Картон для плоских шарів гофрованого картону

Картон для плоских шарів гофрованого картону, що являє собою волокнистий матеріал, що містить макулатур у і хіміко-термомеханічну масу, 3 35204 виробництва паперу для гофрування в напрямку підвищення його жорсткості. З викладеного виходить, що картон для плоских шарів повинен бути більш жорстким, але одночасно повинен мати високий опір розтягненню. Цим вимогам задовольняє відомий картон, у якого покривний шар складається із сульфатної целюлози нормального виходу, а основні шари (або шар) - з напівцелюлози [Б.В. Кононов, Г.Е. Ландау, Е.М. Погребов. Гофрированный картон. М: Лесная промышленность. - 1971. - 192с.]. Відомий картон виготовляється на плоскосіткових картоноробних машинах із двома напірними ящиками або на круглосіткових багатоциліндрових машинах з роздільною підготовкою й подачею двох потоків маси, що значно ускладнює технологію. У композицію відомого картону входять тільки первинні волокнисті напівфабрикати, що здорожує виробництво. Відомий двошаровий картон для плоских шарів гофрованого картону з поліпшеними механічними властивостями, що містить в основному шарі полісульфідну целюлозу з виходом 56-57% та ступенем млива до 20°ШР (Шоппер-Ріглера), а в поверхневому шарі ту саму целюлозу з виходом 5253% і ступенем млива до 30°ШР, за умови, що кожний шар проклеєний каніфольним клеєм [А. с. СССР №508574, МПК D21H5/14, заявл. 15.07.74, опубл. 30.03.76]. Відомий картон має поряд з високим опором продавлюванню велику жорсткість. Та незважаючи на це, виготовлення такого картону не завжди економічно доцільне, оскільки він виготовлений повністю з первинних напівфабрикатів (так званий крафт-лайнер). За умов зрослого дефіциту деревинної сировини хвойних порід у виробництві картону для плоских шарів го фрованого картону збільшується використання напівфабрикатів із листяних порід деревини. Відомий картон для плоских шарів гофрованого картону, що складається з поверхневого та основного шарів. Основний його шар містить 75-85% довговолокнистої фракції сульфатної небіленої целюлози з виходом 50-60% та ступенем млива 18-35°ШР і 15-25% довговолокнистої фракції листяної напівцелюлози із середньою довжиною волокна 1,10-1,25мм та ступенем млива 2025°ШР, а поверхневий шар містить коротковолокнисту фракцію сульфатної небіленої целюлози з виходом 50-60% та ступенем млива 28-35°ШР [А.с. СССР №1490208, МПК D21H1/02, заявл. 08.01.87, опубл. 30.06.89]. Згаданий картон для плоских шарів гофрованого картону має необхідну жорсткість, якої досягають за рахунок використання в основному шарі картону довговолокнистої фракції первинних волокнистих напівфабрикатів. Зовнішній вигляд картону також поліпшений за рахунок використання у поверхневому шарі коротковолокнистої сульфатної целюлози. Але при цьому для виготовлення відомого картону для плоских шарів гофрованого картону необхідне фракціонування волокнистих напівфабрикатів, а це вимагає додаткового обладнання та ускладнює технологічну схему. Відомий картон для плоских шарів гофрованого картону [А.с. СССР №598996, МПК D21Н1/02, заявл 23.08.76, опубл. 25.03.78], поверхневий шар 4 якого містить хвойну сульфатн у небілену целюлозу з виходом 48-50% та каніфольний клей, а основний шар містить 19,80-19,84% хвойної сульфатної небіленої целюлози з виходом 60-62% і 0,160,20% каніфольного клею. Відомий картон має достатні показники міцності завдяки вмісту в його композиції довговолокнистої хвойної суль фатної небіленої целюлози. Довгі волокна хвойної сульфатної небіленої целюлози при формуванні відомого картону виконують роль каркасоутворювальних елементів, а більш короткі волокна березової сульфатної напівцелюлози заповнюють проміжки між ними як свого роду наповнювачі. Через це відомий картон має достатню міцність і велику жорсткість. Але висока вартість первинних напівфабрикатів у складі його композиції значно збільшує вартість готового картону. Відомий двошаровий картон для плоских шарів гофрованого картону [А. с. СССР №566897, кл D21H1/00, D21H 5/00, 1977], поверхневий шар якого містить проклеєні каніфольним клеєм волокна целюлози сульфатної з хвойних порід деревини, а основний шар містить проклеєні каніфольним клеєм волокна бісульфітної напівцелюлози та макулатури. До основного шару картону введений алюмінат натрію й тальк. Тальк є наповнювачем, що здешевлює картон, а алюмінат натрію збільшує термостійкість і довговічність картону. Відомий картон має у поверхневому шарі волокна целюлози сульфатної небіленої із ступенем млива 30°ШР. Такий ступінь млива не дозволяє повністю використовува ти потенційну міцність сульфатної небіленої целюлози із хвойних порід деревини. З метою досягнення необхідних показників міцності при виготовленні відомого картону до основного його шару поряд з макулатурою введені первинні напівфабрикати. Використання ж у композиції картону великої кількості первинних напівфабрикатів призводить до збільшення його вартості. Відомий картон для плоских шарів гофрованого картону з високим вмістом макулатури [Мороз В.