авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


Н а пр а в а х р у ко п и с и

Евсеев Михаил Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ

МАКУЛАТУРНОЙ БУМАГИ ДЛЯ ГОФРИРОВАНИЯ

ДОБАВКАМИ МИНЕРАЛЬНЫХ

ПИГМЕНТОВ

05.21.03 – технология и оборудование химической

переработки биомассы дерева;

химия древесины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Макаренко А.А.

Красноярск - 2014 Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Украинский научно-исследовательский институт бумаги», г. Киев Научный руководитель:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Макаренко Анатолий Алексеевич Официальные оппоненты:

Смолин Александр Семенович, доктор технических наук, профессор, заведую щий кафедрой «Технологии бумаги и картона» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров»

Канарский Альберт Владимирович, доктор технических наук, профессор кафед ры пищевой биотехнологии, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследователь ский технологический университет»

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-исследовательский ин ститут целлюлозно-бумажной промышленности», (ОАО ВНИИБ), г. Санкт-Петербург, 2-й Муринский пр., д. Защита диссертации состоится «16» мая 2014 г. в 10.00 ч, на заседании диссер тационного совета Д 212.253.01 ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный техноло гический университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, проспект Мира, 82, аудитория Ц-110 (зал заседаний).

Отзывы (в двух экземплярах) с заверенными подписями и печатью просим направлять по адресу: 660049, г. Красноярск, пр-т Мира, 82, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», диссертационный совет Д 212.253.01, ученому секретарю. Е-mail: dissovetsibgtu01@mail.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Автореферат разослан «»_ 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Исаева Елена Владимировна д.т.н., профессор ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В современном производстве и потреблении картонно бумажной продукции наиболее динамично развивается тароупаковочный макулатур ный ассортимент с высокими показателями прочности и жесткости для транспортиро вания и хранения пищевой, сельскохозяйственной и промышленной продукции. Одним из конструкционных элементов гофрированной тары является бумага для гофрирова ния, которая должна иметь высокие показатели механической прочности и жесткости.

Повышение механической прочности возможно за счет увеличения числа связей между волокнами и эту задачу наиболее экономически выгодно и эффективно решают добав ками в массу химических связующих веществ.

Перспективными добавками в волокнистую массу при производстве бумаги мо гут быть минеральные пигменты. В отличие от органических связующих веществ, ми неральные пигменты не подвержены микробиологическому разложению в технологи ческом потоке, в высокой степени удерживаются волокном и изменяют капиллярно пористую структуру бумаги, а, следовательно, могут активно влиять на физико механические показатели бумаги.

В литературе отсутствует системный анализ и исследования по применению но вых широко известных как красители минеральных пигментов – умбра, охра, цеолит, сапонит и силевит в производстве бумаги и картона в качестве упрочняющих средств.

Учитывая большие запасы минеральных пигментов, низкую стоимость и перспектив ность полезного использования также в производстве бумаги, представлялось целесо образным провести расширенные исследования по установлению эффективности мине ральных пигментов, в качестве добавок к макулатурному волокну, улучшающих каче ство бумажной массы и механическую прочность бумаги для гофрирования.

Объективным подтверждением актуальности, новизны и практической ценности диссертационного исследования для промышленности является то, что оно выполнено в рамках приоритетной государственной программы научных разработок по теме "Раз работать и освоить технологию производства тароупаковочных видов бумаги и картона с повышенными показателями качества за счет использования в композиции отече ственных минеральных добавок". Работа выполнялась по заданию Министерства про мышленной политики Украины № 320 д-05 от 20 мая 2005 г. (договор № Н 024-08 от 01.04.08 г. между Министерством промышленной политики Украины и ОАО «Украин ский научно-исследовательский институт бумаги»).

Предмет исследования. Предметом исследования являются закономерности влияния минеральных пигментов на физико-механические показатели макулатурной бумаги для гофрирования.

Объект исследования. Объектом исследования является макулатура, макула турная бумага для гофрирования, основные процессы технологии бумаги, минеральные пигменты и флокулянт компонентов бумажной массы.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации явилось экспериментальное обоснование улучшения свойств макулатурной бумажной массы и повышения механи ческой прочности бумаги для гофрирования из нее с помощью добавок минеральных пигментов умбра, охра, цеолит, силевит и сапонит.

Для достижения цели диссертации были определены и решены задачи:

- провести анализ свойств и выбор минеральных пигментов для использования в композиции макулатурного волокна в качестве добавок, повышающих качество массы и механические свойства бумаги;



- исследовать влияние добавок минеральных пигментов на свойства макулатур ной массы;

- исследовать влияние добавок минеральных пигментов на физико-механические показатели бумаги для гофрирования;

- исследовать влияние добавок минеральных пигментов на воздухопроницае мость и капиллярную впитываемость бумаги и содержание в ней тяжелых металлов;

- исследовать зависимость свойств крахмального клея и прочности склейки гоф рированного картона от содержания минеральных пигментов;

- применить результаты диссертационного исследования для совершенствования технологии повышения механических показателей бумаги для гофрирования;

- провести опытно-промышленные исследования эффективности минеральных пигментов в технологии бумаги для гофрирования;

- оценить экономическую эффективность использования результатов диссерта ции в производстве бумаги для гофрирования.

Научная новизна. Автором впервые получены следующие научные результаты:

- показано, что добавленные в макулатурную массу в количестве 0,2-0,3 % ми неральные пигменты умбра, охра или сапонит оказывают микрофлокулирующее дей ствие на фракции волокна в массе до 1,0 мм (0-0,4 и 0,4-1,0 мм), обнаруживаемое при ростом массовой доли фракций на 1-2 % и зольности фракций на 3,5-4,0 %;

- установлено, что пигменты охра, умбра и силевит при добавках 0,2-0,3 % в ма кулатурную массу со степенью помола 38 0ШР повышают физико-механические пока затели бумаги для гофрирования, имея общую закономерность – наличие максимумов значений показателей как функции вида и количества добавленного пигмента, отража ющих связь микрофлоккулирующей способности с химическим составом, строением и дисперсностью пигмента;

- найдены общие интервалы и закономерность увеличения показателей прочно сти и жесткости бумаги для гофрирования индивидуально пигментами охра, умбра и силевит при добавках 0,2-0,3 % в макулатурную массу со степенью помола 38 0ШР:

удельное сопротивление разрыву и абсолютное сопротивление продавливанию, при общем повышении на 7-15 %, увеличиваются в ряду «силевит-умбра-охра»;

сопротив ление плоскостному сжатию бумаги, имея повышение 4-8 %, также увеличивается в ряду «силевит-умбра-охра»;

сопротивление торцевому сжатию, при общем увеличении 12-19 %, увеличивается в ряду «силевит-охра-умбра»;

- определена закономерность влияния степени помола макулатурной массы в интервале 32-52 0ШР на повышение физико-механических показателей бумаги для гофрирования при постоянных добавках в массу пигмента умбра 0,3 % и полиоксихло рида алюминия (ПОХА) 0,5 %: повышение величины показателей индивидуально, а пределы повышения попадают в интервал 12-58 %;

наибольший вклад в увеличение показателей вносит степень помола – до 50 %, пигмент умбра добавляет 25 % и 25 % приходится на ПОХА;

- установлена закономерность влияния добавки в макулатурную массу 0,2-0,3 % пигментов умбра или охра и 0,5 % ПОХА на удержание мелких фракций волокна в бу маге и содержание взвешенных веществ в подсеточной воде: индивидуально пигменты повышают удержание мелких компонентов массы на 1-2 %, а совместно с ПОХА это повышение достигает 4-5 %;

содержание взвешенных веществ в воде только с участием пигмента снижается на 8 %, в сочетании с ПОХА имеет место понижение в 4 раза.

