Производство бумаги и картона

главных причин двусторонности окрашенной бумаги, так как на­ полнитель неравномерно распределяется при отливе по сторонам бумажного листа.

Канифольный клей в сочетании с сернокислым глиноземом благоприятствует крашению бумаги основными и особенно ки­ слотными красителями, так как является для них своеобразной протравой. Канифольный клей улучшает равномерность окраски бумаги и прямыми красителями, если ими закрашивать массу в нейтральной или слабощелочной среде и вводить в массу серно­ кислый глинозем для осаждения и закрепления клеевых частиц канифоли на волокне после адсорбции им прямого красителя.

Другие проклеивающие вещества также влияют на окраску бумаги. Так, окисленный крахмал, содержащий карбоксильные группы, сильнее адсорбирует основные красители, чем прямые и кислотные. Влагопрочные смолы повышают водостойкость кра­ сителя, а в некоторых случаях и светопрочность.

Сернокислый глинозем благоприятствует окраске бумаги ос­ новными красителями и особенно кислотными и пигментными красителями, но вызывает коагуляцию прямых и сернистых краси­ телей, которые выпадают в грубодисперсной форме, и цветность бумаги снижается.

Оптимальный pH при крашении бумажной массы основными, ки­ слотными и пигментными красителями находится в пределах 4,5.. .5,5, а при крашении прямыми красителями - в пределах 6.. .7,5.

Некоторые красители изменяют окраску в зависимости от ки­ слотности среды, что служит причиной разнооттеночности бумаги. К ним отноятся: конгорот, бензопурпурин, хризоиндин, метаниловый желтый и другие индикаторные красители. Поэтому при крашении ими бумаги следует поддерживать pH массы в заданных пределах.

Крашение бумажной массы обычно производится при низкой температуре. Однако для усиления окраски и более интенсивного поглощения прямых и сернистых красителей желателен нагрев бу­ мажной массы до 50 °С. При окраске бумаги суспензионным методом кубовыми красителями обязателен нагрев бумажной мас­ сы до 50...60 °С.

Некоторые кислотные и прямые красители при сушке бумаги на сушильных цилиндрах мигрируют вместе с водными парами, переме­ щаются на наружную сторону листа. Это обстоятельство необходимо учитывать при установлении режима сушки окрашенной бумаги.

Подцветка белой бумаги и применение оптических отбели­ вателей. Наряду с обычными красителями для подцветки бумаги применяют так называемые оптические белители, или бланкофоры,

которые позволяют существенно повысить истинную белизну бу­ маги. Эти вещества абсорбируют невидимые ультрафиолетовые лучи солнечного света с длиной волны 300...390 ммк и трансфор­ мируют их в видимые лучи сине-фиолетовой части спектра.

Оптические белители могут иметь различное химическое строение. Чаще всего это производные стильбена. По химическому строению, растворимости и сродству к растительным волокнам их можно отнести к прямым красителям. Исходным материалом для их получения служит толуол.

Оптические белители бесцветны и слабоокрашены. Они хоро­ шо растворимы в горячей воде. Для их растворения следует применять мягкую воду или конденсат. Большинство оптических белителей чувствительны к кислой среде, поэтому их следует вво­ дить в слабокислую или нейтральную бумажную массу, в интервале pH 5,5...7,5, т.е. до введения сернокислого глинозема.

Оптические белители наиболее пригодны для осветления бе­ леной целлюлозы, причем эффект осветления и повышения белизны тем выше, чем выше белизна исходного волокнистого по­ луфабриката. Бумага, содержащая древесную массу и небеленую целлюлозу, требует большого расхода белителя и плохо осветляет­ ся, так как лигнин поглощает ультрафиолетовые лучи и снижает флуоресценцию.

На эффект осветления бумаги оптическими белителями влия­ ют многие технологические факторы: качество воды, проклеивающие и наполняющие вещества, температура сушки бу­ маги, pH и др.

Наличие в воде поливалентных металлов, особенно железа, и взвешенных веществ резко снижает действие оптических белите­ лей. Снижает белизну бумаги и смоляная проклейка. Этому способствует также сернокислый глинозем и кислая среда, необхо­ димые для проклейки.

