книги из ГПНТБ / Сушкова Н.Д. Бумажные мешки. Производство, свойства и применение мешочной бумаги и мешков

или запасной бак, откуда дозирующим насосом подается в сосуд для смешения с отвердителем.

Отвердитель (катализатор) эмульгируется с помощью неионо­ генного эмульгатора и раствора поливинилового спирта, разво­ дится до 10%-ной концентрации и поступает в бак для хранения. Отвердитель в силиконовую эмульсию вводится перед ее употреб­ лением. Расход отвердителя 3—10% к силикону. Эмульсия после введения в нее отвердителя со временем загустевает, поэтому необходимо применять материалы в таком количестве, чтобы вяз­ кость эмульсии сохранялась на требуемом уровне не менее 8 ч.

Эмульсия с добавкой отвердителя подается в рабочий сосуд, находящийся рядом с машиной, и далее — в ванну наносящего устройства. Перелив из ванны поступает в сборник, откуда насо­ сом через фильтр возвращается в рабочий сосуд.

С целью снижения пенообразования в рабочий сосуд может до­ бавляться пеногаситель, например полиметилсшгоксановая жид­ кость ПМС-200А, из расчета 0,01—0,03% к объему эмульсии. Со­ став силиконовой эмульсии следующий:

Характеристика силиконовой эмульсии на разных предприятиях «не одинакова, так как содержание сухого вещества в ней и вяз­ кость зависят от исходных веществ и применяемого оборудования. Содержание сухого вещества в силиконовой эмульсии находится в пределах 10—40%, pH 3,5—7,5, вязкость 50—400 сП.

НАНЕСЕНИЕ АНТИАДГЕЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Антиадгезионные покрытия можно наносить на машинах раз­

изображенная на рис. 28, состоит из двух секций. В первой секции производится грунтовка бумаги, во второй — нанесение силиконо­ вой эмульсии. Техническая характеристика машины следующая:

90

Бумага-основа разматывается на раскате 1, допускающем за­ мену рулонов на ходу, и поступает на устройство для нанесения покрытия 2, состоящее из хромированного валика с переменным направлением вращения, купающегося в ванне. Грунтовочный со­ став наносится на бумагу с одной стороны из расчета 1—2 г/м2. Кромки бумаги шириной 2 см оставляются непокрытыми для порледующего склеивания мешков. Избыток покрытия снимается воздушным шабером 3 (зазор около 0,5 мм). Давление воздуха В шабере 0,2 кгс/см2. Воздух в шабер подается специальной воз­ духодувкой.

Грунтованная бумага поступает в канальную сушилку 4, где

После охлаждения на хромированном цилиндре 5 на бумагу

Рис. 28. Схема машины для изготовления антилипкой бумаги

вая эмульсия. Толщина покровного слоя регулируется вращаю­ щимся ракелем, обмотанным по опирали калиброванной проволо­ кой (диаметром 0,15 или 0,2 мм), воздушным шабером. Крометого, массу покрытия можно изменять, регулируя вязкость и концент­ рацию наносимого состава. Воздушный шабер не используется, если бумага покрывается составом на органическом растворителе.

После нанесения силиконовой эмульсии бумага подсушивается горячим воздухом в канальной сушилке 6, а затем высыхает в ка­ мере фестонной сушки 7 до сухости 98%• После охлаждения на цилиндре 8 бумага увлажняется водой через ротационный спрыск 9 и переходит в закрытую камеру 10 для выравнивания влажности до 6—8% при температуре 60° С. Установка для подогрева све­ жего и циркулирующего воздуха располагается рядом с машиной.

После обрезки кромок 11 готовая бумага наматывается в ру­ лон 12. Максимальный диаметр рулона 1250 мм.

Свойства бумаги с покрытием заметно улучшаются в течение первых 3 дней после ее изготовления. Полное отверждение покров­ ного состава происходит через 2—3 недели. Оборотный брак можно распускать в гидроразбивателе в щелочной среде, лучше сразу после изготовления бумаги.

