Иванов А.Н. (ред.) Химические процессы современной технологии ЦБП

Подождите немного. Документ загружается.

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

Год установки: 2003г. Модель: 50-40-205-

2ННD Количество: 1

Перекачиваемая среда: Каолин, уд.вес

1.60, конц.60%.

Параметры насоса: Расход - 70.0 куб.\час

Напор - 30 м.

ОАО “Братский ЛПК”

Год установки: 2008г.

Модель насоса: 200-150-432-2HHD Коли-

чество: 2

Перекачиваемая среда: Сульфатное мыло,

Уд.вес 0,98, Темп. 80 СВязкость 350 сст

Параметры насоса: Расход – 135 куб.\час

Напор – 75 м.

Елецкая табачная фабрика

Год установки: 2004г.

Модель: 100-80-356-2ННD Количество: 1

Перекачиваемая среда: Табачная суспен-

зия

18%

Параметры насоса: Расход - 80 куб.\час

Напор - 30 м.

«Фосфорит», г. Кингисепп

Год установки: 2005г.

Модель: 200-150-432-2ННD вертикальный

полупогружной

Количество: 4

Перекачиваемая среда: Пульпа фосфорной

кислоты, Уд.вес 1,47, Содер. тв.част. 15%,

Т=90С, рН = 1

Параметры насоса: Расход - 240 куб.\час

Напор - 20 м.

ОАО «АЗОТ» г. Новомосковск

Год установки: 2006г. Модель: 100-20-

305-2ННD Количество: 6

Перекачиваемая среда: Пульпа фосфорной

кислоты, Уд.вес 1,47, Содер. тв.част. 15%,

Т=90С

Параметры насоса: Расход - 30 куб.\час

Напор - 30 м.

Водоканал СПб

Год установки: 2004г.

Модель: 100-80-305-1ННD Количество: 6

Перекачиваемая среда: Сгущенный осадок

первичных отстойников

Параметры насоса: Расход - 100 куб.\час

Напор - 15 м.

Год установки: 2007г. Модель: 100-80-

305-1HHD Количество: 2

Перекачиваемая среда: Сгущенный осадок

первичных отстойников

Параметры насоса: Расход – 100 куб.\час

Напор – 15 м.

ОАО «Метахим» г. Волхов

Год установки: 2006г. Модель: 100-20-

305-2ННDН Количество: 1

Перекачиваемая среда: Пульпа фосфорной

кислоты, Уд.вес 1,47,

Содер. тв.част. 15%, Т=90С

Параметры насоса: Расход - 30 куб.\час

Напор - 30 м.

Подробную информацию и консультации по условиям поставок и ценах на

насосы DISCFLO можно узнать в техническом представительстве

DISCFLO Corporation в России- ООО “Р- Центр”.

190020, Санкт-Петербург, наб. Обводного канала, д. 150, оф. 311.

Тел. / Факс +7 812 4959512

E-mail: info@rcenter.sp.ru, mail@discflo.ru

Web: http://www.discflo.ru

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

УДК 676.011

И.Н. Ковернинский, С.Ю. Кожевников

ООО «УК «Объединенные бумажные фабрики»

НАНОХИМИЯ УПРОЧНЕНИЯ БУМАГИ

Общие положения

К нанотехнологиям относят процессы с участием частиц в интервале

размеров 1…100 нм (имеющих эти размеры хотя бы в одном направлении),

которые приводят к созданию новых продуктов, приданию новых свойств

продуктам или существенному улучшению уже имеющихся у них свойств

(не менее 20%). В технологии бумаги явления химической природы, в со-

ответствии

с закономерностями химических наук, возникают и реализуют-

ся при участии объектов малых размеров – интервал от миллиметров (1•10

м) до пикометров (1•10

-12

м). В указанном интервале находятся объекты

нанометровых размеров (1•10

-9

м). Таким образом, химическая технология

бумаги имеет наносоставляющую. Анализ объектов малых размеров в во-

локне и бумаге, которые участвуют и могут участвовать в нанопроцессах,

табл.1, подтверждает потенциальную перспективность применения нано-

технологии в производстве бумаги.

