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

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»

Промышленные испытания и внедрение на ОАО «Киевский картонно-бумажный комбинат» разработанной технологии канифольной проклейки картона в присутствии катионного полиэлектролита в режиме гетероадагуляции

К массовым видам картонной продукции, вырабатываемым на ОАО «Киевский картонно-бумажный комбинат», относятся пятислойные виды картона, у которых проклеиваются только покровный (верхний) и основной (нижний) слои. Покровный слой состоит из беленой целлюлозы или белой макулатуры, а основной слой – из белой или сборной макулатуры. В зависимости от композиционного состава картона по волокну и его целевого назначения на этом предприятии вырабатывают различные марки картона, показатели качества которых соответствуют ТУ У 130281042-315-98, ТУ У 130281041-356-95 и ТУ У 130281041-303-95.

При производстве картона на ОАО «Киевский картонно-бумажный комбинат» по традиционной технологии (проклейка в кислой среде в режиме гомокоагуляции) возникают следующие трудности.

Во-первых, использование в композиции картона макулатуры, обладающей неоднородным составом по волокну и различной степенью его первоначальной обработки, снижает стабильность гидрофобных свойств производимой продукции.

Во-вторых, сезонные изменения жесткости производственной воды и ее температуры усиливают изменения гидрофобных свойств картона в сторону их дальнейшей дестабилизации.

В-третьих, повышенная закисленность оборотных вод при канифольной проклейке картона в кислой среде (рН 4,0–4,3) и практически полностью замкнутая система водопотребления значительно усложняют оперативность управления процессом канифольной проклейки и, следовательно, качеством производимой продукции.

Все это свидетельствует о необходимости перевода процесса канифольной проклейки из кислой среды в нейтральную при одновременном смещении режима гомокоагуляции к режиму гетероадагуляции.

Одним из перспективных способов устранения перечисленных технологических, экономических и экологических проблем является замена традиционно используемого укрепленного клея ТМ, выпускаемого на ОАО «Лесохимик» (г. Борисов, РБ) по ТУ РБ 00280198-017-95, на новую клеевую канифольную композицию ТМВС-2Н, технология получения которой разработана на кафедре химической переработки древесины Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (г. Минск, Республика Беларусь).

Новизна предлагаемого технического решения подтверждена патентами Республики Беларусь [1–5] и Российской Федерации [6, 7].

Дополнительное присутствие в системе катионных полиэлектролитов улучшает реологические свойства проклеенной волокнистой суспензии, увеличивает прочностные показатели картона, изготовленного из макулатурного сырья, а также повышает степень удержания мелковолокнистой фракции в структуре картонного полотна. Все это способствует повышению качества и снижению себестоимости картона, а также снижает отрицательное воздействие на окружающую среду.

Сущность разработанной технологии канифольной проклейки картона заключается в обеспечении пептизации коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции высокосмоляных ГМК, и максимальном смещении этого процесса из режима гомокоагуляции к режиму гетероадагуляции.

В таблице представлены результаты промышленных испытаний клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н, когда процесс канифольной проклейки картона проведен в нейтральной среде в режиме гетероадагуляции (разработанная технология). Для сравнения в этой таблице приведены данные по среднестатистическим расходам традиционно используемого укрепленного клея марки ТМ и коагулянта при осуществлении процесса канифольной проклейки в кислой среде в режиме гомокоагуляции (традиционная технология).

Таблица – Среднестатистические расходы проклеивающих материалов ТМ и ТМВС-2Н

и коагулянта при проклейке картона в режимах гомокоагуляции (традиционная технология) и гетероадагуляции (разработанная технология)

Наименование параметра	Традиционная технология	Разработанная технология
Вид проклеивающего материала Расход проклеивающего материала, кг/т Расход коагулянта, кг/т Соотношение клей : коагулянт	ТМ 10,8 110,5 1 : 10,2	ТМВС-2Н 8,0 46,0 1 : 5,7

По разработанной технологии выпущено 493 т картона различных марок. Дополнительное введение в систему 0,02% Праестола или Percol способствовало интенсифицикации процессов электролитной коагуляции и флокуляции.

