Лабораторные исследования по применению передовых методик нанесения химических вспомогательных веществ на поверхность волокна

Косвенной характеристикой эффективности взаимодействия химических вспомогательных веществ (ХВВ) с волокном является изменение дзета-потенциала волокнистой суспензии [1]. Обычно в бумажном производстве используются катионные ХВВ, так как волокно обладает отрицательным зарядом. В последнее время наблюдается тенденция снижения дзета-потенциала по абсолютному значению, что, в частности, связано с рециклингом макулатуры [2]. Данный факт вынуждает бумажников искать новые пути использования ХВВ для достижения требуемых качественных показателей.

В настоящей статье представлены результаты исследований, основанных на передовых технологиях применения ХВВ [3]: «послойное» нанесение химикатов, образование ПЭК.

Для проведения эксперимента образцы макулатуры подвергали роспуску на дистиллированной воде в лабораторном гидроразбивателе ЛГ-03. Полученную макулатурную массу размалывали на лабораторной дисковой мельнице НДМ - 3 до степени помола 31 °ШР. С целью моделирования условий дозирования химикатов на бумагоделательной машине, макулатурную массу разбавили дистиллированной водой до концентрации в напорном ящике (0,7 %) и произвели дозирование химикатов по следующим вариантам:

Холостой вариант:

• 1.    Фиксатор - 1,5 кг/т;

• 2.    Клей АКД - 2,2 кг/т;

• 3.    Катионный крахмал - 7,5 кг/т (заведомо в избытке);

Вариант №1:

• 1.    Фиксатор – 1,5 кг/т;

• 2.    Клей АКД – 2,2 кг/т;

• 3.    Катионный крахмал – 7,5 кг/т (заведомо в избытке);

• 4.    Анионный ПАА – 6 кг/т (концентрация 1 г/л).

Продолжительность между дозированием химикатов 30 сек.

Вариант №2:

• 1.    Фиксатор – 1,5 кг/т;

• 2.    Клей АКД – 2,2 кг/т;

• 3.    Катионный крахмал – 7,5 кг/т (заведомо в избытке);

• 4.    Анионный ПАА – 6 кг/т (концентрация 1 г/л).

Продолжительность между дозированием катионного крахмала и анионного ПАА – менее 5 сек. Продолжительность между дозированием остальных химикатов – 30 сек.

После дозирования полного комплекса химикатов по каждому варианту изготавливали отливки на листоотливном аппарате. Технологические параметры массы представлены в таблице 1, физико – механические показатели полученных отливок представлены в таблице 2.

Таблица 1 ‒ Технологические параметры макулатурной массы

Данные таблицы 1 позволяют сделать вывод о том, что практически одновременная подача катионного и анионного химиката (вариант №2)

позволяет (с получением полиэлектролитных комплексов) снизить водоотдачу (по сравнению с вариантом подачи без химии) на 16,6 с (59,7 %). Продолжительность водоотдачи в этом варианте является самой минимальной среди всех исследуемых вариантов дозировки.

Максимальная фиксация растворенного крахмала наблюдается в варианте с дозированием химикатов без анионного ПАА (концентрация крахмала снизилась с 43 до 12 мг/л).

Кроме того, высокие значения дзета-потенциала подразумевают избыток анионного ПАА, который не вступил в реакцию с крахмалом.

Таблица 2 – Физико-механические показатели отливок

Данные таблицы 2 позволяют сделать вывод о том, что добавление анионного ПАА в количестве 1 кг/т при введении после добавления катионного крахмала привело к снижению равномерности отлива (абсолютное сопротивление продавливанию снизилось на 47 кПа), т.е. был избыток анионного ПАА.

При подаче ПАА практически одновременно с крахмалом, абсолютное сопротивление продавливанию не изменилось, снизилось только значение СМТ на 30 Н.

Выводы по проделанной работе:

• 1.    Существует обоснованный резерв снижения водоотдачи и, возможно, увеличения ФМП тарного картона при оптимизации подачи (интервал после дозирования крахмала) анионного ПАА, а также крахмала.

• 2.    Представляется необходимым проведение дополнительных исследований, связанных с оптимизацией расхода анионного ПАА и катионного крахмала и обоснованием экономической целесообразности дозирования двух полиэлектролитов, наряду с катионным крахмалом.

• 3.    Для обеспечения соответствия условий лабораторных исследований производственным процессам рекомендуется для приготовления макулатурной массы (стадии роспуска, размола и дозирования химикатов) использовать оборотную воду из технологического процесса с оригинальными электрокинетическими характеристиками.

Значимое снижение водоотдачи (на 58,9%) связано с образованием полиэлектролитных комплексов. Значение дзета-потенциал уменьшилось в 2,3 раза, что свидетельствует о разбалансированности системы и чрезмерном дозировании анионного ПАА.