Машина оснащена контрольными приборами для измерения

91

верждения силиконы становятся нерастворимыми, рекомендуется промывать валы и ванны машины не реже 1 раза в сутки 26%-ным водно-спиртовым раствором щелочи (КОН : NaOH = 1 : 1).

кислоты, лучше уксусной. Затем машину еще раз тщательно про­ мывают водой.

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Масса покрытия контролируется по приборам, установленным на машине до и после обработки бумаги, и в лаборатории после экстракции покровных со­ ставов растворителями.

Количество силикона в бумаге можно определить по методике фирмы «Мидланд Силиконе Лтд» с некоторыми изменениями [111].

Измельченную навеску бумаги помещают в закрывающийся сосуд, добавляют этиленгликоль, перекись натрия и сжигают. Остаток растворяют в воде, подкис­ ляют соляной кислотой, добавляют сульфит натрия и молибдат аммония, после

сти для водного раствора красителя на непокрытую сторону бумаги; б) в лабо­ ратории — по степени прилипания липкой ленты и расплавленного битума. Де­ фекты нанесения покрытия определяют экспресс-методом при помощи красителя. Водно-спиртовой раствор малахитовой зелени или родамина наносится тампоном на покрытую сторону бумаги и устанавливается число точек краски, прошедшей на обратную сторону бумаги. Контрольная проверка осуществляется таким же способом, но вместо раствора берут окрашенный скипидар.

Степень адгезии оценивают по усилию отрыва от бумаги стандартной лип­ кой ленты, выраженному в граммах на 1 см ширины ленты. Степень адгезии про­ веряют при 20° С через 2 ч, сутки, 2 недели, закрепляя бумагу и липкую ленту в разных клеммах разрывной машины. Усилие отрыва не должно превышать

3—5 гс/1,5 см.

Способность бумаги не прилипать к битуму проверяют, выдерживая образец битума (4X4X1 см) в бумажной упаковке в термостате при 80° С в течение 12 ч. Образец распаковывают после охлаждения и визуально определяют качество по­ верхности бумаги и битума.

Г Л А В А VII

ВЛАГОПРОЧНАЯ МЕШОЧНАЯ БУМАГА1

СВОЙСТВА ВЛАГОПРОЧНОЙ БУМАГИ

Влагопрочная мешочная бумага предназначена для изготов­ ления бумажных мешков под сыпучие продукты и минеральные удобрения, транспортируемые при повышенной влажности воздуха, мешков под бытовые отходы, уголь, картофель и т. д.

Влагопрочная бумага вырабатывается массой 65—110 г/м2 и отличается от обычной мешочной бумаги более высокой прочно­ стью во влажном состоянии, меньшей гигроскопичностью, малой

водопроницаемостью при достаточно высокой воздухопроницае­ мости.

1 Исследования по созданию отечественной влагопрочной мешочной бумаги

с мочевино-формальдегидной смолой и латексами проводились автором при уча­ стии Н. Н. Чурзиной.

т

Влагопрочность характеризуется чаще всего отношением раз­ рывного усилия влажной бумаги к разрывному усилию воздушносухой и составляет, как правило, 20—40% от исходной прочности через 2—4 недели после изготовления бумаги.

Прочность мешочной бумаги лучше всего оценивать по абсо­ лютному -значению разрывного усилия влажной бумаги, которое

Влагопрочная мешочная бумага вырабатывается из сульфатной небеленой целлюлозы, размолотой до 25—30° ШР, с добавкой не­ большого количства вспомогательных веществ: карбамидных смол, латексов синтетического каучука, полиамидэпихлоргидринных смол, полиэтиленимина. При одинаковом расходе материалов минимальная прочность бумаги во влажном состоянии отмечается при использовании анионной мочевино-формальдегидной смолы, максимальная — при совместном употреблении меламино-формаль­ дегидной смолы и каучукового латекса.