Практическая ценность. Ценные для использования результаты:

- экспериментально обоснованный выбор пигмента умбра и его количества (0,2 0,3 % от массы абсолютно сухого волокна) для добавки в макулатурную массу сов местно с 0,5 % ПОХА для повышения удержания мелких фракций волокна (4-5 % или 40-50 кг/т бумаги) и увеличения физико-механических показателей бумаги для гофри рования;

- установленное соотношение величины факторов – степень помола макулатур ной массы (32-52 0ШР), добавка в массу пигмента умбра (0,2-0,3 % или 3 кг/т) и расход ПОХА (0,5 % или 5 кг/т) для обеспечения производства бумагу для гофрирования выс ших марок Б-2 и Б-1 по ГОСТ 7377-85 (Украина);

- усовершенствованная промышленная технологическая схема и технология подготовки макулатурной массы для производства бумаги для гофрирования на Моквинской бумажной фабрике, включающая новые решения в соответствии с резуль татами диссертации исследования и внедренные с экономическим эффектом 19,6 млн.

руб.;

- результаты диссертационной работы рекомендуется использовать научным и инженерно-техническим работникам, а также аспирантам и студентам промышленных предприятий, научных и учебных организаций.

Положения, выносимые на защиту: В рамках специальности 05.21.03 Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева;

химия древеси ны (п.6 – Химия и технология бумаги и картона) на защиту выносятся:

1. Обоснование выбора минеральных пигментов умбра, охра, силевит и сапонит для применения в качестве добавок, повышающих качество макулатурной бумажной массы, физико-механические показатели бумаги для гофрирования и экономическую эффективность производства.

2. Экспериментальные данные о влиянии различных минеральных пигментов на качество макулатурной массы.

3. Зависимости влияния различных минеральных пигментов на физико механические свойства бумаги для гофрирования.

4. Экспериментальные закономерности влияния минеральных пигментов на са нитарно-гигиенические свойства бумаги для гофрирования.

5. Закономерности влияния минеральных наполнителей на склеивающую спо собность крахмального клея.

6. Результаты опытно-промышленных испытаний эффективности минеральных наполнителей в технологии бумаги для гофрирования.

7. Технические и технологические решения для обеспечения стабильного каче ства флютинга и эффективной работы производства, на основе результатов диссерта ционных исследований.

8. Анализ экономической эффективности использования результатов диссерта ционного исследования в производстве бумаги для гофрирования.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались, обсуж дались и получили положительную оценку на следующих конференциях и семинарах:

“Качество и безопасность бумаги, картона и тары в соответствии с требованиями Укра ины и ВТО”, Киев, 2008 г.;

«Новые достижения в химии и химической технологии рас тительного сырья», Барнаул, 2009, 2012 г.г.;

«Современное оборудование и технологии изготовления бумажно-картонной продукции из макулатурного сырья. Производство гофрокартона и изготовление тары », Караваево, 2012 г.;

«Химические процессы со временной технологии ЦБП», Санкт-Петербург, 2012 г.;

ХIV International symposium in the field of pulp Paper, Packaging and graphics, Сербия, Златибор, 2012.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 12-ти научных трудах, в т. ч. в журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, опубликовано научные статьи, 2 научные статьи в журналах Украины, 6 статей – в материалах конфе ренций и получено 2 патента Украины.

Опытно-промышленные испытания и технико-экономическая оценка. Ре зультаты диссертационного исследования использованы для совершенствования про мышленной технологической схемы и технологии производства макулатурной бумаги для гофрирования на Моквинской бумажной фабрике (п. Моквин, Украина). Опытно промышленные испытания схемы и технологии подтвердили эффективное повышение механических показателей бумаги для гофрирования при добавках минерального пиг мента в массу. Экономический эффект от внедрения составляет 19,6 млн. руб. Акт ис пытаний и акт внедрения прилагаются.

Вклад автора. Автором сформулирована цель и определены задачи работы.

Выполнены экспериментальные исследования, обработаны результаты, объяснены по лученные закономерности. Определены научная новизна, практическая ценность и сформулированы общие выводы. Спланированы и проведены опытно-промышленные испытания и внедрение минеральных пигментов в технологии бумаги для гофрирова ния. Даны рекомендации по использованию результатов исследований в производстве и проведена технико-экономическая оценка использования результатов диссертацион ного исследования в производстве бумаги для гофрирования.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов. Обоснованность и достоверность результатов работы и выводов по работе базируется на применении со временных исследований – методов, методик, приборов и оборудования, применении обработки данных методами математической статистики, выполнении достаточного числа исследований с использованием аккредитованных лабораторий, поверенных приборов.





Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав:

обзора литературы;

методической части;

экспериментальной части, состоящей из 11-ти разделов;

общих выводов;

3-х приложений, библиографического списка первоисточни ков, включающего 144 наименования. Диссертация изложена на 133 страницах маши нописного текста, включая 33 таблицы и 13 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность повышения физико-механических пока зателей макулатурной бумаги для гофрирования минеральными пигментами, поставле на цель и задачи диссертационного исследования, сформулирована научная новизна и практическая значимость, изложены положения, выносимые на защиту и личный вклад соискателя.

В первой главе - аналитическом обзоре литературы, проведен критический ана лиз литературных источников по влиянию основных факторов технологии на физико механические показатели макулатурной бумаги для гофрирования с участием добавок химических веществ, включая минеральные наполнители и пигменты. Приведены све дения относительно целесообразных уровней наполнения бумаги, об удержании напол нителей в структуре волокнистого полотна, о способах повышения удержания напол нителей в бумаге. Установлено, что в литературе практически отсутствуют данные от носительно влияния минеральных пигментов охра, умбра, сапонит, силевит, цеолит на качество макулатурной массы и механическую прочность бумаги. Так как добавки ми неральных пигментов в количествах свыше 0,5 % могут подобно наполнителям оказы вать отрицательное влияние на прочность бумаги, то особенный интерес представляли сведения о влиянии пигментов при низких расходах – от 0,1 до 0,3 % на 1 т бумаги.

