Файл: Сушкова Н.Д. Бумажные мешки. Производство, свойства и применение мешочной бумаги и мешков.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2024
Просмотров: 94
Скачиваний: 0
размеров частиц латекса влияет отрицательно на большинство по казателей бумаги, главным образом на сопротивление излому.
Наряду с влагопрочностью и гидрофобностью каучуковые ла тексы придают бумаге водонепроницаемость, превышающую 6 ч до гидростатическому методу при Н = 300 мм вод. ст. Вода, нали тая в мешок из влагопрочной бумаги, не вытекает из него, но мед ленно диффундирует через стенки и постепенно испаряется.
В табл. 29 приведены показатели мешочной бумаги лаборатор ного отлива, изготовленной из одной и той же массы с добавками
Рис. 33. Влияние латекса Л-4 на свой |
30 ЬО 50 60 70 80 |
||||
|
ства бумаги: |
|
Содержание стирола В латексах |
||
/ — удлинение |
(поперечное); |
2 — сопротив |
скс,% |
||
Рис. 34. Влияние содержания стирола |
|||||
ление излому |
в |
машинном |
направлении; |
||
3 — сопротивление |
раздиранию в попереч |
в латексах СКС на прочность мешоч |
|||
ном направлении; |
4 — влагопрочность; 5 — |
||||
число сбросов, выдержанных мешками |
ной бумаги |
||||
разных латексов. Наиболее |
прочная бумага и мешки из нее (в су |
|
хом и влажном состоянии) |
получились при использовании мела |
|
мино-формальдегидной смолы (МФ). Однако при |
старении в ка |
|
мере в условиях нормальной влажности воздуха |
(65%) при 60°С |
|
прочность этой бумаги резко снизилась. Наиболее удачными ока зались мешки из бумаги, содержащей латекс Л-4 с добавкой ZnO.
Характеристика влагопрочной мешочной бумаги промышлен ного изготовления, содержащей латексы СКС-65 и Л-4, приведена в табл. 26, а основные параметры технологического режима про изводства указаны в табл. 27.
104
Т а б л и ц а 29
Влияние различных добавок на свойства мешочной бумаги (80 г/м2)
Наименование показателей
|
Без латекса |
СКС-65ГП |
|
|
■& |
|
Л-4 |
сГ |
o ’7 |
МФ |
|
4 ° |
+ £ |
|
|
4(5 |
|
|
Разрывное усилие в сухом состоя |
|
|
|
|
|
|
нии , к г с ........................................................ |
9,0 |
9,0 |
10,0 |
9,6 |
9,2 |
10,5 |
То же во влажном состоянии . . . . |
0,6 |
0,9 |
2,2 |
2,1 |
2,4 |
3,0 |
Влагопрочность , ° / о ........................... |
6,6 |
9,5 |
22 |
23 |
26 |
28 |
Сопротивление раздиранию, гс . . . |
95 |
92 |
100 |
97 |
85 |
81. |
Сопротивление продавливанию, |
3,8 |
3,9 |
4,3 |
4,1 |
4,3 |
4,4 |
кгс / хм 2 ........................................................ |
||||||
Число сбросов , выдержанных меш |
|
|
|
|
|
|
ками : |
17 |
32 |
38 |
44 |
42 |
46 |
в сухом состоянии до старения |
||||||
то же после старения ............... |
9 |
15 |
И |
24 |
21 |
10 |
во влажном состоянии до ста |
0,4 |
1,2 |
4,6 |
5 |
8 |
24 |
рения ...................................... |
||||||
П р и м е ч а н и е . Расход латекса и смолы составляет 2,5% сухого вещества |
||||||
к волокну . |
|
|
|
|
|
|
-------------------------------------------- 7--------------------------------------------------------------- |
|
|
|
:----------------------------- |
|
|
Латекс в разбавленном виде |
(100—200 |
г/л) |
вводился в |
суль |
||
фатную небеленую целлюлозу, размолотую в среднем до 30° ШР. Предварительно в бумажную массу вводили пековый или кани фольный клей, который осаждали вместе с .латексом на волокне глиноземом при pH 4,5—5,0. Бумажная масса окрашивалась в фио летовый цвет анилиновым красителем, разведенным в горячей воде до 100—200 г/л и дозируемым в оборотную воду. Расход хи
микатов (по сухому остатку) составил (% |
к абс. сухому волокну): |
|||
|
|
Обычная бумага |
Влагопрочная бумага с |
|
|
|
СКС-65ГП |
Л-4 |
|
Пековый клей ( ~ 35 г/л) |
................ |
0,4 |
— |
0,4 |
Канифоль ...................... |
...................................... |
— |
0,5 |
— |
Каучуковый латекс . .. |
Нет |
4,5 |
4 |
|
Алюмокалиевые квасцы |
...................................... |
3 |
5 |
5 |
Краситель ................... |
Нет |
0,04 |
0,04 |
|
Мешочная бумага с добавкой хлоропренового латекса Л-4 вырабатывается без затруднений при обычной скорости. Замена хлоропренового латекса на менее дефицитный бутадиенстирольный (СКС-65ГП) вызвала ряд осложнений.