Минеральные наполнители ведут себя по-разному. Наилучший эффект осветления бумаги оптическими белителями наблюдается при использовании искусственных силикатных наполнителей, бо­ лее высокий, чем в случае применения двуокиси титана. Худшие

результаты осветления бумаги получаются при использовании в качестве наполнителя каолина. Высокая температура сушки так­ же отрицательно влияет на осветляющий эффект белителей.

Расход оптического отбеливателя при выработке неклееных или слабоклееных видов бумаги обычно составляет 0,1...0,2 %, а при выработке бумаги с хорошей проклейкой 0,2...0,3 % от веса волокна. При этом белизна бумаги повышается в первом случае на 12... 15 %, а во втором на 8... 10 %.

Техника крашения бумажной массы. Концентрация краси­ телей, применяемых для подцветки белой бумаги, а также для окраски бумаги в системе непрерывной подготовки бумажной мас­ сы, обычно находится в пределах 1...5 г/л. При крашении бумажной массы в системе периодической подготовки применяют более концентрированные растворы красителей, от 5 до 25 г/л, ко­ торые часто подают в бассейнах. Выбор концентрации красителя зависит от его растворимости и расхода: чем меньше раствори­ мость и расход красителя, тем ниже должна быть его концентрация. Поэтому основные красители используют обычно при более низкой концентрации, чем прямые и кислотные.

Втабл. 18 приведен расход красителей при окраске бумаги

втона разной интенсивности.

Т а б л и ц а 1 8

Расход красителя, кг/т

и пигментными красителями требуется больший их расход. Расход кислотного красителя можно снизить, используя животный клей, мочевино- и меламино-формальдегидные смолы. Однако примене­ ние этих вспомогательных средств удорожает композицию бумаги. Поэтому целесообразно окрашивать бумагу только в слабые тона.

Рис. 7. Типы вихревых конических очистителей:

а- прямые; б - обратные; в - «комби»

В«обратных» вихревых очистителях (например, Оеапрас 270 Revers) роль тяжелых отходов выполняет хорошее волокно, а легкие загрязнения типа пластика, плавких веществ, воска и пенопласта уда­

ляются центральным вихрем через верхнее отверстие (рис. 7, б). В очистителях «комби» (например, Albia 500 TDLR) в одном конусе происходит разделение массы на три потока и удаление как тяжелых, так и легких загрязнений и воздуха (рис. 7, в). Перед машинами обыч­ но используются очистители тяжелых включений, в отдельных случаях, с целью совмещения очистки и деаэрации массы, применяют­ ся очистители «комби». Очистители «комби» устанавливают перед машиной при производстве бумаги или картона из макулатурной мас­ сы в тех случаях, когда масса была приготовлена без использования «обратных» или «комби»-очистителей.

Для современных схем очистки массы перед отливом на буммашине разработано и используется большое количество разнооб­ разных типов и видов вихревых конических очистителей.

Системы очистителей обычно устанавливают простым каска­ дом, когда отходы одной ступени идут на следующую ступень, а хорошая масса - на вход предыдущей, и так на всех ступенях сис­ темы очистки (рис. 8). Следует помнить, что, как и во всех многоступенчатых системах обработки массы, основная очистка происходит на первой ступени, а остальные служат для возврата волокна, хотя тоже оказывают влияние на эффективность очистки. Число ступеней рассчитывается исходя из минимизации отходов и может отличаться у разных поставщиков на одну ступень.

Факторы, влияющие на работу очистителей, можно разделить на три группы:

^конструктивные - диаметр очистителей, конфигурация входной зоны, высота цилиндрической зоны, соотношение диамет­ ров впускного и выпускного патрубков, угол конусности, конфигурация внутренней поверхности конуса и др.;

2)рабочие параметры - давление и концентрация массы;

3)характеристика очищаемой суспензии - тип волокна, вид за­ грязнений (размер, конфигурация, плотность) и их количество.

Из конструктивных факторов наиболее существенным являет­ ся диаметр очистителя. В очистителях малого диаметра из-за увеличения центробежных сил отделение мелких загрязнений бо­ лее эффективно, но, с другой стороны, они имеют низкую производительность, что приводит к увеличению количества очи­ стителей в системе и ее стоимости, а также высокому риску забивания. Кроме того, из-за малого диаметра конуса в нижней час­ ти более крупные загрязнения могут попадать в восходящий поток и, следовательно, в очищенную массу.