Сделаны выводы о целесообразности расширенных исследований малоизучен ных новых минеральных пигментов для повышения качества макулатурной массы и физико-механических показателей бумаги для гофрирования.

Во второй главе – методической части, даны характеристики материалов и ме тодик, использованных в работе. Объектами исследований стали макулатура марки МС-5Б, как основное волокнистое сырье для производства бумаги для гофрирования и ряд новых природных пигментов из месторождений Украины – охра, умбра, сапонит, силевит, цеолит. Приведены стандартные методики определения влияния пигментов на показатели качества макулатурной массы и бумаги для гофрирования определяли с по мощью стандартных методик. Помещена оригинальная методика для определения ка чества макулатурной массы и эффективности работы оборудования в технологическом потоке изложена полностью.

В третьей главе - экспериментальной части, состоящей из 11-ти разделов, рас смотрены основные результаты диссертационного исследования.

3.1 Требования к качеству макулатурной бумаги для гофрирования, анализ технологии и качества бумаги Моквинской бумажной фабрики для совершен ствования технологии на основе использования минеральных пигментов. Анализ требований к качеству бумаги для гофрирования. Сравнение значений физико механических показателей бумаги для гофрирования для исследований важно тем, что позволяет установить увеличение физико-механических показателей добавками мине рального пигмента и оценить возможность получения с помощью их бумаги высших марок Б-2 и Б-1. Требования к качеству бумаги для гофрирования установлены ГОСТ 7377-85. Сравнивая минимальные значения показателей различных марок при одной и той же массе 1 м2 бумаги, например, 112 г/м2, можно видеть, что между низшей маркой Б-3 и высшей Б-0 имеется большая разность. Наличие ряда марок бумаги для гофриро вания с разной массой 1 м2, отличающихся значительной разницей нормируемых пока зателей, дает возможность решать задачи производства бумаги высших марок Б-2 и Б 1. И это возможно за счет повышения качества макулатурной массы добавкой мине ральных пигментов.

Анализ технологии и качества макулатурной бумаги для гофрирования Моквин ской бумажной фабрики. Для установления реальной величины механической прочно сти макулатурной бумаги для гофрирования и технической возможности решать задачу производства бумаги по нормам ГОСТ 7377-85, на Моквинской бумажной фабрике проведено обследование технологии. Установлено, что в силу изношенности оборудо вания и постоянной тенденции к ухудшению свойств макулатуры, технологическая схема и технология не может выполнить задачу подготовки макулатурной бумажной массы для производства бумаги для гофрирования по ГОСТ 7377-85 ни одной из марок.

По данным анализа были даны рекомендации по увеличению концентрации мас сы при роспуске макулатуры с 2,5 до 3,5 %, по повышению степени роспуска макула туры с 93-95 до 98-99 % и увеличению степени помола массы с 23-25 до 28-32 0ШР.

Учет рекомендаций в технологии позволил получить бумагу для гофрирования по ГОСТ 7377-85 марки Б-3, физико-механические показатели ее стали исходными для сравнения эффективности минеральных пигментов в диссертационном исследовании.

Анализ свойств и выбор минеральных пигментов для добавок в макулатурное волокно с целью повышения качества бумажной массы и механических показателей бумаги для гофрирования. Средством достижения цели диссертации автор выбрал до бавки в макулатурную массу природных минеральных пигментов - охра, умбра, силе вит, сапонит и цеолит в количестве 0,1-0,3 % от массы а.с. волокна. Основные свойства пигментов представлены в таблице 1.

В производстве бумаги для гофрирования, являющейся конструкционным эле ментом внутренней структуры гофрированного листа, важны только те свойства пиг ментов, которые могут влиять на прочность и жесткость бумаги. Поэтому в основу вы бора пигментов для диссертационного исследования были положены следующие ос новные показатели пигментов: химический состав, дисперсность, укрывистость. Пиг менты являются высокодисперсными порошками с различными цветовыми оттенками.

Что касается химического состава, то все они содержат, подобно широко используемо му каолину, оксид алюминия и оксид кремния. Отличием является высокое содержание иных оксидов, придающих минералам специфические свойства – дополнительные по верхностные функциональные группы, повышенную адсорбционную способность, цветность, большую свободную поверхностную энергию. Кроме того, на поверхности пигментов всегда находятся связанные и свободные гидроксильные группы, которые участвуют в сложных адсорбционных процессах в системе «волокно-вода-пигмент».

Таблица 1 - Основные физические и физико-химические свойства пигментов Свойства Наименование пигмента пигмента каолин сапонит охра умбра силевит цеолит светло- зеленый белый желтый корич- светло Цвет белый корчнево- средне- невый серый серый красный желтый золотисто желтый SiO2 SiO2 SiO2 SiO2 SiO2 SiO 43- 52 10-60 5-47 20-34 66 69- Аl2О3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O 34- 42 7- 15 2-18 2-7 18 13- Fe2 O3 Fe2 O3 Fe2 O3 Fe2 O Химический 15- 40 12-75 25-40 0,6-1, состав, % СаО CaO CaO 0-2,9 4,0 1,0-2, MgO MgO MgO 8 – 0-4 TiO 1-1, Mn2O3 6- Н2 О Н2О Н2О 12-15 4,0 4, Размер частиц, мк 0,5-1,0 2,0-20,0 0,5-5,0 1,0-5,0 1,5-4,0 4,0- Плотность, г/см 2,5-2,7 2,1-3,0 2,6-3,2 2,7-3,4 2,5-3,4 1,7-2, Укрывистость, г/м2 65-70 60-75 60-85 50-75 50-60 50- Коэффициент 1,56 1,53 1,57 1,61 1,49 1, преломления света Свойства и особенности рассмотренных пигментов позволяют применить их для улучшения качества макулатурной массы, повышения механической прочности бумаги для гофрирования и улучшения экономики производства.

3.2 Исследование влияния неорганических пигментов на свойства макула турной массы. Исследование влияния пигментов на остаток волокнистой массы при сортировании на ситах. Задачей было изучение влияния пигментов при расходах 0,2 и 0,3 % (2 и 3 кг/т) от массы абсолютно сухого волокна на сортирование массы. Степень помола массы 27 0ШР. В массу вводили пигменты умбра и охра. Процесс осуществ лялся в двух вариантах – без применения флокулянта полиоксихлорида алюминия (ПОХА - технический продукт «Полвак») и с ним. Сортирование проводилось на уста новке УСР, на ситах №1 (диаметр отверстий 1 мм) и №2 (диаметр отверстий 2 мм). В исследовании влияние пигментов оценивалось по количеству остатков массы на ситах.

