлектролита.

В таблице 1 представлены результаты промышленных испытаний клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н при производстве бумаги для изготовления внутренних слоев гофрированного картона (бумага для ВСГК) и картона для промышленных нужд (картон для ПН). При проведении промышленных испытаний ГМК дозировали в композиционный бассейн, а раствор коагулянта – в машинный бассейн. Технические возможности предприятия не позволили осуществить дозирование ГМК в машинный бассейн, а раствор коагулянта – в патрубок смесительного насоса.

Таблица 1 – Удельные расходные нормы проклеивающих материалов ТМ и ТМВС-2Н

и коагулянта и основные свойства бумаги и картона, проклеенных

в кислой (традиционная технология) и нейтральной (разработанная технология) средах

Наименование параметра	Значение параметра
	Традиционная технология		Разработанная технология
	Бумага для ВСГК	Картон для ПН	Бумага для ВСГК	Картон для ПН
Вид проклеивающего материала Расход проклеивающего материала, кг/т Расход коагулянта, кг/т Разрушающее усилие в машинном направлении, Н Сопротивление излому, ч. д. п. Впитываемость, г/м^2 Сопротивление продавливанию, кгс/см^2	ТМ 5 45 52–68 – 39-190 1,6-2,0	ТМ 7 55 76–92 12–28 33–148 1,8–2,5	ТМВС-2Н 5 26 58–72 – 35–70 1,6–2,0	ТМВС-2Н 7 30 80–99 30–40 23–44 1,8–2,5

Примечание. Знак «–» означает, что показатель не регламентируется.

Из таблицы 1 видно, что применение клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н способствовало, во-первых, стабилизации гидрофобных свойств готовой продукции, и во-вторых, уменьшению расхода коагулянта от 45 до 26 кг/т (в 1,73 раза) при производстве бумаги для ВСГК и от 55 до 30 кг/т (в 1,83 раза) при производстве картона. При этом соотношение клей : коагулянт было снижено для бумаги от 1 : 9,0 до 1 : 5,2 и для картона от 1 : 7,8 до 1 : 4,3.

Заметное снижение расхода коагулянта позволило исключить дополнительное введение в систему едкого натра. Поэтому оборотная вода повторно использовалась по существующей схеме, не ухудшая гидрофобные свойства бумаги и картона.

По разработанной технологии проклейки в нейтральной среде на данном предприятии выпущено 230 т бумажной и картонной продукции, в том числе 50 т бумаги и 180 т картона. Гидрофобные и прочностные показатели качества бумаги для внутренних слоев гофрированного картона и бумаги для изготовления кашированных боев соответствовали ТУ РБ 00280212016-99 и ТУ РБ 00280212.21.021-2000 соответственно. Качество картона для промышленных нужд удовлетворяло требованиям ТУ РБ 00280212017-99.

Установлено, что замена процесса проклейки бумаги и картона в кислой среде на проклейку в нейтральной среде позволила улучшить технико-экономические и экологические показатели ОАО «Бумажная фабрика “Спартак”». Особенно заметно положительные эффекты проявились при использовании в качестве волокнистого сырья сборной макулатуры, обладающей неоднородным составом и нестабильными бумагообразующими свойствами и значительно усложняющей процессы проклейки бумажной массы.

Дополнительное введение в химико-технологическую систему катионного полиэлектролита (в частности, полиамидполиаминэпихлоргидриновой смолы в виде товарного продукта «Водамин-115) в количестве 1,8-3,3 кг/т позволило улучшить технико-экономические и экологические показатели предприятия за счет снижения удельных расходных норм проклеивающего материала и коагулянта, а также за счет стабилизации гидрофобных и прочностных показателей качества готовой продукции и снижения содержания мелковолокнистой фракции (мельштоффа) в оборотных и сточных водах.

По разработанной технологии выпущено 100 т бумаги и картона, в том числе 20 т бумаги для изготовления кашированных обоев и 80 т картона для промышленных нужд. Результаты промышленных испытаний представлены в таблице 2.

