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

Склеивающую способность, эластичность и морозоустойчивость битума повышают полимеры, добавляемые к нему перед употреб­ лением, например синтетический каучук, полиэтилен, полиизобу­ тилен, сополимеры этилена с винилацетатом [86, 87].

БУМАГА-ОСНОВА

Для битумирования и лакирования применяется обычная ме­ шочная бумага, характеристика которой приведена в табл. 14. Для дублированной и армированной мешочной бумаги может при­ меняться одинаковая бумага-основа односторонней гладкости мас­ сой 45—50 г/м2 (см. табл. 14) или микрокрепированная бумага аналогичной массы 1 м2.

Намотка рулонов должна быть плотной и ровной. Склейка кон­ цов бумаги в рулонах обязательна. Основа должна изготовляться из 100%-ной сульфатной небеленой целлюлозы, используемой для выпуска обычной мешочной бумаги. Желательно иметь в целлю­ лозе минимальное количество костры и тяжелых загрязнений.

Подготовка массы осуществляется по схеме, изображенной на рис. 11. Целлюлоза размалывается до 45—50° ШР и проклеивается канифольным клеем по общепринятому способу. Бумага односто­

60

ронней гладкости отливается на бумагоделательной машине, осна­ щенной большим сушильным цилиндром (диаметром 4—6 м).

Основные параметры технологического режима и изготовления бумаги-основы для дублирования и армирования следующие:

Температура сушильных цилиндров:

НИТИ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ БУМАГИ

Для армирования различных видов бумаги применяют вискоз­ ные, стеклянные, капроновые, хлопчатобумажные и джутовые нити. При одинаковой прочности указанные нити отличаются толщиной, удлинением и степенью электризации. Минимальным удлинением и наибольшей хрупкостью обладают стеклянные полифиламентные нити, максимальным удлинением и высокой электризуемостью — капроновые. Для повышения прочности армированной бумаги удлинение нитей должно соответствовать удлинению бумаги-ос­ новы. Наиболее подходящими для армирования мешочной бумаги оказались вискозные кордные нити № 5,45. Длина нитей в бобине 0,9—1,5 кг колеблется в пределах 5—8 тыс. м, что вызывает необ­ ходимость частой замены бобин, а это весьма нежелательно при

61

использовании вращающегося шпулярника. Технические показа­ тели нитей следующие:

Исследования показали целесообразность предварительного парафинирования нитей в процессе намотки в бобины. Благодаря парафинированию (2%парафина к массе нитей) несколько сни­ жается удлинение нитей, уменьшается заряд статического электри­ чества, улучшаются условия сматывания.

ОБРАБОТКА БУМАГИ БИТУМОМ

Характеристика машин, используемых для обработки мешочной бумаги расплавленным битумом, представлена в табл. 15. Машины для пропитки бумаги могут обогреваться паром (2—2,5 кгс/см2). Машины для односторонней обработки бумаги требуют более силь­ ного обогрева электричеством или нагретым маслом.

62

Для обогрева используется тяжелое цилиндровое масло марки «Вапор», имеющее вязкость 44—64 сСт при 100° С. Температура застывания масла не выше —5° С, а температура вспышки в от­ крытом тигле не ниже 310° С. Масло нагревается в коллекторе до 170—200° С закрытыми электронагревателями и насосом через цир­ куляционную систему подается на обогрев трубопроводов, валов и ванн машин.

Температура битума в баке, ванне, трубопроводах должна си­ стематически контролироваться по приборам и автоматически под­ держиваться на одном уровне, так как колебания температуры приводят к неравномерному покрытию. Кроме того, при местных перегревах (более 210° С) возможно самовозгорание битума. Слиш­ ком низкая температура повышает вязкость битума и может явиться причиной появления дефектов в бумаге (неравномерной толщины и неудовлетворительной склейки слоев). Уровень битума в ванне поддерживается постоянным при помощи перелива и цир­ куляционного насоса, возвращающего избыток битума в бачок над машиной, откуда битум поступает в ванну самотеком. Количество подаваемого битума регулируется вручную.

Пропитка бумаги битумно-масляной смесью может осуществ­ ляться на самых простых машинах. Битум из бачка, установлен­ ного над машиной, самотеком поступает в ванну и наносится ку­ пающимся валиком на одну сторону бумаги. Избыток смеси сни­ мается ножевым шабером. Кромки бумаги шириной до 30 мм битумом не покрываются для возможности склеивания полотна бумаги в трубку в мешочном цехе. Расход битумно-масляной смеси 15—25 г/м2 контролируется по разнице массы бумаги до и после пропитки.

Покрытая битумом бумага огибает горячий цилиндр, на кото­ ром происходит частичная диффузия покровной смеси, и наматы­ вается в рулоны по 300 кг.

