Ламоткин А.И., Черная Н.В., Чернышева Т.В., Проневич А.Н.,

Флейшер В.Л., Бондаренко Ж.В., Чубис П.А.

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»

Разработка технологии применения гидродиспесий модифицированной канифоли при проклейке бумаги и картона в нейтральной среде

Клееные виды бумаги и картона пользуются широким потребительским спросом. Поэтому к качеству данного вида продукции предъявляются высокие требования. Однако существующая технология проклейки бумаги и картона в кислой среде требует повышенного расхода коагулянта (сульфата алюминия), а также дополнительного применения различных упрочняющих добавок [1]., к числу которых относится катионированный крахмал. Поэтому проблема повышения качества и снижения себестоимости клееных видов бумаги и картона является актуальной.

К перспективным способам улучшения гидрофобности и прочности бумаги и картона относится перевод процесса канифольной проклейки из кислой среды (рН 4,8–5,2) в нейтральную (рН 6,5–7,2) при одновременном смещении процесса канифольной проклейки из традиционного режима гомокоагуляции к более эффективному режиму гетероадагуляции [2].

Целью настоящей работы является разработка технологии применения гидродисперсий модифицированной канифоли при проклейке бумаги и картона в нейтральной среде.

Для достижения поставленной цели на кафедре химической переработки древесины БГТУ (г. Минск, Республика Беларусь) синтезированы продукты взаимодействия смоляных кислот канифоли с моноэтаноламином, последующая частичная нейтрализация которых позволила получить высокосмоляной продукт модификации канифоли в виде клеевой канифольной композиции ТМАС-3Н. Данная высокосмоляная гидродисперсия модифицированной канифоли (ГМК) использовалась для проклейки образцов элементарных слоев картона массой 65 г/м², изготовленных из целлюлозы. Расход ГМК увеличивали от 0,5 до 2,5% от а. с. в. В качестве коагулянта использовали сульфат алюминия. Проклеенная волокнистая суспензия имела рН 6,5–7,2, что свидетельствовало о протекании процесса канифольной проклейки в нейтральной среде. Для полученных образцов определяли по стандартным методикам такие показатели качества, как впитываемость при одностороннем смачивании по Коббу, степень проклейки по штриховому методу и комплекс прочностных показателей (разрушающее усилие в сухом и во влажном состояниях, разрывная длина, влагопрочность).

Условия получения и физико-химические свойства образцов ГМК ТМАС-3Н представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Расходные и режимные параметры получения высокосмоляной ГМК

Номер образца	Условия получения образцов ГМК							Свойства ГМК
	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Х7	Y1	Y2	Y3
1	160	30	8	100-90	30	171	88	42,74	63,57	полная
2	145-150	60	8	90	30	167	84	46,55	59,36	полная
3	140-145	30	9	95-90	30	170	83	43,93	61,81	полная
4	140-145	30	10	85-80	30	169	70	39,00	58,17	полная
5	145-150	60	8	95	30	163	84	45,00	61,84	полная

Условные обозначения: Х1 – температура проведения первой стадии получения ТМАС-3Н, ⁰С; Х2 – продолжительность первой стадии, мин; Х3 – расход едкого натра (С=21%), мл; Х4 – температура нейтрализации, ⁰С; Х5 – продолжительность нейтрализации, мин; Х6 – кислотное число продуктов реакции после первой стадии, мг КОН/г продукта; Х7 – кислотное число продуктов реакции после нейтрализации, мг КОН/г продукта; Y1 – содержание свободных смоляных кислот, %; Y2 – содержание сухого вещества, %; Y3 – агрегативная устойчивость ГМК.

Полученные результаты испытаний образцов элементарных слоев картона, проклеенных образцами ГМК по предлагаемой технологии (проклейка в нейтральной среде), представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Показатели качества образцов элементарных слоев картона, проклеенных высокосмоляной ГМК в нейтральной среде

Наименование показателя	Значение показателя
	Расход высокосмоляной ГМК, % от а. с. в.
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
1	2	3	4	5	6
Образец 1 Впитываемость по Коббу, г/м^2 Степень проклейки по штриховому методу, мм Разрушающее усилие в сухом состоянии, кгс Разрушающее усилие во влажном состоянии, кгс Разрывная длина, м Влагопрочность, %	53,5 1,2 3,6 0,10 3700 2,8	14,0 2,4 4,0 0,22 4150 5,5	13,4 2,4 3,7 0,21 4100 5,8	14,0 2,4 3,8 0,25 4200 6,6	13,6 2,4 4,3 0,47 4250 10,9
Образец 2 Впитываемость по Коббу, г/м^2 Степень проклейки по штриховому методу, мм Разрушающее усилие в сухом состоянии, кгс Разрушающее усилие во влажном состоянии, кгс Разрывная длина, м Влагопрочность, %	64,3 1,2 4,1 0,10 3650 2,4	12,2 2,4 4,2 0,18 3600 4,3	13,8 2,4 3,9 0,19 3900 4,9	9,6 2,4 3,7 0,20 3950 5,4	11,2 2,4 4,0 0,30 4050 7,5
Образец 3 Впитываемость по Коббу, г/м^2 Степень проклейки по штриховому методу, мм Разрушающее усилие в сухом состоянии, кгс Разрушающее усилие во влажном состоянии, кгс Разрывная длина, м Влагопрочность, %	38,7 1,2 3,2 0,12 3700 3,7	12,5 2,4 3,0 0,18 3550 6,0	13,7 2,4 3,3 0,19 3650 5,8	13,0 2,4 3,5 0,26 3800 7,4	12,0 2,4 3,8 0,34 4000 9,0