93

Свойства бумаги, полученной из разных химикатов, при оди­ наковой влагопрочности не идентичны. Бумага, содержащая кар­ бамидную смолу, обладает повышенной жесткостью, невысоким числом двойных перегибов. При длительном воздействии влаги влагопрочность ее заметно снижается из-за гидролиза смолы. Бумага с добавкой каучукового латекса значительно эластичнее и более устойчива по отношению к воде. Наиболее прочной в сухом состоянии является бумага с добавкой катионного диальдегидного крахмала, но при увлажнении она почти сразу теряет свою прочность. Влагопрочная бумага, полученная из массы с низким pH, под воздействием окружающей среды и повышенной темпера­ туры быстро стареет. Обычно влагопрочная бумага выпускается, в окрашенном виде, что позволяет избежать затруднений при пе­ реработке оборотного брака и макулатуры.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ХИМИКАТОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВЛАГОПРОЧНОСТИ БУМАГИ

Мочевино-формальдегидная смола. Мочевино-формальдегидная смола получается при конденсации мочевины с формальдегидом в слабощелочной или нейтральной среде. В присутствии бисуль­ фита или сульфоксалата натрия образуется анионная форма смолы. Применение водорастворимых аминов (триэтилентетраамина, гуанидина и др.) позволяет получить катионоактивную смолу [12, 115, 116].

Процесс получения карбамидных смол сложен и недостаточно изучен. Готовые продукты представляют собой вязкую смесь низ­ ко- и высокомолекулярных соединений, почти не поддающихся раз­ делению и содержащих различное количество метиленовых (—СН2—) и метилольных (—СН2ОН—) групп [116]:

Катионная форма

94

При хранении, нагревании или воздействии кислой среды про­ исходит постепенное отверждение смолы, вызванное конденсацией диметилолмочевины, с образованием различных полимеров линей­ ной и трехмерной структуры, плохо или совсем Фе растворяю­ щихся в воде. Поликонденсация ускоряется с повышением темпе­ ратуры и понижением pH и сопровождается выделением воды и отщеплением формальдегида:

- C H 2

Анионные мочевино-формальдегидные смолы применяются очень широко, как самые простые и дешевые. Катионные смолы дороже анионоактивных, но вследствие лучшей удерживаемое™ их на во­ локне необходимая влагопрочность бумаги достигается при мень­

95

В связи с многообразием марок карбамидных смол и различ­ ными условиями на предприятиях в литературе встречаются са­

мой бумагой. Влагопрочность бумаги не всегда повышается про­ порционально удержанию карбамидных смол (в отличие от мела­ мино-формальдегидной смолы). Электролиты повышают адсорбцию смолы волокном, но без увеличения влагопрочности. Максималь­ ная влагопрочность наблюдается при низких концентрациях суль­ фатов (0,0025—0,0075%) и хлоридов (0,025—0,075%).

Расход химикатов для придания влагопрочности бумаге состав­ ляет (% от абс. сухого волокна): канифоли 0,3; мочевино-фор­ мальдегидной смолы 2,5—5,0; алюмоаммониевых квасцов 6,5—7; серной кислоты 0,2; красителя (малахитовой зелени) 0,05.

Основные параметры технологического режима изготовления влагопрочной бумаги приведены в табл. 27, а характеристика вла­ гопрочной бумаги — в табл. 26.

96

Из рис. 29 видно, что в результате применения карбамидных • смол изменяется прочность бумаги в сухом и влажном состоянии:

увеличиваются разрывное усилие и сопротивление продавливанию, повышается динамическая прочность бумаги, но снижаются сопро­ тивления излому и раздиранию. Воздухопроницаемость повыша­ ется, а влагопрочность бумаги достигает 25—30% через 3—4 не­ дели хранения в нормальных условиях.

Повышение температуры сушки до 120—130° С ускоряет отвер­ ждение смолы, поэтому перед определением влагопрочности бу­ магу сразу после отлива выдерживают в термостате 5—10 мин

при 120—130° С.