В промышленных условиях латекс СКС-65ГП, содержащий некаля 43 кг/г, вызывает настолько интенсивное пенообразование в напускном ящике бумагоделательной машины, что расход этого латекса свыше 4,5% увеличить практически невозможно. Даже при таком расходе ухудшается проклейка бумаги и приходится
105
не только повышать дозировку клея, но и заменять пековый клей
канифольным.
Удержание латекса — около 60%- Влагопрочность мешочной бумаги при такой дозировке СКС-65ГП составляет лишь 10%, а при 4% Л-4 повышается до 34%. Учитывая токсичность некаля 1 и низкую ПДК в водоемах, нецелесообразно использовать латекс СКС-65ГП для массового производства влагопрочной бумаги. За мена некаля на калийное мыло канифоли позволяет повысить ста тическую и динамическую прочность (за исключением сопротивле ния раздиранию и излому), а также влагопрочность бумаги. Ана логичная картина наблюдается при сравнении свойств бумаги с парафинатом аммония и с канифольным эмульгатором. Только в этом случае прочность бумаги во влажном состоянии и число сбросов мешков выше при использовании парафината аммония, а не канифольного мыла.
Наиболее эффективны хлоропреновые латексы, дающие при меньшем расходе высокопрочную бумагу. В производственных ус ловиях в бумаге удерживается около 80% каучука Л-4, в сточной воде от бумагоделательной машины при концентрации взвешен
ных веществ 0,05% |
на волокне содержится 0,2% каучука. |
В воде водоемов |
допускается содержание частиц латекса не |
более 1,5 мг/л. В системе очистки сточных вод, содержащих ла текс, предусмотрено смешение сточной воды с известковым моло ком из расчета 100—150 г СаО на 1 ж3 с последующим осажде нием взвешенных веществ в контактном осветлителе. Шлам по ступает на устройства для обезвоживания, а осветленная вода (взвешенных веществ 0—5 мг/л) может быть возвращена на ос новное производство [125].
Повышение влагопрочности бумаги можно объяснить следую щим образом. Латекс, введенный в массу, распределяется между волокнами с некоторой степенью равномерности. Глинозем при низком pH изменяет дзета-потенциал системы и реагирует с эмуль гатором. Частицы каучука соединяются в глобулы, наиболее круп ные из которых похожи на гроздья винограда, и адсорбируются волокнами. В случае гомокоагуляции значительное количество кау чука переходит в оборотную воду. Размеры глобул и равномер ность распределения их на волокнах зависят от вида полимера, его фракционного состава и степени насыщения эмульгатором, ус ловий коагуляции и особенностей бумажной массы. С увеличением степени помола массы количество адсорбированных частиц кау чука повышается и возрастают силы адсорбции между каучуком и волокном. При равномерном распределении каучука эффектив
ность |
его применения повышается. Слишком большие |
частицы |
|
каучука, раздвигая соседние волокна, |
препятствуют |
образова |
|
нию |
водородных связей между ними. |
Снижается и количество |
|
1 Пекаль (CnH^OeSNa) — соль дибутилнафталинсульфокислоты. Предельно допустимая концентрация в воде водоемов (ПДК) — 0,025 мг/л.
106
связей между частицами каучука на волокнах, что отрицательно влияет на прочность бумаги.
В процессе сушки и хранения бумаги между цепями каучука, имеющего двойные связи и активные группы, образуются попе речные мостики, число которых возрастает при наличии вулкани зующих добавок.
Химические связи между каучуком и целлюлозой во влагопроч ной бумаге пока не обнаружены, но растворение влагопрочной бу маги в медно.аммиачном растворе и железовиннонатриевом ком плексе происходит в 2 раза медленнее, чем обычной мешочной бу маги.
Другие вещества, повышающие влагопрочность бумаги. Ди альдегид крахмала (ДАК) получают при обработке нативного или модифицированного крахмала периодатной кислотой [115, с. 59— 71]:
Готовый продукт дает все реакции, характерные для альдеги дов, но имеет более сложное строение, чем указано выше. Зерна ДАК похожи на необработанный крахмал, небольшая разница в строении оболочки заметна только в поляризованном свете. Свойства ДАК зависят от условий и степени окисления.