При расчете и настройке системы очистителей одним из сущест­ венных показателей является фактор сгущения - отношение концентрации отходов к концентрации поступающей массы. При оди­ наковом количестве отходов по объему, чем выше фактор сгущения, тем выше степень их удаления. Фактор сгущения зависит от перепада дав­ ления в очистителе, количества загрязнений и температуры.

Эффективность очистки массы определяется отношением ко­ личества удаленных загрязнений к количеству их в массе, поступающей на очистку, выраженным в процентах.

Существенное значение для эффективности очистки имеют перепад давлений в очистителе и концентрация поступающей мас­ сы. Чём выше перепад давления, тем выше, в определенных границах, эффективность очистки.

При работе очистителей во избежание преждевременного их изнашивания и забивания, а также для достижения хорошей эффек­ тивности очистки очень важно поддерживать заданный уровень давления.

Типы вихревых очистителей. В настоящее время выпускает­ ся три типа вихревых очистителей: ОК - очистители конические, ОЦ - очистители цилиндрические, ОМ - очистители цилиндриче­ ские. Характеристика и области применения этих очистителей приведены в табл. 20.

Для снижения потерь волокна с отходами от вихревых очистите­ лей они компонуются в установки (УВК), состоящие из нескольких последовательных ступеней. В настоящее время выпускаются трех­ ступенчатые установки, укомплектованные очистителями ОК-01, ОК02 и ОК-04. Оптимальная концентрация массы, подаваемой на уста­ новки вихревых очистителей, равна 0,5...0,7 %. Следует отметить, что установки УВК...-04, применяемые в основном для очистки бумажной массы перед бумаго- и картоноделательными машинами, дают воз­ можность не только очистить, но и провести одновременно деаэрацию массы, что положительно сказывается на работе машины и качестве готовой продукции.

Технические характеристики установок вихревых очистителей приведены в книге «Оборудование целлюлозно-бумажного произ­ водства» [20].

Установки вихревых очистителей собираются из большого числа отдельных трубок, соединенных параллельно. Количество трубок зависит от производительности установки:

где Qy - производительность установки, дм3/мин (примечание: 1 дм3 = 1 л); QT- производительность одной трубки, дм3/ мин.

Производительность установки определяется по данным рас­ чета материального баланса воды и волокна:

Р ■м

дм3/мин,

601000у’

где Р - часовая производительность машины, кг/ч; М - масса во­ локнистой суспензии, поступающей на очистку (из баланса воды и волокна), кг/т;у - плотность волокнистой суспензии (при концен­ трации массы менее 1%, у = 1 кг/дм3), кг/дм3.

Установки УВК можно рассчитать по их производительности, которая указана в технической характеристике по формуле

Луг.бр ' А

1000 0,88’т/сут,

где Рсуг.бр. - суточная производительность машины брутто, т/сут; А - количество абсолютно сухого волокна, поступающего на очи­ стку (из баланса воды и волокна).

Пример расчета очистителей приведен в разделе 13 настояще­ го пособия.

Радиклоны

Новый тип очистителей - радиклоны работают при перепаде

““ между входом и выходом массы, равном 0,1МПа. Опти-

втопой и]та1ЦеНРаЦИЯ Массы на первой ступени равна 0,5 %, на вают ? 3 еТЬеИ стУпенях “ 0,4 %. На первой ступени устанавли-

vrraHnnvu ^^>аДИКЛОНа В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПрОИЗВОДИТвЛЬНОСТИ

торая и третья ступени размещаются обычно в одном адиклоне, разделенном вертикальной перегородкой на 2...3 сек­ ции. роизводительность радиклонов зависит от количества установленных в нем циклонов. Преимуществами радиклонов яв­ ляются. компактность установки, полностью закрытая система, улучшенное состояние цеха, высокая степень очистки массы, низ­ кий удельный расход электроэнергии (в 2 раза меньше, чем на центриклинерах), малые потери волокна (не более 2 %).

Характеристика радиклонов приведена в табл. 21.