При расходе смолы свыше 5% эффективность ее применения снижается. Суммируя имеющиеся сведения [115—117], можно объ­ яснить повышение влагопрочности бумаги следующим образом. При использовании анионоактивных форм смолы глинозем при pH 4,5 изменяет дзета-потенциал системы и частицы смолы укруп­ няются с образованием хлопьев не вполне однородных по разме­ рам. Большинство частиц смолы осаждается на целлюлозных во­ локнах, где и удерживается силами адсорбции; остальные уходят с оборотной водой при отливе.

Катионоактивные смолы адсорбируются волокном благодаря разноименным зарядам.

Равномерность распределения частиц смолы на волокне зави­ сит от вида смолы и условий ее коагуляции, особенностей целлю­ лозы й характера обработки массы. Наиболее прочно смола закре­ пляется на поврежденных участках стенки волокон, частично про­ никая в аморфные области целлюлозы. Сплошная пленка смолы на волокне до сих пор не обнаружена.

В процессе сушки и хранения бумаги продолжается поликон­ денсация смолы с выделением формальдегида, способного к об­ разованию поперечных связей между макромолекулами целлю­ лозы. Кроме того, метилольные группы образуют поперечные мо­ стики между молекулами смолы. Часть гидроксилов целлюлозы блокируется смолой и при увлажнении не взаимодействует с во­ дой.

Наличие химических связей между целлюлозой и карбамид­ ными смолами не установлено, что подтверждается гидролизом смолы и ослаблением влагопрочности бумаги в слабокислой среде, особенно при повышенной температуре. Однако возможность ко- -валентных связей между смолой и гемицеллюлозами не исключа­ ется.

Меламино-формальдегидная смола. Меламино-формальдегидная смола относится к карбамидным смолам и, представляет собой твердый продукт реакции взаимодействия формальдегида с ме­ ламином, нерастворимый в воде.

Смолу растворяют в слабом (1,5—2%-ном) растворе соляной кислоты из расчета 10—12% сухого вещества и оставляют для созревания на 3—16 ч, в зависимости от марки смолы. Около 20 звеньев смолы, окруженных сольватной оболочкой, образуют кол­ лоидную частицу диаметром 60—70 Â.

98

В процессе созревания начинается поликонденсация смолы с образованием эфирных и метиленовых связей, частицы смолы

Поликонденсация ускоряется с понижением pH среды и повы­ шением температуры.

Перед употреблением раствор смолы разбавляют водой при­ мерно в 2 раза во избежание образования геля.

При получении меламино-формальдегидных смол высокой эф­ фективности, содержащих до 8 молей формальдегида на 1 моль меламина, можно добавлять формальдегид даже в процессе со­ зревания смолы [118]. Растворы такой смолы (например, марки «Мадурит») отличаются малым временем созревания (в пределах, 1 ч) и высокой устойчивостью при хранении. Они менее чувстви­ тельны к электролитам, особенно сульфатам, и при меньшем рас­ ходе придают бумаге влагопрочность более 30%, образуя между

плохая растворимость, высокая стоимость и выделение формаль­ дегида в процессе поликонденсации.

При изготовлении мешочной бумаги раствор меламино-фор­ мальдегидной смолы, например марки 76, вводят в размолотую массу после канифольного клея, который затем осаждается гли­ ноземом или квасцами при pH 5,5—6,0. Расход смолы в количе­ стве 1,5—3% к абс. сухому волокну обеспечивает получение вла­ гопрочности бумаги на уровне 30—35%. Дальнейшее увеличение расхода смолы практически нецелесообразно.

Удержание меламино-формальдегидной смолы колеблется в пределах 65—85%. Обладая положительным зарядом, мелами­ но-формальдегидная смола хорошо адсорбируется волокном и без применения сернокислого глинозема. Крупные частицы смолы рас­ пределяются более или менее равномерно на поверхности воло­ кон, не проникая дальше люмена. Некоторые исследователи