Введение к работе
Актуальность темы. Ключом к дшашгчному развитию производства и потребления бумажно-картонных материалов (НШ) является решение проблемы их прочности. Суть проблемы заключается в резком снижении показателей механической прочности при введении в композицию БКМ минеральных наполнителей и широко доступных низкопрочных волокнистых полуфабрикатов. Нерешешюсть проблемы прочности БКМ, особенно остро ощущаемой в России, одерживает полномасштабное выполнение таких давно поставленных важнейших народнохозяйственных задач, как рациональное и комплексное использование древесных ресурсов, снижение массоемкости буїлаги и картона, производство конкурентоспособных на мировом рынке высоконаполненных НШ для печати. Вышесказанное свидетельствует о чрезвычайной актуальности решения данной проблемы. К тому же, убедительным подтверждением служат ведущие страны мира, в которых за счет эффективного упрочнения к настоящему времени доля минеральных наполнителей в композиции БКМ достигла в среднем 25...30/Ї, против прш.іерно 5% в России. В зарубежных технологиях НШ значительно успешнее вовлекаются полуфабрикаты высокого и сверхвысокого выхода.
Всесторонний,анализ всех аспектов проблемы упрочнения БКМ показал, что самим эффективным средством упрочнения являются связующие, причем результативнее,экономически выгоднее и экологически безопаснее применение поверхностной обработки.
В отечественном производстве НОЛ первопричиной нерешенности проблемы прочности на всех этапах развития был острый дефицит связующих. Хорошо зарекомендовавшие себя крахмалы, из-за принадлежности к пищевым продуктам и недостаткам присущим пленкообразующим полимерным связующим, не позволили снять актуальность проблемы.
Сравнительный анализ свойств промышленных связующих, опыта их применения, а также учет требований к упрочненным НШ позволили нам определиться с вибором подходящих связующих для репения проб-леї.и упрочнешія - это термореактивные олпгоморные вещества. А среди них предпочтение отдано промышленным карбамидным олигомерам (КО) марок K-j-Ji и iwi.IT на следующем основании: и?л присущи высокая адгезия и когезпонная прочность, повышенная гермогидролитическая ста-біиьпость и водостойкость образуемое химических связей, легкая мо— дпі'ііцпруемосгь, кодеїпцлтностьн ііизкая стоиг.юсть.
исследования, результаты которых обобщены в дисоертащ:онной
работе,, проводжайсь по Общесоюзной научно-технической программе ШНТ СМ СССР її Госзлака СССР 0,34.01 пСоздат;ь и освоить врогрэссив-нкє технологические процессы для производства целлвлозно-бумакной продукции повышенного качества и сниженной массе-емкости,, обеспочи-згадие эффективное использование дрезэского сырья." ,и программам Миздвсцрока СССРс
цель к задачи работы,. Цель диссертации - разработка научных основ и технологии упрочнения буманнс-картонных материалов поверхностной обработкой модифицированными карбамидшми олигомзреми.
Для достижения указанной цели решались следующие задачи:
разработка научной концепции упрочнения БКМ дисперсиям термореактивних олигомеров;
выбор хиютеских модификаторов и исслёдоззпю ^роцеосов модификации .КО для улучшения их свойств?
исследование разбавления КО б веде и разработке савбяхгзто-ванной водной дисперсии олигомэроз;
исследование отверздешщ модифшпгрованше; КО,
выяснение рати сульфата адгаишя з пр<ще.ссе упрочнения;
установление упрочняющей зффектиЕнойти кюдибждгрег^и-г: ^' ' методом поверхностной обработки БКМ;
разработке технологии упрочнения ШМ'мс;аф;ші:ро:Е2"^:;їй КО;
ОЕЫТНО-ЕрМДЕИеНИаЯ Проверке И. ЗНеДрСНГІС: 'ГеГС'ЇОЛОГЯГч уЪТОЧНО-
нля в производство, экологическая -и экскемчто^ая gusks-i ее использования.
:.ъэяволоконннх контактов з водновслокя;:стых системах, .кбсзешхо.ч механизма и закономерностей упрочнения буї/аги и карт она. Для обработки окспералеаталышх дакких использовались метода математической статистики и ЭВМ.
