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

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ НА ОАО «БУМАЖНАЯ ФАБРИКА “ГЕРОЙ ТРУДА”» РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ КАНИФОЛЬНОЙ ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ В КИСЛОЙ И НЕЙТРАЛЬНОЙ СРЕДАХ В РЕЖИМЕ ГЕТЕРОАДАГУЛЯЦИИ

К основным видам бумажной продукции, вырабатываемых на ОАО «Бумажная фабрика “Герой труда”» (г. Добруш, Республика Беларусь), относятся писчая бумага № 1 марки Б (60 г/м²), чертежная (160 г/м²) и рисовальная (140 г/м²) бумага, а также бумага обложечная тетрадная (80 г/м²). Объемы производства этих видов бумаги полностью обеспечивают отечественный потребительский рынок. Около 35% этой продукции экспортируется в страны СНГ. На данном предприятии организовано также серийное производство обойной бумаги (120 г/м²), бумаги-основы для клеевой ленты (80 г/м²) и других видов бумажной продукции.

В качестве волокнистых полуфабрикатов на этом предприятии используются различные виды беленой (для основного ассортимента клееных видов бумаги) и небеленой (для производства бумаги-основы для клеевой ленты) целлюлозы, а также белая макулатура (для производства бумаги обложечной тетрадной). Для производства обойной бумаги применяют беленую целлюлозу (70–80%) и белую макулатуру (20–30%). Технология подготовки бумажной массы (роспуск, размол, составление композиции по волокну, очистка и разбавление) является традиционной.

В таблице 1 приведены основные требования, предъявляемые к качеству бумажной продукции, вырабатываемой на ОАО «Бумажная фабрика “Герой труда”».

Таблица 1 – Ассортимент и свойства клееных видов бумаги, вырабатываемых

на ОАО «Бумажная фабрика “Герой труда”»

Наименование показателя	Значение показателя
	Бумага писчая	Бумага чертежная	Бумага-основа для клеевой ленты
Степень проклейки по штриховому методу, не менее, мм Разрывная длина в машинном направлении, не менее, м Разрывная длина в поперечном направлении, не менее, м Разрушающее усилие во влажном состоянии, не менее, Н Зольность, % Белизна, не менее, % Непрозрачность, не менее, % Сопротивление излому, не менее, ч. д. п. Число подчисток, не менее	1,4 2700 2000 – 2–6 80 93 – –	2,0 – – – 2–4 80 – 50 1	1,8 – – 8,0 – – – – –

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

Традиционная технология проклейки вырабатываемого ассортимента бумажной продукции осуществляется в кислой среде. В качестве проклеивающего материала используется укрепленный клей отечественного производства, в частности клей-паста марки ТМ (ТУ РБ 00280198-017-95). Расход канифольного клея находится в пределах 13,5–16,0 кг/т (по абс. сух. веществу) и изменяется в зависимости от ассортимента бумажной продукции и требований, предъявляемых к ее качеству. При производстве обойной бумаги расход клея возрастает до 18,5 кг/т. 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.

Процесс электролитной коагуляции нейтральной ГМК осуществляется при рН бумажной массы 4,4–4,8. В качестве коагулянта используют технический сульфат алюминия (ГОСТ 12966-85). Расход коагулянта традиционно находится в пределах 31–45 кг/т. Соотношение клей : коагулянт изменяется от 1 : 2,3 до 1 : 3,5 в зависимости от расхода клея и степени проклейки бумаги. Раствор коагулянта дозируют в машинный бассейн.

Суспензию наполнителя дозируют в композиционный бассейн.

Для снижения закисленности оборотных вод регистровую воду нейтрализуют едким натром, расход которого находится в пределах 2–4 кг/т.

При производстве клееных видов бумаги по традиционной технологии (проклейка в кислой среде) возникают технологические трудности, связанные, во-первых, с повышенным пенообразованием в подсеточной ванне бумагоделательной машины и рециркулируемых потоках, во-вторых, с сезонными затруднениями при гидрофобизации бумаги и, в-третьих, с повышенной закисленностью оборотных вод. Кроме этого, повышенный расход коагулянта увеличивает себестоимость готовой продукции и усиливает загрязненность оборотных вод сульфат-ионами; поэтому использование такой оборотной воды при роспуске свежепоступающего волокнистого сырья и на стадии разбавления бумажной массы в смесительном насосе приводит ухудшению и дестабилизации гидрофобности вырабатываемой продукции.

Для устранения указанных технологических, экономических и экологических проблем на данном предприятии представители Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» провели промышленные испытания и внедрили разработанную технологию канифольной проклейки в режиме гетероадагуляции.

Новизна предложенного нами технического решения комплексного решения технологических, экономических и экологических проблем, возникающих при производстве клееных видов бумаги на ОАО «Бумажная фабрика “Герой труда”», подтверждена патентами Республики Беларусь [1–5] и Российской Федерации [6, 7].

Промышленные испытания разработанной технологии канифольной проклейки бумаги проводили в 2 этапа.

На первом этапе процесс канифольной проклейки бумаги проводили в кислой среде. Однако значение рН проклеенной бумажной массы было увеличено от 4,4–4,8 (традиционная технология) до 4,8–5,4 (разработанная технология). Для этого вместо укрепленного клея марки ТМ применяли укрепленный клей марки ТМВС-2, технология получения и применения которого разработана на кафедре химической переработки древесины Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».

На втором этапе на бумагоделательной машине были изготовлены массовые виды бумаги, проклеенные в нейтральной среде (рН 6,8–7,2). В этом случае в качестве проклеивающего материала применяли высокосмоляную ГМК, полученную путем разбавления водой пастообразной клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н, технология получения и применения которой разработана на кафедре химической переработки древесины Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».