При добавках минеральных пигментов умбра и охра в макулатурную массу 0,2 0,3 % к массе абсолютно сухого волокна (2-3 кг/т), наблюдается слабая флокуляция массы. Она выражается в повышении удержания массы на сетке с отверстиями 1 мм до 2 %. Однако повышение в 2 %, в пересчете на 1 т производимой бумаги, составит 20 кг экономии макулатурного волокна. Кроме того, добавка пигмента 2-3 кг/т экономит примерно такое же количество волокна. Итого, экономия волокна может составить 22 23 кг/т бумаги. Добавку минерального пигмента умбра или охра целесообразно приме нять совместно с флокулянтом ПОХА. Данный прием позволит повысить удержание волокна и пигмента до 4-5 %, что составляет 40-50 кг волокна на 1 т бумаги.

Результаты экспериментов позволяют обоснованно отнести пигменты – умбру, охру и цеолит, к слабым флоккулирующим химическим добавкам и объяснить положи тельное влияние на качество макулатурной массы.

Исследование влияния пигментов и полиоксихлорида алюминия на состав фрак ций макулатурной массы по длине волокна. В данных экспериментах ставилась задача изучить влияние минеральных пигментов умбра, сапонит и ПОХА на фракционный со став массы по длине волокна. Исследование образцов бумаги, содержащих добавки хи микатов, проводились на анализаторе волокна «Kajaani FS 100». Экспериментальные данные показали, что пигменты умбра, сапонит и ПОХА влияют на фракционный со став макулатурной массы – повышается содержание фракции 0,4 мм, примерно, на 1 2% и фракции 0,4-1,0 мм, на 2-3 %. Суммарный прирост фракции волокна до 1 мм (сумма фракции 0,4 мм и 0,4-1,0 мм) составляет около 5 %.

Установленное влияние можно объяснить следующим образом. По длине волок на макулатурная масса является полидисперсной, с преобладанием фракций волокна короткого и средней длины. В коротковолокнистую фракцию всегда отсортировывает ся весь спектр частиц волокнистого происхождения – от «0» волокна до 0,4 мм. Фрак ция частиц от «0» волокна до 0,2 мм, по современным представлениям, не является во локном, а относится к так называемым «анионным загрязнениям». Они существенно ухудшают свойства массы и заметно понижают механические показатели бумаги.

Добавленные в массу пигменты умбра или сапонит, являясь слабыми флокулян тами, преимущественно флоккулируют мелкие волокнистые фрагменты массы в флок кулы «пигмент-волокно». Эти флоккулы обнаруживаются прибором «Kajaani FS 100» и за счет их возрастает доля фракции волокна 0-4 мм на 1-2 %. Увеличение доли мелкого волокна за счет флоккул «пигмент-волокно» подтверждает адсорбционный механизм взаимодействия пигментов с волокном. Адсорбция является положительным явлением, приводящим к повышению удержания мелкого волокна, ускорению обезвоживания, уменьшению уплотнения бумаги при формовании на машине, ускорению контактной сушки полотна.

Исследование влияния пигментов на зольность макулатурной массы. Исследо вана зольность фракций макулатурной массы: 0-0,4;

0,4-1,0;

1,0-2;

02,0-4,0 мм. Экспе риментами установлено, что нефракционированная макулатурная масса имеет золь ность 2,3 %, обуславливаемая зольностью волокна. Добавки к этой массе минеральных пигментов умбра и сапонит в количестве 0,2 % от массы абсолютно сухого волокна по вышают зольность, соответственно, до 6,6 и 5,9 % (прирост примерно на 3,5 и 4,1 %).

Повышение зольности обнаружилось только у фракций массы до 1,0 мм (0-0,4;

0,4-1,0).

Таким образом, подтверждается прирост фракций только мелкого волокна, который объясняется адсорбционным механизмом образования микрофлоккул «пигмент волокно» в бумажной массе.

3.3 Исследование влияния добавки минерального пигмента, полиоксихлор ида алюминия и помола макулатурной массы на механические показатели бума ги для гофрирования. Исследование влияния вида и расхода минеральных пигментов на физико-механические свойства макулатурной бумаги для гофрирования. Проведены лабораторные эксперименты с добавками пигмента охра, умбра или силевит в макула турную массу. Особое внимание обращено на выбор степени помола макулатурной массы, так как она в наибольшей степени влияет на физико-механические показатели бумаги. Степень помола массы была 38 0ШР.

Закономерности влияния пигментов на сопротивление продавливанию и плос костному сжатию бумаги для гофрирования представлены на рисунках 1-2, а обоб щенные результаты исследований для всех показателей приводятся в таблице 2.

% Содержание минерального пигмента, % Содержание минерального пигмента, 1-каолин;

2-умбра;

3-силевит;

4-охра 1-каолин;

2-силевит;

3-умбра;

4-охра Рисунок 1 - Зависимость удельного сопро- Рисунок 2 - Зависимость сопротивления тивления продавливанию бумаги для гоф- бумаги для гофрирования плоскостному рирования от добавки пигментов сжатию от добавки пигментов Подобный характер зависимостей сохраняется также для показателей сопротив ления разрыву и торцевому сжатию. По закономерностям видно, что пигменты охра, умбра и силевит, проявляя общую закономерность к повышению физико-механических показателей бумаги, обуславливают прирост каждого показателя на разную величину.

Характерной общей зависимостью для исследованных пигментов является нали чие максимумов величины повышения показателей, что хорошо видно на графиках.

При этом максимумы смещены по оси абсцисс, показывающей количества добавленно го пигмента в массу. Такой характер зависимостей можно объяснить различной флок кулирующей способностью отдельных пигментов. А данная способность является функцией свойств пигментов – химического состава, строения и дисперсности.

Из трех исследованных пигментов – силевит, умбра и охра большим эффектом повышения прочности отличаются умбра и охра. При этом получаемые результаты для обоих пигментов близки по величине. Максимальное повышение показателей - сопро тивление разрыву, продавливанию и плоскостному сжатию пигментами умбра или ох ра, как видно на рисунках 1 и 2, происходит при добавке их в массу 0,1-0,2 %. Макси мумы увеличения сопротивления торцевому сжатию и сопротивления излому наблю даются при добавках пигментов около 0,1 %. Установленные количества добавок пиг ментов для достижения максимального прироста показателей являются обоснованием для практического применения результатов в технологии бумаги.