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5	6
Образец 4 Впитываемость по Коббу, г/м^2 Степень проклейки по штриховому методу, мм Разрушающее усилие в сухом состоянии, кгс Разрушающее усилие во влажном состоянии, кгс Разрывная длина, м Влагопрочность, %	44,2 1,2 2,9 0,14 3600 4,8	18,2 2,4 3,4 0,17 3800 5,0	12,4 2,4 3,5 0,35 3700 10,0	10,9 2,4 3,5 0,43 4100 12,3	12,0 2,4 3,6 0,45 3950 12,5
Клей №5 Впитываемость по Коббу, г/м^2 Степень проклейки по штриховому методу, мм Разрушающее усилие в сухом состоянии, кгс Разрушающее усилие во влажном состоянии, кгс Разрывная длина, м Влагопрочность, %	49,0 1,2 3,3 0,16 3500 4,8	13,6 2,4 3,4 0,33 3350 9,7	11,2 2,4 3,3 0,32 3550 9,7	13,5 2,4 3,5 0,34 3400 9,7	8,0 2,4 3,4 0,40 3400 11,7

Исходные образцы элементарных слоев картона, не содержащие химикатов, имели следующие показатели качества: впитываемость по Коббу – 54,7 г/м², степень проклейки по штриховому методу – 0,6 мм, разрушающее усилие в сухом состоянии – 3,2 кгс, разрушающее усилие во влажном состоянии – 0,10 кгс, разрывная длина – 3400 м, влагопрочность – 3,1%.

Из таблицы видно, что увеличение расхода высокосмоляной ГМК от 0,5 до 2,5% от а. с. в. улучшает гидрофобность бумаги и картона, так как впитываемость при одностороннем смачивании по Коббу снижается от 50 до 10 г/м², а степень проклейки по штриховому методу повышается от 1,2 до 2,4 мм. Получено, что при расходе этой ГМК, равном 1,0% от а. с. в., гидрофобность достигает максимальных значений.

Наилучшие значения показателя влагопрочности наблюдались у элементарных слоев, проклеенных образом 5. Влагопрочность увеличивалась от 4,8 до 11,7%. А максимальная прочность наблюдалась у элементарных слоев, проклеенных образцом 1: показатели – разрывная длина, разрушающее усилие в сухом и во влажном состояниях, при увеличении расхода этой ГМК, улучшались от 3700 до 4250 м, от 3,6 до 4,3 кгс и от 0,10 до 0,47 кгс соответственно.

Установлено, что время коагуляции высокосмоляных ГМК, синтезированных на кафедре химической переработки древесины БГТУ (г. Минск, Республика Беларусь), сокращается в 1,3–1,5 раза по сравнению с традиционными нейтральными ГМК. Это дает возможность изменить места дозировки в основной технологический поток высокосмоляной ГМК и коагулянта. Для этого рекомендуется высокосмоляную ГМК вводить в машинный бассейн, а раствор коагулянта – в смесительный насос, в то время как нейтральную ГМК и раствор коагулянта традиционно дозируют в композиционный и машинный бассейн соответственно. Такое применение разработанной высокосмоляной ГМК повышает оперативность управления химико-технологической системой. При этом значительно улучшается качество бумажной и картонной продукции, так как гидрофобность, прочность и влагопрочность повышаются на 30, 25, и 15% соответственно. При этом расход коагулянта уменьшается в 1,5–2,0 раза, что позволяет снизить себестоимость готовой продукции.

Разработанная технология проклейки в режиме гетероадагуляции может быть внедрена на бумажных и картонных предприятиях по производству обойной бумаги, бумаги и картона для производства гофрированного картона, полиграфического картона и картона для промышленных нужд.

Таким образом, перевод процесса канифольной проклейки из кислой среды в нейтральную за счет замены традиционно используемой нейтральной гидродисперсии модифицированной канифоли на разработанную высокосмоляную позволяет улучшить качество бумаги и картона и уменьшить расход коагулянта, что, в свою очередь, позволяет уменьшить себестоимость производимой продукции и значительно снизить загрязненность оборотных и сточных вод сульфат-ионами.

Литература:

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

2. Фляте Д. М. Технология бумаги. – М.: Лесная пром-сть, 1988. – 440 с.