ДАК растворяется в воде только в присутствии щелочи (буры или бисульфита натрия) с образованием анионоактивной диспер сии. ДАК повышает влагопрочность бумаги, но плохо удержива ется волокном, поэтому его применяют либо в виде добавки к ка тионоактивному крахмалу, либо переводят в катионную форму, обрабатывая анионную дисперсию ДАК полиамидамином, солями циркония или катионоактивными мономерами, например по схеме
[115, с. 62]
CHjOH
0 _ W |
■°\Ѵ |
|
-о-с^н |
^р-о-+(сн3)2n- cw2-conhnh2- |
|
сно ено |
СІ |
|
CHjOH
- -о, н -о-с н Ъ -о- +н2о
'Ън оно
N-NHCOCHjNl(CH3)j
СІ
107
Возможен вариант окисления катионного крахмала периодатной кислотой с последующим получением катионного ДАК в сухом виде. Диспергируется катионный ДАК варкой в воде при 90° С. Полученные дисперсии очень стабильны и сохраняют свои свой ства несколько месяцев. В размолотую целлюлозу 3%-ная диспер сия анионного ДАК вводится в напорном ящике бумагоделатель ной машины -обычно после глинозема, предварительно снижающего pH массы до 4,5. В результате взаимодействия ДАК с волокном образуются водородные (І) и полуацетальные (2) связи, способ ствующие повышению прочности бумаги в сухом и влажном со стоянии:
СН2ОН |
|
СҢЮН |
||
V/- |
|
|
Ѵ/Нчѵ |
|
|
> |
$ |
« |
о |
с |
|
0=0—X- |
||||
|
у |
^ |
! |
|
|
II |
у—ОН |
||
|
|
|
|
|
|
А н |
V |
V |
|
|
1 |
1 |
||
о |
I |
о |
о |
о |
о |
||||
п т т п п т г |
п п п п т т /т |
|||
Целлюлоза. |
Целлюлоза ' |
|||
Для повышения удержания ДАК можно добавлять 0,2—0,5% дицианамидформальдегида к волокну или около 2% катионного крахмала, содержащего 0,2—2% азота в виде третичного или чет вертичного амина. В этом случае вводится в массу сначала кати онный крахмал, затем квасцы и ДАК.
Катионный ДАК концентрацией 3—5% вводят непосредственно в напорный ящик машины без последующего изменения pH массы. Наилучшие результаты получаются при одновременном использо вании катионной и анионной формы ДАК. В связи с высокой стои мостью H J04, необходимостью ее регенерации желательно снизить потери ДАК до минимума. Поэтому наиболее целесообразно при менять ДАК для поверхностной обработки бумаги, что также спо собствует повышению ее прочности [58].
ДАК в отличие от большинства влагопрочных смол повышает прочность бумаги в сухом и влажном состоянии сразу после ее изготовления. Однако при увлажнении влагопрочность бумаги бы стро теряется.
П о л н а м и д - п о л и а м и н э п и х л о р г и д р и н н ы е с м о л ы являются катионоактивными водорастворимыми продуктами реак ции эпихлоргидрина с низкомолекулярными производными алифа тических дикарбоновых кислот и полиалкиленполиаминов (напри мер, адипиновой кислоты и диэтилтриамина) [115]. К смолам этого типа относится Kymene 557, предназначенная для повышения вла гопрочности бумаги преимущественно при pH 6—8.
Смола в виде 1—2%-ного водного раствора вводится в смеси тельный насос или напорный ящик в количестве 1% к волокну. Хотя смола хорошо осаждается на волокне, небольшое количество сульфат-ионов повышает ее удержание. При введении в массу из сульфатной небеленой целлюлозы эта смола значительно эффек тивнее, чем катионная мочевино-формальдегидная смола. Наряду
с повышением влагопрочности полиамидэпихлоргидринные смолы
вотличие от карбамидных не снижают впитываемость и мягкость бумаги, а прочность в сухом состоянии увеличивают незначи тельно [126].
Это объясняется различным характером взаимодействия смолы с волокном. По данным Бэмера [115, с. 36], полиамидэпихлоргид ринные смолы образуют ковалентные связи с первичными спир товыми группами целлюлозы.
ПЕРЕРАБОТКА ОБОРОТНОГО БРАКА
Характеристика влагопрочности бумаги приведена в табл. 30. Мокрый оборотный брак этих видов бумаги распускается без затруднений. Сухой оборотный брак стараются перерабатывать сразу после выработки бумаги. По мере развития процесса поли конденсации смол измельчение влагопрочной бумаги затрудняется. При влагопрочности не более 35% сухую влагопрочную бумагу можно распустить на волокна механическим или термохимическим способом, а высоковлагопрочную бумагу — термической обработ
кой (варкой) под давлением с последующим рафинированием.
|
|
|
Т а б л и ц а 30 |
|
Степень влагопрочности бумаги |
|
|
|
|
Содержали |
смолы, % |
Влагопрочность |
Влагопрочность, |
% |
|
|
|
мочевино-формальде меламино-формальде |
|
|
|
гидной |
гидной |
Слабая |
15-25 |
< 3 |
< 1,5 |
Средняя |
25-35 - |
4 - 5 |
2 -2 ,5 |
Высокая |
> 3 5 |
6 - 8 |
3—4 |
П р и м е ч а н и е . Бумага считается невлагопрочной, если во влажном со стоянии ее прочность меньше 15% от исходной.
Механический способ применяется для переработки оборотного брака сразу после выработки бумаги на бумагоделательной ма шине, до полной конденсации смолы. Брак распускается в гидроразбивателе при концентрации не более 5%, перекачивается в приемный бассейн и пропускается через энтштиппер при удель ном расходе энергии 80—120 кВт-ч/т [127].
При термохимических способах в гидроразбиватель подается
109