Учитывая, что суспензия бумажной массы относится к коллоидно-

химическим структурам, о чем подробно описывает Г.Энгельгардт

с соав-

торами [1], данные табл. 1, по современным воззрениям ее определенно

следует относить к нанотехнологии. Так, например, образование одного из

основных элементов в бумажном листе – связей между волокнами, проис-

ходит на наноуровне. Образующиеся водородные (Н-связи) имеют длину

0,24-0,27 нм (взаимодействие на расстояниях 0,17-0,60 нм).

Нанотеория упрочнения

Основой нанотеории является свойство двойного

электрического

слоя изменять свои характеристики под действием катион- и анионактив-

ных полимеров. При этом характеристики ДЭС изменяются из-за влияния

ионоактивных полимеров на термодинамический потенциал φ

, ζ- потен-

циал и на оба потенциала. По существующей теории водородной связи при

формовании листа бумаги силы связи между волокнами образуются в ре-

зультате взаимодействии атомов водорода (−Н

) гидроксильной группы

одного волокна с атомом кислорода (−О

–

) гидроксильной группы, находя-

щейся на сопряженной поверхности соседнего волокна. Движущей силой

взаимодействия служит электростатическое притяжение противоположно

заряженных поверхностей.

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

Таблица 1.

Размеры наноэлементов волокна, бумаги и процессы с их участием

Наноэлементы

волокна и бумаги

Размеры, нм

х 10

–9

Процессы

Фибриллы (ширина)

400

Микрофибриллы:

ширина

длина

3,5-10

50-60

Гидродинамические и гидро-

механические процессы тех-

нологии, обуславливающие

внутреннее и поверхностное

фибриллирование волокна до

наноразмеров

Связи: Ван-дер-Ваальса

Водородная (дли-

на/расстояние взаимодей-

ствия)

Ковалентная

0,79

0,24-0,27/0,17-0,60

1,3

Образование сил связи между

волокнами с участием поверх-

ности волокна, фибрилл и мик-

рофибрилл

Истинные (молекулярные)

растворы

Дисперсии:

Ультрамикрогетерогенные

Коллоидные (микрогете-

рогенные)

Грубодисперсные (сус-

пензии)

1-100

100-10000

>10000

Водные системы синтети-

ческих полимеров

1-1000

Взаимодействие на внутренней

и внешней поверхности волок-

на, фибрилл и микрофибрилл

Поры:

Микропоры

Мезопоры

Макропоры

< 2

2-50

> 50

Образование внутренней по-

верхности волокна и бумаги,

на которой протекают химиче-

ские взаимодействия

Это взаимодействие возникает и развивается при сближении сосед-

них гидроксильных групп на расстояние 0,17-0,60 нм. Образованная связь

имеет длину 0,24-0,27 нм. В то же время толщина ДЭС оценивается интер-

валом 5-50 нм. При отсутствии в массе иных наноэлементов, соизмеримых

с толщиной ДЭС, образование связи развивается преимущественно по ме-

ханизму водородной связи. Присутствие полимерных

макромолекул (тол-

щина макромолекул 1-3 нм) с функциональными группами, приобретаю-

щими в воде отрицательный или положительный заряд, вносят изменения

в общий механизм образования водородных связей. К таким полимерным

веществам можно отнести анионный и катионный крахмал, но большей

активностью и эффективности в процессе связеобразования обладают ани-

онные и катионные синтетические полимеры.

Суть нанотеории

повышения прочности сводится к следующему.