Таблица 2 - Влияние пигментов на физико-механические свойства бумаги Наименование показателя Ряд пигментов по увеличению Повышение показателя/увеличение, % показателя, % 1 Удельное сопротивление разрыву, силевитумбраохра 9- кН/м 9,0 13,0 14, 2 Абсолютное сопротивление про- силевитумбраохра/ 7- давливанию, кПа 7,0 14,0 15, 3 Сопротивление плоскостному сжа тию гофрированного образца бумаги силевитумбраохра 4- (СМТ30), Н 4,0 8,0 7, 4 Сопротивление торцевому сжатию силевитохраумбра гофрированного образца бумаги 12,0 18,0 19,0 12- (ССТ), кН/м 5 Сопротивление излому при много- силевитохраумбра кратных перегибах, ч.д.п. 6,0 12 22 6- Величина повышения показателей прочности бумаги (сопротивление разрыву и сопротивление продавливанию) при использовании пигментов умбра и охра достигает 13-15 %, а показателей жесткости бумаги (сопротивление плоскостному и торцевому сжатию) достигает 8-19 %. Величины сравнимы с эффективностью повышения показа телей катионными крахмалами, при добавках в массу 0,5-1,0 % (5-10 кг/т бумаги).

Полученные результаты являются экспериментальным обоснованием целесооб разности применения наиболее эффективных пигментов умбра и охра для улучшения свойств макулатурной бумажной массы и повышения механической прочности бумаги.

Исследование влияния пигмента умбра и полиоксихлорида алюминия на физи ко-механические показатели макулатурной бумаги для гофрирования. Учитывая ре зультаты исследований по эффективности минеральных пигментов, для экспериментов были выбраны пигменты умбра и охра. Макулатурная масса готовилась в лаборатории.

В нее добавлялись минеральный пигмент умбра и ПОХА. Для исследований использо валась масса со степенью помола 27 0ШР, часто используемой для выработки бумаги для гофрирования. Изготавливалась бумага массой 112 г/м2. Выбор данной бумаги объ ясняется тем, что в производственных условиях заметно труднее достигаются механи ческие показатели для бумаги меньшей массы 1 м2 и важно было изучить влияние пиг ментов на этой бумаге.

Экспериментальные данные для показателей удельное сопротивление продавли ванию и удельное сопротивление торцевому сжатию представлены на рисунках 3 и 4.

Подобные зависимости имеют место также для показателей сопротивление разрыву и плоскостному сжатию.

На рисунках видно, что пигменты умбра или охра при индивидуальной добавке в макулатурную массу в количестве 0,2-0,3 %, обуславливают повышение показателей механической прочности бумаги для гофрирования массой 112 г/м2 в пределах 6-16 %, сохраняя избирательное повышение различных показателей. Добавка пигмента умбра или охра в макулатурную массу тех же количеств 0,2-0,3 % совместно с ПОХА в коли честве 0,5 % дает существенно больший прирост физико-механических показателей.

1-бумага с добавкой охра;

1-бумага с добавкой охра;

2- бумага с до 2- бумага с добавкой умбра;

1-бумага бавкой умбра;

1-бумага с добавкой охра;

с добавкой охра;

3- бумага 3- бумага с добавкой умбра с добавкой умбра и ПОХА-0,5 %;

4- бума и ПОХА -0,5 %;

4- бумага с добавкой га с добавкой умбра и ПОХА-0,5 %;

умбра и ПОХА -0,5 %;

Рисунок 4 - Графики зависимости удель Рисунок 3 - Графики зависимости удель ного сопротивления торцевому сжатию ного сопротивления продавливанию (СПр) (СТС) бумаги от расхода пигментов само бумаги от расхода пигментов самостоя стоятельно и совместно с ПОХА тельно и совместно с ПОХА Прирост составляет 15-20 %, против 6-16 % при добавке пигментов без ПОХА.

Этот прирост объясняется тем, что ПОХА является специальным коагулянтом флокулянтом, предназначенным для коагулирования и флокулирования коллоидных систем и взвесей. Компоненты фракций волокна 0-0,4 и 0,4-1,0 мм с частицами пигмен та образуют в массе коллоиды и взвеси, которые коагулируются и флоккулируются ПОХА. Хотя ПОХА не является веществом, повышающим физико-механические пока затели бумаги, и поэтому целенаправленно для этого не используется, но его коагули рующее и флоккулирующее действие на бумажную массу в пределах расходов 0,2 % 0,5 % (2-5 кг/т бумаги) обуславливает повышение механической прочности бумаги.

Исследование влияния степени помола макулатурной массы, добавки пигмента умбра и ПОХА на физико-механические показатели бумаги для гофрирования. Учиты вая важность фактора – степень помола макулатурной массы для повышения физико механических показателей бумаги для гофрирования, были проведены исследования его влияния на эффективность применения пигментов. Исследовано влияние степеней помола макулатурной массы в интервале 32-52 0ШР. Экспериментальные зависимости для показателей сопротивление продавливанию и плоскостному сжатию представлены на рисунках 5 и 6. Для показателей сопротивление разрыву и торцевому сжатию харак тер зависимостей сохраняется тот же.

Зависимости показывают, что степень помола макулатурной массы существенно повышает физико-механические показатели бумаги для гофрирования как без добавки 1-бумага без добавок химикатов;

2 1-бумага без добавок химикатов;

добавка 0,3 % умбра;

3-добавка 0,3 % ум 2-добавка 0,3 % умбра;

3-добавка 0,3 % бра + 0,5 % ПОХА.

умбра + 0,5 % ПОХА.

Рисунок 6 - Графики зависимости сопро Рисунок 5 - Графики зависимости удель тивления плоскостному сжатию бумаги от ного сопротивления продавливанию бума степени помола массы при добавках ги от степени помола массы при добавках пигмента умбра и ПОХА пигмента умбра и ПОХА пигментов и ПОХА, так и с их добавкой. Анализ графических зависимостей позволил установить количественные соотношения степени помола макулатурной массы, добав ки пигмента умбра и ПОХА и достигаемые этими соотношениями величины физико механических показателей бумаги для гофрирования. Обобщенные данные приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, увеличение физико-механических показателей за счет суммарного действия трех факторов – степени помола, добавок пигмента и ПОХА – имеет индивидуальный характер и достигает 12-58 %. Также показано, что наибольший вклад в увеличение физико-механических показателей вносит степень помола – до 40 50 %, на долю пигмента умбра можно отнести до 25-30 %, а на долю ПОХА – до 20 % 25 % увеличения прочности бумаги для гофрирования. Сочетание трех факторов – сте пени помола макулатурной массы в пределах 32-52 0ШР, добавки в массу пигмента ум бра – 0,3 % (3 кг/т) и ПОХА – 0,5 % (5 кг/т), позволяют производить бумагу для гофри рования высших марок Б-1 и Б-0 по ГОСТ 7377-85.