Лакированная бумага перед намоткой в рулоны, наоборот, хо­ рошо охлаждается воздухом и на холодильных цилиндрах, иначе

покрываются с одной стороны расплавленным битумом с темпе­ ратурой размягчения 75—85° С при помощи валиков 3, купающихся в ваннах 4. Привес битума должен составлять 30—35 г/м2. Избы­ ток битума удаляется ножевым шабером 5. При помощи краевых шаберов из стальной ленты на наносящем валике ограничивается ширина кромок, не покрытых битумом. Количество битума, посту­ пающего в ванну самотеком из запасного бачка над машиной, под­ держивается вручную на постоянном уровне. Склеивание бумаги происходит в горячем прессе 10, состоящем из двух металлических валов. Дублировангіая бумага охлаждается при помощи холодиль­ ных цилиндров 11 и после обрезки кромок наматывается в рулоны на накатке 12.

63

При использовании устройства для размотки и раскладки ни­ тей, созданного по проекту СКВ ВНПОбумпром [88, 89], армирую­ щие нити' непрерывно сматываются с бобин 6, устанавливаемых в количестве 48 или 96 шт. в два-четыре яруса на вращающемся шпулярнике 7, проходят через цепь раскладчика 8, движущуюся поперек машины, и укладываются в виде ромбической решетки на покрытую битумом поверхность бумаги 9. Размеры ячеек решетки 18x18 или 36X36 мм. Далее оба полотна бумаги соединяются непосредственно перед прессом 10, у которого нижний вал метал­ лический обогреваемый, верхний — обрезиненный с пневматиче­ ским прижимом.

Армированная бумага охлаждается воздухом, а также при по­ мощи холодильных цилиндров 11 и наматывается в рулоны на на-

1Z

Рис. 24. Схема машины для дублирования и армирования бумаги

кате 12. Следует отметить, что конструкция армирующей машины подлежит совершенствованию.

Параметры технологического режима армирования приве­ дены в табл. 15. Концы бумаги в рулоне склеиваются либо бы­ стросохнущим клеем, либо липкой лентой.

Масса рулона дублированной и армированной бумаги не должна превышать 500 кг. Намотка рулонов должна быть плот­ ной и равномерной, без выступов и впадин. Готовая бумага тран­ спортируется на тележках и хранится на торцах. Перед использо­ ванием на трубочных машинах бумага отлеживается не менее 2 ч. Отходы бумаги уничтожаются.

БИТУМИРОВАННАЯ БУМАГА

Битумированная мешочная бумага представляет собой обыч­ ную мешочную бумагу массой 80 г/м2, пропитанную с одной сто­ роны битумно-масляной смесью. По сравнению с непропитанной она обладает меньшей проницаемостью и предназначается для из­ готовления бумажных мешков, используемых для упаковки мине­ ральных удобрений и гигроскопических продуктов.

64

Как видно из табл. 16, после пропитки битумом, воздухопрони­ цаемость бумаги снижается в среднем до 50—75 мл/мин, а водо­ непроницаемость составляет более 2,5 ч по стандартному методу коробочек. Однако битумно-масляная смесь не образует сплошной пленки на поверхности бумаги и поэтому защитные свойства би­ тумированной бумаги сравнительно невелики.

Т а б л и ц а 16

Характеристика битумированной и лакированной бумаги

* В числителе — для гладкой бумаги, в знаменателе — для согнутой.

В результате диффузии битумно-масляной смеси качество бу­ маги после хранения в течение нескольких дней немного изменя­ ется: увеличивается воздухопроницаемость, снижается механиче­ ская прочность; особенно сильно (почти в 2 раза) уменьшается сопротивление излому из-за пластифицирующего действия масла.

Так как битумированная бумага обладает сравнительно невы­ сокими защитными свойствами, она постепенно вытесняется дуб­ лированной и лакированной.

ЛАКИРОВАННАЯ БУМАГА

Лакированная бумага (см. табл. 16) представляет собой обыч­ ную мешочную бумагу массой 70 или 80 г/м2, покрытую с одной стороны тугоплавким битумом. Бумага предназначена для наруж­ ных или внутренних слоев мешков под минеральные удобрения и другие химикаты.

Закрывая поры бумаги, битум снижает ее воздухопроницае­ мость до 1—5 мл/мин. При отсутствии сквозных отверстий бумага долго не пропускает воду. Так как тугоплавкий битум не прони­ кает глубоко в бумагу после лакирования, прочность ее практиче­ ски равна прочности бумаги-основы. По сравнению с битумиро­ ванной защитные свойства лакированной бумаги значительно выше, а прочность почти одинакова.

Покровный слой лакированной бумаги обладает более высо­ кой теплостойкостью (битум не .проходит сквозь бумагу при тем­ пературе 40°С), но менее устойчив к действию холода. Морозо­ стойкость нормальной лакированной бумаги достигает —30° С, но при увеличении толщины покровного слоя битум легко крошится, и, если масса покровного слоя превышает 25 г/м2, морозостойкость бумаги резко падает.

Для лакирования желательно подбирать бумагу-основу с мини­ мальной воздухопроницаемостью и невысокой влажностью. Битум необходимо применять окисленный до температуры размягчения 90—110° С по КиШ (см. с. 57). Дополнительное регулирование вязкости, липкости и эластичности битума возможно при добав­ лении парафина. Однако избыточное количество парафина (свыше 20%) влияет отрицательно на качество бумаги, так как теплостой­ кость покровного слоя уменьшается, и слои бумаги в мешке сли­

паются между собой, а защитные свойства лакированной бумаги снижаются.