Водноволокнистая масса для бумаги имеет электроотрицательный потен-

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

циал, характеризуемый величиной ζ- потенциала в интервале 5-25 мВ. При

внесении анионактивных полимерных веществ с высоким зарядом, макро-

молекулы с отрицательным зарядом могут специфически адсорбироваться

поверхностью, повышая электроотрицательный потенциал массы, а поло-

жительно заряженные молекулы электростатически притягиваются по-

верхностью волокна, понижая электроотрицательность массы, вплоть до

перезарядки поверхности и значительного повышения положительного

по-

тенциала массы. Чередуя положительно и отрицательно заряженные поли-

меры, удается наслаивать макромолекулы на поверхности волокна – фор-

мировать поликатионно-полианионный слой и от слоя к слою повышать

термодинамический и ζ-потенциал волокна. Наглядно механизм процесса

можно проследить с помощью рис.1, позаимствованного из презентации

доктора Леванте Чока (Венгрия).

На нем демонстрируется механизм

попеременного наслоения кати-

онного РАА и анионного PSS полимеров. Монослои каждого полимера

имеет размер 1-3 нм, а построить можно слой целесообразной толщины в

пределах 5-50 нм. Реализуя в технологии подобный механизм, можно от

слоя к слою усиливать электростатическое притяжение волокон друг к

другу и заметно повышать прочность бумаги. Последовательное наслоение

полимеров с толщиной

каждого слоя 1-3 нм увеличивает толщину ДЭС и

уменьшает возможности образования водородной связи. Взамен водород-

ным связям возникают более сильные электростатические связи. Следова-

тельно, характерной особенностью механизма наноупрчнения является

снижение роли водородной связи в образовании прочности структуры бу-

маги.

Таким образом, взаимодействие наноэлементов волокна с наноча-

стицами полимеров приводит к образованию связи

между волокнами по-

средством электростатического притяжения в нанопространстве двойных

электрических слоев контактирующих поверхностей.

Возможности практической реализации теоретических представле-

ний о наноупрочнении бумаги следующие:

а) восстановление поверхностных повреждений волокна;

б) увеличение прочности структуры бумаги;

в) компенсация потери прочности бумаги, вызванной адсорбцией во-

локном мелочи и взвешенных веществ;

г) исключение стадии размола

волокна.

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

Рис. 1. Механизм построения полианионно-поликатионно двойного слоя

на поверхности волокна с применением катионного полимера полиалли-

ламиногидрохлорида (Polyallylamine hydrochloride (PАН) и анионного по-

лимера полистиролсульфоната натрия (Polystyrene sulfonat (PSS).

Лабораторные исследования рассмотренного наноупрочнения бума-

ги под руководством авторов подтвердили его эффективность. Для различ-

ных вариантов применения синтетических полимерных продуктов ООО

«СКИФ Спешиал Кемикалз», повышение прочности по

основным показа-

телям тарного картона из макулатуры составило 20-40%.

Нанотехнология упрочнения бумаги.

Рассмотренный механизм прочности был испытан в лабораторных

условиях при производстве бумаги из 100% макулатуры. Первая серия

опытов проводилась в лаборатории Сайменского университета приклад-

ных наук, г. Иматра, Финляндия. В качестве полиионных полимеров ис-

пользовались: анионный полимер – полистиролсульфонатат натрия (Poly-

styrene sulfonat (PSS) и

катионный полимер - полиаллиламиногидрохлорид

(Polyallylamine hydrochloride (PАН), рис. 1. Волокно из макулатуры пред-

ставлено ООО «Сухонский ЦБК». После обработки волокна по требуемым

режимам, исследовались: удельное сопротивление разрыву, сопротивле-

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

ние раздиранию и воздухопроницаемость. Диаграммы, построенные по ре-

зультатам определения, показателей представлены на рис. 2, 3, 4.

На рис. 2. представлены диаграммы по результатам определения

удельного сопротивления разрыву. Из него видно, что послойная обработ-

ка макулатурной массы увеличила удельное сопротивление разрыву на 11

%, 32%, 34% и 38% для композиций обработанного волокна к не обрабо-

танному 10, 20, 30 и 40 % соответственно при

степени помола 31°ШР. Ре-

зультаты для степени помола 37 °ШР составили 22%,34%, 32%, 32% для

композиций 10, 20, 30 и 40 %. Увеличение доли обработанного вторичного

волокна влечет за собой увеличение удельного сопротивления разрыву.