3.4 Исследование влияния минерального пигмента умбра на воздухопро ницаемость и капиллярную впитываемость бумаги для гофрирования. В качестве важной составляющей в работе были проведены эксперименты по изучению влияния пигмента умбра и его совместно с ПОХА на воздухопроницаемость и капиллярную впитываемость макулатурной бумаги для гофрирования. Результаты исследований по казали, что добавление пигмента умбра самостоятельно или с ПОХА увеличивают зольность бумаги, а, следовательно, увеличивается ее пористость. Являясь функцией пористости, соответственно, увеличивается воздухопроницаемость и капиллярная впи тываемость бумаги. Совместное применение пигмента умбра и ПОХА зольность не сколько повышает, что объясняется флоккулирующей способностью ПОХА.

Таблица 3 - Количественные соотношения помола макулатурной массы, добавок пигмента умбра и ПОХА в массу и достигаемые ими уровни физико-механических по казателей бумаги для гофрирования массой 112 г/м Физико-механические показатели Нормы по ГОСТ 7377- и уровни факторов для высших марок бумаги Б-3 Б-2 Б-1 Б- 1 Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа 145 195 245 Уровни факторов:

СП, 0ШР 32 + пигмент 0,3% 245 СП, 0ШР 32 + пигмент 0,3% + ПОХА 0,5% 252 2 Удельное сопротивление разрыву, кН/м 5,0 5,5 7,0 7, Уровни факторов:

СП, 0ШР 32 + пигмент 0,3% 5, СП, 0ШР 32 + пигмент 0,3% + ПОХА 0,5% 5, СП, 0ШР 50 + пигмент 0,3% + ПОХА 0,5% 7,0 7, 3 Сопротивление плоскостному сжатию гофриро- 110 190 240 ванного образца бумаги (СМТ30), Н Уровни факторов:

СП, 0ШР 32 + пигмент 0,3% СП, 0ШР 37 + пигмент 0,3% + ПОХА 0,5% СП, 0ШР 52 + пигмент 0,3% + ПОХА 0,5% 4 Сопротивление торцевому сжатию гофрирован- 0,65 0,75 0,95 1, ного образца бумаги (ССТ), кН/м Уровни факторов:

СП, 0ШР 32 + пигмент 0,3% 0, СП, 0ШР 37 + пигмент 0,3% + ПОХА 0,5% 1,03 1, 3.5 Исследование влияния минеральных пигментов умбра и охра на со держание тяжелых металлов в макулатурной бумаге для гофрирования. Как при родные вещества, минеральные пигменты содержат малые количества опасных для здоровья человека нежелательных примесей – тяжелые металлы цинк (Zn), свинец (Pb), хром (Cr), медь (Cu), кадмий (Cd). При добавке пигментов в макулатурную массу со держание в ней тяжелых металлов повышается и, следовательно, производимая бумага также может отличаться их повышенным содержанием.

Результаты исследований содержания тяжелых металлов в образцах бумаги под твердили их значительное увеличение. В то же время, содержания тяжелых металлов в бумаге, вызванное добавками минеральных пигментов, не должно выходить за пределы допустимых норм, предусмотренных ДС ПНПИ 4.4.3-134-2006 “Бумага и картон на основе макулатуры, предназначенные для упаковки сухих пищевых продуктов. Гигие нические требования, критерии оценки качества и безопасности, методы определения”.

Для установления соответствия бумаге нормам были проведены исследования.

Бумага подвергалась водной экстракции и данные водные экстракты (вытяжки) анали зировались на содержание тяжелых металлов. Было установлено, что содержание тяже лых металлов в водных вытяжках образцов бумаги не превышает санитарно гигиенических требований. Тяжелые металлы прочно удерживаются в структуре пиг ментов, а пигменты – в структуре бумаги и не вымываются водой.

Исследование влияния минеральных пигментов на содержание 3. взвешенных веществ в подсеточной воде и зольность осадка. Для установления влияния пигмента умбра на содержание взвешенных веществ и зольность осадка воды были проведены исследования. Результаты исследований приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Данные зависимости качества оборотной воды от добавки умбры Наименование до- Содержание взве- Относительное содержание бавки шенных веществ золы в осадке, % в воде, г/дм Масса без добавки 0,60 30, Умбра (0,25 %) 0,46-0,50 33, Умбра (0,25 %) 0,15-0,17 36, + ПОХА (0,5 %) Как видно из таблицы 4, содержание взвешенных веществ в подсеточной воде при добавке пигмента умбра снижается примерно на 8%. При добавлении пигмента умбра и флокулянта ПОХА эффект удержания мелкого волокна и коллоидной взвеси повышается примерно в 4 раза. Проверка лабораторных результатов в условиях произ водства бумаги на Моквинской бумажной фабрике подтвердила полученные данные.

3.7 Исследование влияния минеральных пигментов на вязкость крахмаль ного клея и прочность склейки картона. Исследовалось влияние пигментов на вяз кость крахмального клея марки «Sitol 4140». Данные экспериментов показали, что вяз кость крахмального клея несколько возрастает. Это объясняется тем, что пигмент уве личивает концентрацию клея и меняет его структуру.

Важным фактором для технологии также является способность бумаги, содер жащей минеральные пигменты, образовывать прочную склейку при применении крах мального клея. Процесс склеивания в технологии гофрированного картона должен быть быстрым, надежным и экономичным. В диссертации исследовано склеивание клапанов картонных заготовок. Было установлено, что минеральные пигменты, добавленные к крахмальному клею, повышают прочность клеевого шва в пределах 6-12 %.

3.8 Некоторые теоретические аспекты повышения физико-механических показателей макулатурной бумаги для гофрирования при добавках минеральных пигментов в макулатурную массу. В результате выполненных исследований получе но прямое доказательство увеличения механической прочности бумаги для гофрирова ния добавками минерального пигмента самостоятельно или в сочетании с флокулян том. Для объяснения результатов исследования автор основывается на теории П.А. Ре биндера о том, что минеральные частицы в водной суспензии при малой степени за полнения объема суспензии (низкие концентрации) участвуют в создании простран ственной структуры путем образования центров силового поля адсорбционной приро ды, значительно повышая прочность этой структуры.

Макулатурную массу в композиционном бассейне (концентрация 2,5-3,0 %) с добавкой малых количеств минерального пигмента (2,5-3,0 % от массы а.с. волокна) можно отнести к водным суспензиям, к которым применима теория П.А.Ребиндера.

При внесении минерального пигмента в массу наблюдается адсорбционное взаимодей ствие между их активными группами волокна и частицами пигмента. При низких кон центрациях пигмента в массе взаимодействие его частиц между собой маловероятно и частицы являются адсорбированными на волокне активными центрами, способными создавать дополнительные связи между волокнами.