Для производства бумаги для изготовления кашированных обоев использована макулатура белая марок МС-1А, МС-2А и МС-8Б, а при производстве картона для промышленных нужд – макулатура сборная марок МС-5Б, МС-6Б и МС-13В. Проклейка волокнистой суспензии осуществлялась в нейтральной среде при рН 6,6–7,2.

Таблица 2 – Сравнение удельных расходных норм химикатов и показатели

качества продукции при проклейке по традиционной и разработанной технологии

Наименование показателя	Значение показателя
	Традиционная технология		Разработанная технология
	Картон для промышленных нужд	Бумага для изготовления кашированных обоев	Картон для про-мышленных нужд	Бумага для изготовления кашированных обоев
Вид проклеивающего материала	ТМ	ТМ	ТМВС-2Н	ТМВС-2Н
Расход проклеивающего материала, кг/т	8,0	19,3	6,5	15,0
Расход коагулянта, кг/т	38,0	65,0	30,0	40,0
Расход катионного полиэлектролита, кг/т	–	–	1,8	3,3
Впитываемость при одностороннем смачивании, г/м^2	30–35	20–27	25–30	16–24
Разрушающее усилие в сухом состоянии, Н	78	44–47	78	50–57
Разрушающее усилие во влажном состоянии, Н	Не регламентируется	5–6	Не регламентируется	6–8
Содержание взвешенных веществ в регистровой воде, мг/л	1250–1350	1220–1300	880–950	760–900

Установлено, что дополнительное использование в композиции волокнистой суспензии полиамидполиаминэпихлоргидриновой смолы (товарный продукт в виде «Водамина-115») позволило повысить степень удержания «пептизированных» частиц» в структуре бумажного и картонного полотна от 74,8 до 86,6 % и уменьшить содержание взвешенных веществ (С) в оборотных и сточных водах. Получено, что при производстве бумаги по разработанной технологии С уменьшается от 1220–1300 до 760–900 мг/л и при производстве картона от 1250–1350 до 880–950 мг/л, то есть в 1,4–1,6 раза.

Таким образом, применение клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н для проклейки бумаги и картона в нейтральной среде в режиме гетероадагуляции позволило стабилизировать гидрофобные свойства готовой продукции, изготовленной из макулатурного сырья. При этом снижены удельные нормы расхода коагулянта в 1,7–1,8 раза по сравнению с традиционным режимом проклейки в кислой среде. Показано, что дополнительное введение в химико-технологическую систему катионного полиэлектролита улучшает технико-экономические и экологические показатели предприятия.

Литература:

1. Патент № 2820 (РБ). Способ получения клеевой композиции для проклейки бумаги и картона / А. И. Ламоткин, А. А. Комаров, Н. В. Черная и др. Опубл. 31.12.1998.

2. Патент № 2816 (РБ). Бумажная масса / А. И. Ламоткин, Н. В. Черная, А. А. Комаров, В. Л. Колесников. Опубл. 31.12.1998.

3. Патент № 4847 (РБ). Способ получения клеевой канифольной композиции для гидрофобизации бумаги и картона в нейтральной среде / А. И. Ламоткин, Н. В. Черная, А. А. Комаров и др. Опубл. 29.08.2002.

4. Патент № 4908 (РБ). Бумажная масса, проклеенная в нейтральной среде / А. И. Ламоткин, Н. В. Черная, А. А. Комаров и др. Опубл. 03.09.2002.

5. Положительное решение на заявку № а 20050058 (РБ) от 19.05.2006. Бумажная масса, проклеенная в нейтральной среде в присутствии катионных полиэлектролитов// Н. В. Черная, А. И. Ламоткин, Н. В. Жолнерович, Ж. В. Бондаренко.

6. Патент № 2099458 (РФ). Бумажная масса / А. И. Ламоткин, Н. В. Черная, А. А. Комаров и др. Опубл. 20.12.1997.

7. Патент № 2124602 (РФ). Бумажная масса / А. И. Ламоткин, В. Л. Колесников. Н. В. Черная, А. А. Комаров. Опубл. 10.01.1999.