На рис. 3 видно, что, благодаря нанопокрытию вторичного волокна,

сопротивление раздиранию увеличилось на 13% для размолотой массы и

на 32% - для не размолотой массы.

А на рис. 4 видно,

что воздухопроницаемость бумаги резко меняется

при нанесении нанопокрытия. Особенно велика воздухопроницаемость для

неразмолотых образцов бумаги и меняется более заметно, в сравнении с

размолотыми образцами.

Рис. 2. Сравнительные данные удельного сопротивления разрыву образцов

бумаги, изготовленных по нанотехнологии для исходной (31

ШР) и раз-

молотой массы (37

ШР)

Рассмотренная серия экспериментов убедительно показывает, что

применение новой технологии применения химических продуктов имеет

хорошую перспективу, которая открывает путь к решению ряда проблем

связанных с механической прочностью бумаги и картона.

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

Рис. 3. Сравнительные данные удельного сопротивления раздиранию об-

разцов бумаги, изготовленных по нанотехнологии для исходной (31

ШР)

и размолотой массы (37

ШР)

Рис. 4. Сравнительные данные воздухопроницаемости образцов бумаги,

изготовленных по нанотехнологии для исходной (31

ШР) и размолотой

массы (37

ШР)

Библиографический список

1. Г. Энгельгардт. Проклейка бумаги [Текст]/ Энгельгардт Г., Гранич К.,

Риттер К. М.: Лесн. пром-сть, 1975. – 224 с.

2. С.Ю.Кожевников. Применение отечественных амфотерных полимерных

смол для производства бумаги и картона [Текст]/ С.Ю.Кожевников,

А.М.Идиатуллин, О.С.Вдовина, К.А.Уваров, А.В.Кабаров,

Н.И.Яблочкин, Н.А.Баранова, И.С.Идиатуллина .// 10-я юбилейная ме-

ждународная научно-техническая конференция, Караваево, 2009. –

С.134-142.

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

УДК 676.011

С.Ю. Кожевников

ООО «СКИФ Спешиал Кемикалз»

С.Л. Андреева

ООО «Полиграфкартон»

О.И. Блинушова

ООО «Сухонский ЦБК»

В.Н. Мороз

ЗАО «Институт Бумаги», Киев

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ

ПРОДУКТОВ

В диссертационной работе [1] были исследованы свойства фракций

волокна из макулатуры МС-5Б. В новых вариантах сочетания коротково-

локнистых и длинноволокнистых фракций макулатуры получены ожидае-

мые результаты по повышению прочностных и других свойств тарного

картона. Однако, достигнутые показатели были нивелированы изменением

структуры волокна из макулатуры. Сложность обеспечения требуемых

композиций по качественному составу

волокна, применение макулатуры

МС-5Б низших сортов (2 и 3) не позволили стабилизировать качество кар-

тона по физико-механическим показателям.

В результате комплекса поисковых исследований, было установлено,

что принцип нанотехнологии в упрочнении бумаги достаточно реалисти-

чен. Учитывая полученные результаты, представлялось важным продол-

жить исследования в этом направлении. Они были организованы в ЗАО

«Институт Бумаги», г. Киев, Украина. Данные по серии экспериментов

представлены в табл. 1. Важно, что в экспериментах использовались смолы

«Ультрарез 200», «Ультрарез DS 150», клей «Ультрасайз 200» и соедине-

ния алюминия.

Анализ данных табл.1 позволяет говорить о высокой эффективности

новой технологии и подтверждает возможность коренным образом решать

задачи по упрочнению бумаги. Уровень прироста показателей – сопротив

ления продавливанию в пределах 14-34%, сопротивления разрыву в преде-

лах 28-33%, разрушающего усилия при сжатии кольца в пределах 19-41% и

сопротивления торцевому сжатию гофрированного образца в пределах 8-

40%, без сомнения может быть признан соответствующий современным

требованиям нанотехнологии.