Адсорбционная способность пигментов определяется химическим составом, структурой кристаллической решетки и дисперсностью. Поверхность частиц пигментов по распределению энергии является микромозаичной, а, следовательно, это явление ха рактерно адсорбционным свойствам поверхности. Главным фактором повышения ме ханической прочности бумаги являются связи между волокнами, возникающие вслед ствие адсорбции частиц пигмента поверхностью волокна и участием адсорбированных частиц в образовании дополнительных связей с соседними волокнами. При этом обра зование данных связей не препятствует образованию водородных связей, так как раз меры и количество пигмента в массе невелико и при адсорбции всех частиц на поверх ности волокна они существенно не блокируют гидроксильные группы волокна.

Адсорбция пигмента осуществляется преимущественно на мелком волокне, об ладающем удельной поверхностью в 3-4 раза большей поверхности длинного волокна.

При этом за счет образования мостиковых связей через частицы пигмента мелкие во локна связываются с более длинными волокнами, образуя микрофлоккулы, тем самым улучшая структуру полотна бумаги (равномерность просвета, удельная плотность, по ристость). А это повышает удержание волокна и механические показатели бумаги.

В результате экспериментов также установлено, что пигменты умбра и охра пре валирующе повышают разные показатели механической прочности. Возможные при чины данного явления:

Во-первых, это свойства пигментов. Если обратиться к их характеристикам, то можно видеть как одинаковые, так и отличительные химические компоненты пигмен тов. Общими химическими компонентами для всех пигментов являются оксиды SiO2 и Аl2О3, т.е. по этому показателю они подобны каолину. Однако содержание их в других пигментах значительно ниже. Каолин, например, состоит только из SiO2 и Аl2О3, а вы бранные для исследований пигменты содержат значительные количества других окисей – железа, кальция, марганца и магния. Наличие данных оксидов, наряду с оксидами кремния и алюминия, придает им новые свойства, отличающиеся от каолина, и эти свойства определенным образом сказываются на свойствах бумажной массы и бумаги.

Большое содержание оксидов различных металлов и неметаллов неизбежно из меняет структуру силового поля поверхности частиц пигментов и это можно отнести к основному явлению, обуславливающему их положительное влияние на свойства бу мажной массы и бумаги.

Во-вторых, композиция массы по длине волокна характеризуется значительным содержанием мелкой фракции волокна, которое отличается гораздо большей удельной поверхностью в сравнении с волокном средней и длинноволокнистой фракций массы.

Этот фактор положительно сказывается на упрочнении бумаги за счет превалирующей адсорбции пигментов на мелком волокне. Можно говорить о повышении удержания образующихся комплексов «мелкое волокно – пигмент» в массе и на сетке бумагодела тельной машины (БДМ). Повышение удержания волокна в бумаге способствует воз никновению дополнительных сил связи, более полному удержанию мелкого волокна и пигмента в бумаге. Это подтверждается повышением удержания и волокна и пигмента в бумаге.

3.9 Технологическая схема и технология получения макулатурной массы для производства бумаги для гофрирования на Моквинской бумажной фабрике, включающие новые решения в соответствии с результатами диссертационного исследования. В разделе 3.1.2 был дан анализ действующей технологии производства макулатурной бумаги для гофрирования. Действующая схема не позволяет получать бумагу для гофрирования даже марки Б-3 по ГОСТ 7377-85. В условиях современного рынка бумаги для гофрирования действующая технология не конкурентоспособна и не имеет положительной перспективы. Основываясь на достигнутых результатах лабора торного этапа выполнения диссертации, автор предложил новые технические решения в технологической схеме и в технологии получения макулатурной массы для производ ства бумаги. Технические решения защищены патентами Украины № 45689 и № 45690.

Новые решения в технологии, обоснованные диссертационным исследованием, на стадии приготовления бумажной массы следующие:

- применение новых минеральных пигментов умбра или охра с расходом пиг мента в пределах 0,25-0,30 % от массы а.с. волокна;

- применение флокулянта полиоксихлорида алюминия или «Полимина СК» для повышения удержания частиц пигмента и мелкого волокна в макулатурной массе;

- применение композиции «минеральный пигмент + флокулянт» для повышения механической прочности бумаги для гофрирования.

Новыми решениями в совершенствовании технологической схемы стали:

- предложение и организация участка подготовки химических продуктов – ми нерального пигмента умбра или охра и полиоксихлорида алюминия или «Полимина СК», включающего бак получения водной суспензии пигмента, сепаратор очистки сус пензии, бак готовой суспензии и бак флокулянта;

- расчет и приобретение станции дозировки химических продуктов, монтаж и подключение трубопроводов к станции и точкам подачи химических продуктов;

- отработка технологии дозирования химических продуктов в массу.

Рекомендованная технологическая схема получения макулатурной массы, вклю чающая новые решения в соответствии с результатами диссертационного исследова ния, приводится в диссертации. Технологическая схема является современной и позво ляет организовать подачу химических продуктов по целому ряду комбинированных ва риантов, что, в свою очередь, значительно расширяет возможности технологии по управлению качеством продукции и экономичностью производства.

3.10 Опытно-промышленные исследования влияния добавки минерально го пигмента умбра на физико-механические показатели макулатурной массы и бумаги для гофрирования. Данные исследований представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Физико-механические показатели опытно-промышленной макула турной бумаги для гофрирования массой 112 г/м Физико-механические Промыш- Опыт- Нормы по ГОСТ 7377- показатели бумаги ленная ная для гофрирования бумага бумага Б-3 Б-2 Б- 1 Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа не 145 не 195 не 150 2 Удельное сопротивление разрыву, кН/м не 5,0 не 5,5 не 7, 4,7 7, 3 Сопротивление плоскост ному сжатию гофрированного не образца бумаги (СМТ30), Н не 110 не 110 4 Сопротивление торцевому сжатию гофрированного об- не 0,65 не 0,75 не 0, 0,7 0, разца бумаги (ССТ), кН/м 5 Поверхностная впитываемость не 40 воды, г/м, Кобб Как видно в таблице 5, совершенствование технологической схемы и технологии производства макулатурной бумаги для гофрирования Моквинской бумажной фабрики позволили на бумагоделательной машине №1 изготовить опытную партию бумаги для гофрирования по ГОСТ 7377-85. Достигнутые величины всех физико-механических показателей соответствуют бумаге для гофрирования высших марок Б-2, Б-1 (низшей маркой сравнения была Б-3).

Подробно результаты опытно-промышленной выработки содержатся в актах.

3.11 Оценка экономической эффективности использования диссертацион ного исследования в производстве макулатурной бумаги для гофрирования. Целе сообразность применения результатов диссертации в производстве подтверждается опытно-промышленной выработкой бумаги для гофрирования. которая показала воз можность получения существенного экономического эффекта на Моквинской бумаж ной фабрике. В 2010 году фабрика внедрила усовершенствованную технологию произ водства макулатурной бумаги для гофрирования с экономическим эффектом 19,6 млн.