Научная, норігзііп. Разработаны научные основи процзееоз подуче-шін яысокооффектпаных модифщріроваїшкх карбаигдиох слїггоілєроя ;: . усрочненкя ice: ЕШ катодом поверхностной обработки. Предлодаке гп-потоза участия гидрофобного взаишдскстпия в механизме формирова-іїііл структуры ц упрочнения К1І.М. Обоснована стадийность йіеха:ціг>ков модификации КО. Установлена и объяснена роль сульфатп рлі:г.кк"ш а рз:г.:тип упрочняющего КОМ гомо— и гетеречачжондокевниокчого процесса с участие;; КО. Получил оксиерклонтмьгое ocjocuovukvk арк^пплт
автокатализа процесса упрочнения модифицированными КО за счет предварительно введенного з ШМ сульфата алюминия цри определенном рН. Новыми аспектами являются; использование модифицированных КО в качестве базового связукщего для упрочнения EKMj модификация промышленных КО сульфатным лигниномр эпихлоргидрином и диэтЕлекглико-лемс крахмалом либо натрийкарбоксиметикцеллюлозой (натрий-КМЦ)»
Автор выносит на защиту следующие отличэщиеся новизной главные результаты диссертационной работы^
I. Основные теоретические представления о механизме упрочнения БКМ методом поверхностной обработки модифицированными КО с учетом гидрофобного взаимодействия»
2о Основные закономерности модификации промышленных КО сульфатным лигтшому-зпихлрргіїдріщом и диэтиленгликолем8 крахмалом или натрий-ЮЩ. !
-
Основные представления о механизме явлений при разБедеяии дисперсий КО водой и стабилизация дисперсий поверхностно-активными веществами (ПАВ),,
-
Обоснование-роли сульфата алюминия в механизме упрочнения ЕКМ модифицированными КО методом поверхностной обработки.
-
Обоснование технологических факторов,'обеспечивающих максимальный прирост прочностных свойств БКМ под действием модифицированных КО.
Практическая ценнкость работы. На научной основе разработана технология модификации промышленных КО сульфатным лигнином, зшг-хлоргидринсм и диэтиленгликолем, крахмалом или натрий-КМЦ и технология упрочнения БКМ модифицированными КО в процессе поверхноотной обработки. Расход модифицированных КО от 10 до 20 кг/т офсетной бумаги в клеильном прессе, с помощью мокрого шабера или форсунок«позволяет в широком интервале управлять прочностью, впитывающими и печатными,свойствами бумаги. Без ухудшения прочности в композицию бумаги можно вводить до 35„.о40$ лиственной целлюлозы или до 20».. 22$? минерального наполнителя и, тем самым, существенно улучшить ее печатные свойства. Расход КО от 15 до 25 кг/т коробочного картона "хром-эрзац" заметно повышает его меяслоевую прочность,злагопроч-ность л гесткость, при снижении массы I мг на 3...5/. Указанные преимущества дост;ігаются без существенной перестройки действующих технологических схем и переналадки эксплуатируемого оборудования. Предложен, отработан в лаборатории и проверен з промышленности способ изготовления высококачественных тисненых дублированных обо-
ев на двухслойной склеенной основе, в качестве связующего использующий лигнокарбамидные олигомеры. Высокая эффективность модифицированных КО в улучшении качества НШ проявилась в процессах переработки бумаги и картона в полиграфическую продукцію, где, без каких-либо затруднений, удалось заметно поднять производительность оборудования и качество печати. На продаояешше в выполненной работе новые технические решения получено 8 авторских свидетельств на изобретения.
Реализация работы в промышленности. Технологии, разработанные на основе выполненных исследований, испытаны на раде фабрик. Производство офсетной бумаги с поверхностной обработкой в клеильном прессе КО, модифицированными эпихлоргидрином и диэтиленглпколем ИЩ крахмалом, осуществлялось в условиях Советского ЦБЗ, а производство коробочного картона марки "хром-эрзац" с КО, шдафицированными нат-рий-КЩ, - на Клайпедском ЦКК. Тисненые дублированные обои изготавливались о КО, модифицированными сульфатным лигнином, Гомельским БИХЗ.
В ходе опытно-промышленных испытаний разработок подтвердилась их технологичность и экономичность. Последняя достигается за счет повышения качества, экономии целлюлозы, дорогостоящего крахмала, натрий-КМЦ и канифольного клея.
Результаты работы внедрены на Советском ЦБЗ с фактическим экономическим эффектом 90 рублей на I тонну бумаги в ценах 1989 г. Рекомендованы для широкого внедрения на других предприятиях.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на международных научных конференциях (5 докладов), на всесоюзных научно-технических конференциях и семинарах (10 докладов), ежегодных научно-технических конференциях МИТИ (10 докладов), а также на предприятиях в учебных и отраслевых научно-исследовательских институтах.
публикация работы. По«вопросам, относящимся к теме диссертации опубликовано 45 научных трудов, получено 8 авторских свидетельств на изобретения.
Объем и структура диссертации. Объем диссертации 382 с, из них 242 с. машинописного текста, 34 таблицы, 73 рис. и 73 с. приложений. Диссертация состоит из введения, 8 глав, общих выводов и списка литературы из 349 наименований н? 28 с.