Улучшение эксплуатационных свойств коробочного мелованного картона из вторичного волокна

• Автор: Ильин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Требования к бумаге-основе и картону-основе
для мелования
1.2. Технология нанесения и состав меловальных паст
1.3. Характеристики и методы измерения качества
поверхности мелованной бумаги и картона
1.4. Выводы по обзору литературы и задачи
исследования
г МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика технологического потока
производства картона-основы
2.2. Меловальная установка и основы технологии
мелования
2.3. Характеристика компонентов меловальной пасты
2.3.1. Используемые пигменты
2.3.2. Используемые связующие
2.4. Методы оценки качества мелованного
картона и его печатных свойств
2.4.1. Определение гладкости по Бекку
2.4.2. Определение шероховатости по Бендтсену
2.4.3. Определение поверхностной
шероховатости по Паркеру
2.4.4. Определение вязкости по Брукфильду
2.4.5. Получение стандартных оттисков
2.4.6. Определение оптической плотности
2.4.7. Определение белизны
Роль выбора направления прикладных исследований в условиях перехода отечественной целлюлозно-бумажной промышленности к рыночным отношениям существенно возрастает. Неправильно выбранная тема не позволит реализовать результаты исследований в промышленности, а, следовательно, практическая значимость работы будет равна нулю.
Исходя из реально сложившихся в стране экономических условий, при выборе направления исследований, но нашему мнению, целесообразно учитывать следующие соображения:
разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов бумажно-картонного производства не должны требовать больших капитальных затрат и инвестиций;
исследования должны носить комплексный характер;
результаты исследований должны быть применимы к наиболее массовым видам продукции, пользующимся устойчивым спросом на внутреннем и внешнем рынках;
наряду с научной новизной результаты исследований при их освоении в промышленности должны существенно повышать качество продукции, снижать ее себестоимость, а также быть экологически безопасными.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом наиболее активно растет производство бумаги для печати, а также тароупаковочных видов бумаги и картона. Эти виды продукции пользуются постоянным и устойчивым спросом, как на внутреннем, таки на внешнем рынках.
Наиболее употребляемой бумагой для печати журналов офсетным способом, а также, брошюр и каталогов, является мелованная бумага с массой не более 60 г/м2 при массе покрытия 7,5 г/м2 на каждую сторону бумажного полотна. Выпуск такой бумаги достигает 47 % от выпуска в мире всех разновидностей мелованной бумаги [1]. Конкурентом этой бумаги является суперкаландрированная немелованная бумага массой 40-80 г/м2 (чаще 45-52 г/м2) и белизной 68-71% iso с содержанием 65-75% механической древесной массы и зольностью 15-25%. По одним данным мелованная бумага дороже немелованной на 20 % [2], по другим - на 10% [3], что объясняется, очевидно, различными условиями мелования.
По прогнозу [4] потребление немелованных высококачественных видов бумаги в Европе к 2005 г. будет увеличиваться примерно на 2-3 % в год, а высококачественной мелованной - на 3,3 %.
В работе [5] посвященной созданию картоноделательных машин будущего указывается на обязательное наличие в составе КДМ установок для одно- и двухстороннего мелования многослойного картона с массой 160-400 г/м2 на рабочих скоростях 600-1000 м/мин.
Таким образом, в мировой бумажной промышленности совершенно отчетливо прослеживается тенденция к преимущественному выпуску высококачественных мелованных видов бумаги и картона.
Однако в России этому вопросу уделяется явно недостаточное внимание, что обусловлено как рядом объективных, в основном финансового характера, так и субъективными причинами - явной недооценкой отечественными специалистами процесса мелования для значительного улучшения качества бумаги и картона, на поверхности которых впоследствии наносится одно- и многоцветная печать.
В подтверждение этого можно указать на, практически полное отсутствие в последние годы, серьезных исследований в области мелования бумаги и картона и опубликованных отечественными авторами работ на эту тему, последняя из которых выпущена А.И. Бонаревым в 1985 г [6].
Результаты изучения и анализа зарубежной научно-технической литературы, напротив, указывают на значительный интерес их авторов к проблемам мелования бумаги и картона.
Большинство исследований направлено на разработку требований и технологий производства основы для мелования бумаги и картона; требований к составу мелованных паст, с учетом проведения процесса мелования на скоростях 1200-1500 м/мин и совершенствования методов контроля качества, как самих паст, так и покровного слоя.
В связи с изложенным выбор темы исследования представляется нам вполне актуальным и оправданным как с научной, так и с практической точек зрения.
Настоящую работу можно рассматривать как определенный вклад в преодоление некоторого отставания в изучении проблем процесса мелования бумаги и картона в России с разработкой современной технологии его проведения.
При этом полученные результаты являются основой как для совершенствования технологии и повышения качества существующих производств, так и для исходных данных по организации предприятий по выпуску мелованных видов бумаги и картона, развития которых в России следует ожидать в настоящее время.

Вторым основным компонентом, составляющих от 5 до 25% массы, являются связующие. Однокомпонентное связующее используется сравнительно редко. Обычно основными связующими являются латексы, к которым с целью улучшения водоудержания и реологических свойства; а также повышения прочности и печатнотехнических свойств покрытий добавляются различные количества водорастворимых связующих - ЫаКМЦ, ПВС, казеина и др. Небольшим по объему (0,1-0,5 %), но обязательным компонентом является диспергатор пигмента, предотвращающий его флокуляцию. В дополнение к указанным компонентам, как уже отмечали выше, вводят смачиватели, пластификаторы, регуляторы текучести, влагопрочные добавки, красители, пеногасители и антисептики. Вводят их по потребности в небольших количествах, но они играют важную роль в получении качественного покрытия.
При определении точного соотношения компонентов в рецептуре покрытия исходят из двух основных положений, для какого вида и сорта основы бумаги или картона предназначается покрытие и, на каком оборудовании и^каким устройством будет, оно наносится.
Отработка конкретных рецептур осуществляется либо традиционным способом в "коде лабораторных и опытных работ на производстве, либо с помощью компьютерного моделирования, исходя из информации [99].
В работе [6] указываются следующие рецептуры составов, в зависимости от оборудования для их нанесения, характерные для российских предприятий.
Клеильный пресс. Состав: мел, химически осажденный, 100, ИаКМЦ, - 100, оптический краситель - 0,2; содержание сухих веществ - 5-20 %.
Состав для клеильного пресса, используемый для предварительного покрытия содержит в основном каолин. Состав для окончательного покрытия и повышения белизны и непрозрачности содержит химически осажденный мел или диоксид титана.
Состав для предварительного покрытия: каолин 100, крахмал окисленный 16; содержание сухих веществ 56%.
Состав для окончательного покрытия: каолин 75, диоксид титана 25; крахмал 10, акриловая дисперсия 10, диспергатор 0,3, водный аммиак 0,15; содержание сухих веществ 30^40 %.
Покрытие воздушным шабером. Воздушным шабером наносят покрытия на бумагу и картон массой от 7,5 до 32 г/м2 в зависимости от технологических условий.