Принципиальное отличие разработанной технологии канифольной проклейки бумаги от традиционной состоит в том, что используется в качестве проклеивающих комплексов (в частности, коагуляты или «пептизированные» частицы) и в каком режиме протекает процесс гидрофобизации бумаги (в частности, в режиме гомокоагуляции или гетероадагуляции).

Предварительно проведенные нами исследования показали, что по традиционной технологии процесс канифольной проклейки протекает в режиме гомокоагуляции, так как разновеликие и крупнодисперсные коагуляты, образовавшиеся во второй области электролитной коагуляции нейтральной ГМК, не способны равномерно распределяться и прочно фиксироваться на поверхности отрицательно заряженных волокон. Следствием этого являются неоправданные потери коагулятов с регистровой водой, удаляемой при обезвоживании бумажного полотна на сеточном столе бумагоделательной машины, и повышенная загрязненность оборотных и сточных вод.

Разработанная технология канифольной проклейки бумаги в кислой и нейтральной средах основана на обеспечении пептизации (дезагрегирования) коагулятов, образовавшихся не во второй, а в первой области коагуляции нейтральных и высокосмоляных ГМК. Полученные мелкодисперсные и положительно заряженные «пептизированные» частицы равномерно распределяются и прочно фиксируются на поверхности отрицательно заряженных волокон. Это свидетельствует о протекании процесса канифольной проклейки в режиме гетероадагуляции.

Разработанная технология проклейки бумаги в кислой среде в режиме гетероадагуляции (первый этап) основана на применении укрепленного клея ТМВС-2 взамен традиционного клея марки ТМ. Результаты промышленных испытаний свидетельствуют о возможности снижения удельных расходных норм проклеивающего материала и коагулянта на 10–15 и 25–35% соответственно. При этом нейтральную ГМК дозировали в машинный бассейн (вместо бассейна размолотой массы), а раствор коагулянта – в смесительный насос (вместо машинного бассейна). По разработанной технологии выпущено 519 т писчей бумаги № 1. Получено, что степень удержания «пептизированных» частиц в структуре бумажного полотна составляла 86–92% (разработанная технология), в то время как для коагулятов она не превышала 68% (традиционная технология).

Разработанная технология проклейки бумаги в нейтральной среде в режиме гетероадагуляции (второй этап) основана на использовании высокосмоляной ГМК, полученной из клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н. Стратегия введения высокосмоляной ГМК и раствора коагулянта в основной технологический поток была аналогичной тому, как это делалось при реализации разработанной технологии проклейки на первом этапе. Проведенные промышленные испытания показали, что по сравнению с традиционной технологией проклейки применение клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н уменьшает удельные расходные нормы проклеивающего материала (Р1) и коагулянта (Р2) следующим образом:

• при производстве писчей бумаги № 1 марки Б уменьшается Р1 на 20 % и снижается Р2 в 1,5 раза;

• при производстве чертежной бумаги уменьшается Р1 на 12 % и снижается Р2 в 1,5 раза;

• при производстве бумаги-основы для клеевой ленты уменьшается Р1 на 40 % и снижается Р2 в 2,6 раза.

Результаты промышленных испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Сравнение удельных расходных норм проклеивающих материалов

ТМ, ТМВС-2 и ТМВС-2Н и коагулянта (в кг/т) при проклейке бумаги

в кислой и нейтральной средах

Вид бумажной продукции	Существующая технология		Разработанная технология
	Проклейка в кислой среде		Проклейка в кислой среде		Проклейка в нейтральной среде
	ТМ	Коагулянт	ТМВС-2	Коагулянт	ТМВС-2Н	Коагулянт
Бумага писчая № 1 марки Б Бумага чертежная Бумага-основа для клеевой ленты	16,0 13,5 14,0	36,0 31,0 38,0	14,4 12,1 11,9	27,0 20,2 24,7	12,8 12,0 8,8	18,6 16,4 14,6

Показатели качества указанных видов бумаги, проклеенных по разработанной технологии, соответствовали требуемым значениям. Следует отметить, что благодаря повышенным проклеивающим свойствам новых отечественных клеев ТМВС-2 и ТМВС-2Н улучшены гидрофобные свойства бумаги. Степень проклейки по штриховому методу увеличена для писчей бумаги № 1 марки Б до 1,6–1,8 мм (при норме не менее 1,4 мм), для чертежной бумаги до 2,2 мм (при норме не менее 2,0 мм) и для бумаги-основы для клеевой ленты до 2,2 мм (при норме 1,8 мм). Перевод процесса проклейки из кислой среды в нейтральную при производстве писчей бумаги № 1 марки Б позволил повысить белизну бумаги от 80 до 82–83 %.

По разработанной технологии проклейки в нейтральной среде в режиме гетероадагуляции выпущено 326 т высококачественных клееных видов бумаги, в том числе:

160 т писчей бумаги № 1 марки Б;

15 т чертежной бумаги;

25 т бумаги-основы для клеевой ленты;

29 т бумаги-основы для диазобумаги;

15 т бумаги-основы для нижнего слоя кашированных обоев;

82 т бумаги обложечной тетрадной.

Таким образом, промышленные испытания, проведенные на ОАО «Бумажная фабрика “Герой труда”», показали практическую целесообразность применения укрепленного клея ТМВС-2 для проклейки в кислой среде и клеевой канифольной композиции ТМВС-2Н для проклейки в нейтральной среде в режиме гетероадагуляции. Внедрение разработанной технологии канифольной проклейки бумаги в кислой и нейтральной средах позволило повысить технико-экономические показатели предприятия и снизить отрицательное воздействие на окружающую среду.

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.