В связи со сложностью работы с тугоплавкими битумами, ог­ раничением скорости машины из-за повышения липкости покрытия лакированная бумага выпускается в небольшом количестве. Пред­ почтение отдается дублированной бумаге.

ДУБЛИРОВАННАЯ БУМАГА

Дублированная бумага (табл. 17) предназначена для внутрен­ них слоев пароводонепроницаемых мешков под минеральные удо­ брения, ядохимикаты, гигроскопические сыпучие материалы, пере­ возимые смешанным транспортом. Использование дублированной бумаги при температуре ниже —40° С нежелательно из-за низкой морозостойкости битума.

66

Т а б л и ц а 17

Дублированная мешочная бумага

Н=500 мм вод. ст., ч

*Бумага-основа 65 г/м2.

**Основа микрокрепированная.

***Числитель — для гладкой бумаги, знаменатель — для согнутой.

Вдублированной бумаге не допускаются участки бумаги-ос­ новы, не покрытые битумом, за исключением кромок, ширина кото­

рых должна быть минимально допустимой (10—15 мм). Дублиро­ ванная бумага не должна расслаиваться по месту склейки без приложения механических усилий. Цвет дублированной бумаги должен соответствовать цвету бумаги-основы. Битум не должен проходить сквозь бумагу при температуре 40°С. С повышением эластичности и прочности склейки возрастает число сбросов, вы­ держиваемых мешками из дублированной бумаги.

АРМИРОВАННАЯ БУМАГА

Армированная бумага используется в качестве наружного слоя бумажных мешков, предназначенных для упаковки сыпучих про­ дуктов, транспортируемых в сложных условиях, или в мешках,

заполняемых выпуклыми или относительно острыми мелкими изде­ лиями. В ряде случаев армированная бумага с одной или двух сто­ рон покрывается полиэтиленом, и сфера применения ее в качестве упаковочного материала значительно расширяется.

В мировой практике существуют два основных способа армиро­ вания бумаги, отличающиеся тем, что в процессе склеивания двух бумажных полотен между ними помещается либо готовая ткань (или сетка), либо нити.

Ограниченная длина рулонов ткани (не более 1000 м) и ее сравнительно высокая стоимость, обусловленные особенностями текстильного производства, — главные недостатки этого способа армирования. С ними связаны затруднения, возникающие при из­ готовлении из такой армированной бумаги мешков на современ­ ном высокоскоростном оборудовании (200 м/мин).

Обычно ткань с бумагой соединяется при помощи битума на машинах, используемых для дублирования бумаги и снабженных еще одним раскатом для размотки рулонов ткани. Поскольку ткань имеет высокое удлинение, для соединения с нею рекоменду­ ется применять крепированную бумагу или бумагу повышенной растяжимости.

Недавно для армирования бумаги стали применять нетканые материалы из синтетических или стеклянных волокон. Запатенто­

с14—18% до 4%, что соответствует удлинению бумаги [90]. Арма­ тура может состоять из перекрещивающихся нитей, изготовленных из разных термопластичных материалов. Например, вдоль распо­ лагают нити из нейлона, поперек — из полихлорвинила. В местах соприкосновения нити свариваются под воздействием тепла [91]. Возможен также вариант размещения между двумя слоями бу­ маги-основы готовой армированной нитями пленки из пластмассы

споследующей термообработкой [92].

Нетканый материал с прямоугольными ячейками из стеклово­ локна, где продольные и поперечные нити соединяются поливинил­ ацетатом, применяется для армирования упаковочной бумаги различного назначения [93].

Появились устройства, позволяющие наносить стекловолокно прямо из дюз на мешочную, кулечную бумагу, покрытую липким материалом: поливинилацетатом, акрилатами, смолой или другими подобными веществами [94]. Более перспективно армирование бу­ маги нитями, образующими непрерывную нетканую решетку непо­ средственно в процессе армирования бумаги. Этот способ требует более сложного и специального оборудования, но позволяет полу­ чить менее дорогую бумагу в рулонах значительно большего раз­ мера [95]. Армирование бумаги нитями, располагающимися только в одном м'ашинном направлении, почти не изменяет свойства бу­ маги-основы. Чаще армированная бумага различного назначения включает нетканую решетку (с ячейками размером 18x18, 36x36 или 72X72 мм) и изготовляется на машине шириной до 2 м, со­

68

стоящей из вращающегося шпулярника и машины для дублиро­ вания бумаги битумом (см. рис. 24). Режим работы машины пред­ ставлен в табл. 15.

Характеристика нитей, применяемых для армирования, указа­ на выше. Для склеивания бумаги и нитей должен применяться тугоплавкий битум с повышенной липкостью, например битум БН-ІѴ (см. табл. 12) с добавками. Расход битума обычно состав­

А. Б. Израелит [96] вывел уравнение равнопрочности, которое позволяет при заданном удлинении бумаги выбрать подходящие нити или при заданном удлинении нитей подобрать оптимальное удлинение бумаги:

* А — армированная бумага, ячейка 36X36 мм, С — непропитанная бумага.

69