Следует указать, что данные относятся к лабораторным исследова-

ниям и в промышленных условиях они могут быть скромнее

, но дальней-

шие исследования данной технологии крайне целесообразны. Они про-

должаются в ряде научных лабораторий, ЗАО «Институт Бумаги», г. Киев,

Сайменском университете прикладных наук, г. Иматра, Финляндия, а так-

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

же в ООО «Сухонский ЦБК». На этом комбинате планируется организация

опытно-промышленных работ по испытанию новой технологии с приме-

нением смол «Ультрарез 200», «Ультрарез DS 150», клей «Ультрасайз 200»

и других эффективных химических продуктов.

Таблица 1.

Исследование влияния химических продуктов СКИФ на основные показа-

тели качества бумаги из макулатуры МС-5Б

Варианты комбинированной обработки волокна

перед отливом бумаги

Показатели

100% ма-

кулатура

Вариант

Абсолютное сопро-

тивление продав-

ливанию, кПа

372

425

461

420

498

Поверхностная

впитываемость во-

ды, Кобб

30,

г/м

248

Удельное сопро-

тивление разрыву,

кН⁄м

5,26

6,73

7,84

6,94

7,01

Разрушающее уси-

лие при сжатии

кольца, Н

185

220

243

215

261

Сопротивление

торцевому сжатию

гофрированного

образца бумаги,

кН⁄м

1,79

1,93

2,15

2,05

2,50

Подобные работы планируются также в ОАО «Полиграфкартон» при

производстве тест-лайнера и флютинга. В проекте техперевооружения

предприятия предусмотрена модернизация потока под новую технологию.

Модернизация не связана с большими капитальными затратами и может

быть сравнительно легко организована на любом предприятии.

Библиографический список

1. Блинушова О.И. Совершенствование технологии тест-лайнера Дисс.

…канд. техн. наук [Текст] / О.И.Блинушова. – Архангельск, 2009. – 176 с.

3-я Международная научно-практическая конференция

«Химические процессы современной технологии ЦБП»

УДК 676.014.44

С.Л. Андреева

ООО «Полиграфкартон»

С.Ю. Кожевников

ООО «СКИФ Спешиал Кемикалз»

И.Н. Ковернинский

ООО «УК ОБФ»

МЕЖСЛОЕВОЕ УПРОЧНЕНИЕ ТАРНОГО КАРТОНА

ПОЛИМЕРНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

При переработке склеенного полиграфического картона до настоя-

щего времени проблемой остается слабая межслоевая прочность картона-

основы. Если учесть, что сырьем для получения волокна является макула-

тура, то вполне объяснимы причины недостаточности межслоевой прочно-

сти. Вторичное волокно имеет слабый потенциал приращения межволо-

конных сил связи и, даже тот уровень сил связи

, который удается достичь,

трудно поддерживать стабильным во времен. Практически все меры тех-

нологического воздействия – размол массы, упрочнение картона химиче-

скими веществами, подача крахмала в межслоевые зоны, не оказываю

сколь-нибудь заметного влияния на межслоевую прочность. Дефекты кар-

тона, связанные со слабой межслоевой прочностью – деформация поверх-

ности, заметная разнотолщинность картона и

др., связаны с расслоением

картона по контактам элементарных слоев, остаются главными факторами

большой доли отбраковки в производстве и при переработке.

В нашей научной работе, которая проводится с целью прироста меж-

слоевой прочности картона до требуемого уровня и стабилизации данного

уровня прочности в производстве, предложен следующий подход решения

задачи: упрочнение элементарных

слоев картона полимерной смолой при

формовании «Ультрарез DS 150», в сочетании с соединениями алюминия.

Поскольку картон производится многослойным, то новая технология осно-

вана на модифицированной обработке отдельных слоев эффективными

системами химических компонентов. Предлагаемые системы химических

компонентов, кроме связующего эффекта, влияют на водоудержание во-

локна и создают эффект турбулентности в межслоевых контактах.

Осуществление

подобной технологии, направленной на изменение

условий связывания элементарных слоев контактирующими поверхностя-

ми в момент соединения слоев в единую папку, позволяет свести проблему

межслоевой прочности к приемлемым уровням или же полностью ее уст-

ранить.