руб. Внедрение подтверждается актом.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

1. Проведен анализ свойств и выбраны для диссертационного исследования ми неральные пигменты - умбра, охра, цеолит, силевит и сапонит. Свойства пигментов содержание оксидов металлов и неметаллов, дисперсность и укрывистость явились ос нованием для исследования пигментов в качестве добавок, повышающих качество ма кулатурной бумажной массы, физико-механические показатели бумаги для гофриро вания и экономическую эффективность производства.

2. Установлено, что добавление в макулатурную массу 0,2-0,3 % пигмента умб ра, охра или сапонит самостоятельно или с полиоксихлоридом алюминия повышают общее удержание мелкого волокна и анионных загрязнений в макулатурной массе при отливе бумаги, соответственно, до 8 и от 8 до 30 %.

3. Установлено, что степень помола массы совместно с добавками пигмента ум бра и ПОХА повышают нормируемые показатели механической прочности бумаги для гофрирования массой 112 г/м2 :

- абсолютное сопротивление продавливанию - на 11,9 %;

- удельное сопротивление разрыву – на 25,6 %;

- сопротивление плоскостному сжатию гофрированного образца бумаги – на 58,2 %;

- сопротивление торцевому сжатию гофрированного образца бумаги – на 47,1 %.

4. Показано, что наибольший вклад в увеличение физико-механических показа телей бумаги вносит степень помола - до 40-50 %, на долю пигмента умбра можно от нести до 25-30 %, а на долю ПОХА – до 20-25 % увеличения прочности бумаги для гофрирования.

5. Установлено, что сочетание трех факторов – степень помола макулатурной массы в пределах 32-52 0ШР, добавка в массу пигмента умбра – 0,3 % (3 кг/т) и ПОХА – 0,5 % (5 кг/т), позволяют производить бумагу для гофрирования высших марок Б-1 и Б-0 по ГОСТ 7377-85.

6. Показано, что добавка пигмента умбра самостоятельно или с ПОХА увеличи вают пористость и капиллярную впитываемость бумаги для гофрирования, повышают содержание тяжелых металлов в бумаге, но в пределах норм санитарно-гигиенических требований.

7. Установлено, что снижение содержания взвешенных веществ в воде с добав кой пигмента умбра составляет 8 %, а добавки пигмента умбра и ПОХА повышают эф фект удержания мелкого волокна и анионных загрязнений примерно в 4 раза.

8. Установленные в диссертационном исследовании новые закономерности вли яния минерального пигмента и флокулянта на свойства макулатурной массы и механи ческую прочность бумаги стали обоснованием усовершенствованной промышленной технологической схемы и технологии бумаги для гофрирования из макулатуры.

9. Опытно-промышленная выработка макулатурной бумаги для гофрирования по усовершенствованной технологической схеме и технологии на Моквинской бумаж ной фабрике подтвердила результаты лабораторного этапа диссертационного исследо вания и показала целесообразность внедрения его в производство с получением суще ственного экономического эффекта. В 2010 году фабрика внедрила усовершенствован ную технологическую схему и технологию производства макулатурной бумаги для гофрирования с экономическим эффектом 19,6 млн. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в трудах:

1. Евсеев, М.М. Исследование влияния минеральных пигментов на качество бу маги / М.М. Евсеев, С.Ю.Кожевников // Химия растительного сырья. -2012. -№4. – С.205-208, автора - 0,15 п.л.

2. Евсеев, М.М. Моделирование качественных показателей бумаги, изготовлен ной с добавками пигментов. Неорганические пигменты в производстве бумаги / М.М.Евсеев // Целюлоза.Бумага.Картон. -2007. -№12. - С. 40-47, автора – 0,5 п.л.

3. Пат. № 45689 Украина. Способ производства волокнистого материала, пред почтительно упаковочного / М.М. Евсеев, А.А. Макаренко, И.Н. Гаркуша. – Заявка u200904519, приоритет 06.05.2009. -Опубл. 25.11.2009. Бюл. № 22/2009.

4. Пат. № 45690 Украина. Способ производства волокнистого материала, пред почтительно упаковочного/ М.М.Евсеев, А.А.Макаренко, И.Н.Гаркуша. – Заявка u200904520, приоритет 25.11.2009. - Опубл. 25.11.2009., Бюл. № 22/2009.

5. Евсеев, М.М. Макулатура: підходи і напрямки використання /М.М.Евсеев // Упаковка, Киев. - 2009. - № 4. - С. 19-21, автора -0,1 п.л.

6. Евсеев, М.М. Мінеральні добавки як фактор поліпшення якості таропакуваль них видів паперу (картону)/М.М.Евсеев // Упаковка, Киев. -2008. - № 5. - С. 14-17, ав тора – 0,25 п.л.

7. Евсеев, М.М. Исследование влияния минеральных пигментов на качество и фракционный состав макулатурной массы / М.М. Евсеев// ХIV International symposium in the field of pulp Paper, Packaging and graphics. - Сербия, Златибор, 2012. - S.120-121, автора – 0,125 п.л.

8. Евсеев, М.М. Влияние пигментов на качество бумаги и картона/М.М.Евсеев, А.А.Макаренко// Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья. Материалы 4-й всерос. науч. конф. Книга 1. -Барнаул, 2009. -С. 240-243, автора – 0,15 п.л.

9. Евсеев, М.М. Неорганические пигменты и их использование в производстве бумаги /М.М. Евсеев // Качество и безопасность бумаги, картона и тары в соответствии с требованиями Украины и ВТО: межд. семинар. - Киев, 2008. – С.123-129, автора – 0,56 п.л.

10. Евсеев, М.М. Минеральные добавки в массу для повышения качества бумаги и картона из макулатуры / М.М. Евсеев, А.А. Макаренко // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: тр. 5-й науч.-техн. конф. с междунар.

участием. - Барнаул, 2012. - С.408-410, автора - 0,1 п.л.

11. Евсеев, М.М. Влияние минеральных веществ на свойства тарного макула турного картона / М.М. Евсеев, А.А. Макаренко // Современное оборудование и техно логии изготовления бумажно-картонной продукции из макулатурного сырья. Произ водство гофрокартона и изготовление тары: тр.13-й междунар. научн.-техн. конф. Караваево, 2012. - С.72-74, автора – 0,1 п.л.

12. Евсеев, М.М. Влияние минеральных пигментов на санитарно-гигиенические показатели бумаги / М.М. Евсеев // Химические процессы современной технологии ЦБП: сб.тр. междунар. научн.-практ.конф. - С.-Пб., 2012.– С.7-9, автора – 0,19 п.л.

Сдано в производство «»2014 г.:

Формат 6084/16. Усл. печ. л. 1,0.

Изд. №_. Закз №_ Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский центр СибГТУ 660049, г.Красноярск, пр. Мира, Факс (391) 211-97- Тел. (391) 227-69-

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.