Проведенные промышленные испытания разработанной технологии на ОАО «Киевский картонно-бумажный комбинат» показали , что качество картона соответствует регламентируемым значениям даже в том случае, когда расход проклеивающего материала снижается от 10,8 до 8,0 кг/т и расход коагулянта уменьшается от 110,5 до 46,0 кг/т. При этом соотношение клей : коагулянт уменьшается от 1 : 10,2 (традиционная технология) до 1 : 5,7 (разработанная технология).

Для вырабатываемых видов картона впитываемость при одностороннем смачивании не должна превышать 50 г/м² для покровного слоя и 60 г/м² для основного слоя. Установлено, что режим проклейки (вид и расход проклеивающего материала, а также условия осуществления процесса электролитной коагуляции) и степень замкнутости системы водопользования оказывают существенное влияние на гидрофобные свойства картона.

Внедрение разработанной технологии на ОАО «Киевский картонно-бумажный комбинат» позволило не только уменьшить расход коагулянта в 2,4 раза, но и снизить расход проклеивающего материала на 26 %. Этот режим может быть значительно улучшен при полном выводе избыточных сульфат-ионов (после проклейки в кислой среде) из такой полностью замкнутой химико-технологической системы за счет увеличения продолжительности функционирования предприятия в данных условиях.

Проведенные промышленные испытания разработанной технологии показали, что применение клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н взамен укрепленного клея ТМ позволило не только улучшить гидрофобные свойства картона, но стабилизировать их. Это можно объяснить повышением степени удержания «пептизированных» частиц в структуре картонного полотна от 46,6 до 74,4–83,2 % в целлюлозном (покровном) слое и от 53,8 до 67,8–82,8 % в макулатурном (основном) слое.

О стабилизации гидрофобных свойств картона свидетельствуют данные по впитываемости при одностороннем смачивании, которая находилась в следующих пределах: а) при использовании укрепленного клея ТМВС-2Н для покровного слоя 18–25 г/м² и для основного слоя 25–30 г/м²; б) при использовании укрепленного клея ТМ для покровного слоя 21–30 г/м² и для основного слоя 45–52 г/м².

Установлена практическая целесообразность использования клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н на предприятиях, для которых характерна повышенная степень замкнутости водопользования. К таким предприятиям относится ОАО «Киевский картонно-бумажный комбинат». Производство клееных видов картона в кислой среде на таких предприятиях сопровождается отрицательным воздействием закисленных оборотных вод на гидрофобные свойства картона. В таких условиях использование макулатуры затрудняет управление процессом проклейки картона в кислой среде.

Отличие разработанной технологии и традиционной состоит в том, что играет роль проклеивающих комплексов.

Промышленные испытания подтвердили результаты проведенных нами исследований и показали, что при канифольной проклейке картона по традиционной технологии роль проклеивающих комплексов выполняют разновеликие и крупнодисперсные коагуляты, образовавшиеся во второй области коагуляции нейтральной ГМК, полученной из пастообразного укрепленного клея марки ТМ. Полученные коагуляты не способны равномерно распределяться и прочно фиксироваться на поверхности волокон. Поэтому процесс канифольной проклейки картона протекает в режиме гомокоагуляции.

При канифольной проклейке по разработанной технологии роль проклеивающих комплексов выполняют мелкодисперсные и положительно заряженные «пептизированные» частицы, полученные в результате дезагрегирования (пептизации) коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции высокосмоляной ГМК, полученной из пастообразной клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н. Такие частицы равномерно распределяются и прочно фиксируются на поверхности отрицательно заряженных волокон. Поэтому процесс канифольной проклейки картона протекает в режиме гетероадагуляции.

К неоспоримым преимуществам разработанной технологии относится снижение себестоимости производимой продукции за счет уменьшения удельных расходных норм проклеивающего материала и коагулянта, а также снижение загрязненности оборотных и сточных вод.

Таким образом, промышленные испытания разработанной технологии применения клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н для проклейки картона в нейтральной среде подтвердили возможность улучшения технико-экономических и экологических показателей на ОАО «Киевский картонно-бумажный комбинат» и повышения стабильности функционирования предприятия с полностью замкнутой системой водопотребления. Улучшение качества картона можно, по нашему мнению, объяснить повышением степени удержания в их структуре проклеивающих комплексов (в частности, «пептизированных» частиц) за счет максимального смещения процесса канифольной проклейки из режима гомокоагуляции к режиму гетероадагуляции.

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.