Н. Использование макулатуры в производстве тароупаковочных видов картона: Обзорн. информ. - М.: ВНИПИЭИлеспром, 1988. - 44с. - (Целлюлоза, бумага, картон]. Відомий картон виготовляється з 30% целюлози небіленої сульфатної з хвойних порід деревини марки НС-2 та 70% макулатури. Відомий картон виготовляють на картоноробній машині, яка оснащена вакуумформерами. Приготування маси для кожного шару згаданого картону провадять окремим потоком. Відомий картон складається з трьох шарів: поверхневого, середнього і нижнього та має такий розподіл напівфабрикатів у шарах та за масою 1м 2: поверхневий шар: целюлоза небілена сульфатна з хвойних порід деревини марки НС-2 масою шару площею 1м 2 90г; середній шар: макулатура марок МС-3, МС-7, МС-11 масою шару площею 1м 2 120г; нижній шар: макулатура марок МС-4, МС-5, МС-6 масою шару площею 1м 2 90г. Міцність на злом під час подвійних перегинів, вбирність води під час однобічного змочування (визначена методом Кобб), руйнівне зусилля під 5 35204 час стиснення кільця (RCT) відомого картону відповідають вимогам ГОСТ 7420 для марки К-3. Але при цьому абсолютного опору продавлюванню досягти не завжди вдається. Таким чином, незважаючи на те, що відомий картон має велику масу (маса картону площею 1м 2 300г), картон може бути використаним для виробництва гофрованого картону, призначеного для виготовлення жорсткісної тари, для якої визначальним показником є не опір продавлюванню, а опір стисканню вздовж гофрів, тобто тари для продукції, що не здатна сприймати навантаження штабеля. Відомий картон містить у поверхневому шарі сульфатн у небілену целюлозу з хвойних порід деревини зі ступенем млива 30°ШР. Такий ступінь млива дозволяє отримувати картон із досить рівною поверхнею та високими значеннями показників руйнівного зусилля під час стиснення кільця (RCT) у поперечному напрямі. Але з таким ступенем млива повною мірою не використовується міцність сульфатної небіленої целюлози. У середньому шарі відомий картон містить макулатур у зі ступенем млива 40°ШР, у нижньому - зі ступенем млива 32°ШР. Такий ступінь розробки макулатурних волокон не забезпечує необхідної міцності. Недостатня міцність згаданого картону компенсує підвищена маса 1м 2 картону, що дорівнює 300г, а більше значення маси 1м 2 картону вимагає збільшення витрат напівфабрикатів для його виготовлення. Відомий картон для плоских шарів гофрованого картону [патент України №51407, МПК D21Н11/02,D21H11/14, заявл. 14.03.2002, опубл. 15.11.2002]. Відомий картон складається з поверхневого шару, який містить розмелені та проклеєні волокна целюлози небіленої сульфатної з хвойних порід деревини, середнього шару, що містить розмелені волокна макулатури, і нижнього шару, який містить розмелені та проклеєні волокна макулатури. При цьому у поверхневому шарі відомий картон містить волокна целюлози небіленої сульфатної з хвойних порід деревини, що розмелені до 4350°ШР, у середньому шарі містить волокна макулатури, розмелені до ступеня млива 43-50°ШР, у нижньому шарі містить волокна макулатури, розмелені до ступеня млива 43-50°ШР, і за середньою довжиною не менші 60дг. Відомий картон у поверхневому і нижньому шарах містить волокна, проклеєні крохмальним клеєм. Ме ханічну міцність тришарового картону більшою мірою визначає міцність поверхневого та нижнього шарів, меншою мірою - середнього. У поверхневому шарі відомий містить розмелені до ступеня млива 43-50°ШР волокна целюлози сульфатної небіленої з хвойних порід деревини, що є одним з найбільш довговолокнистих напівфабрикатів. Високий ступінь млива такої целюлози призводить до збільшення питомої поверхні целюлози та її міцності. Але такий ступінь млива потребує значної витрати електроенергії на розмелювання. Відомий картон містить у нижньому шарі розмелені до ступеня млива 43-50°ШР волокна макулатури. Такий ступінь млива обумовлює достатньо велику питому поверхню волокон, що 6 сприяє підвищенню міцності картону. Але при цьому технологія виготовлення відомого картону складна. Відомий картон для плоских шарів гофрованого картону [патент РФ №2233929, МПК D21F11/12, D21H27/10, D21H27/30, заявл. 29.07.2003, опубл. 10.08.2004]. Відомий картон - також тришаровий. При цьому верхній волокнистий шар містить 100мас. % макулатури зі ступенем млива 5055°ШР, середній шар містить 40-60мас. % напівфабрикату високого виходу хімікотермомеханічної деревної маси зі ступенем млива 40-50°ШР і 40-60мас. % макулатури зі ступенем млива 50-55°ШР, нижній шар містить 25-35мас. % хіміко-термомеханічної деревної маси зі ступенем млива 40-50°ШР і 65-75мас. % макулатури. При цьому відомий картон у своєму складі містить хіміко-термомеханічну деревну масу, отриману шляхом хімічної обробки деревних трісок розчином їдкого натру у дві стадії з одночасним пропарюванням у шнековому апараті. Відомий картон має необхідну жорсткість, однак технологія його виготовлення складна. Відомий волокнистий матеріал узятий нами за найближчий аналог як найбільш близький за призначенням і за технічною сутністю. До складу волокнистого матеріалу - найближчого аналога входять як первинні, так і вторинні напівфабрикати, ступінь розробки яких дозволяє отримати волокнистий матеріал з достатньою жорсткістю. Але при цьому напівфабрикати мають високий ступінь млива, що вимагає підвищеної витрати енергії на розмелювання, що ускладнює й здорожує процес виготовлення. Крім того, процес виготовлення хіміко-термомеханічної маси для виготовлення відомого волокнистого матеріалу досить складний і не забезпечує отримання волокна необхідної структури. Завданням корисної моделі є отримання картону для плоских шарів гофрованого картону з необхідним комплексом фізико-механічних показників за умови спрощення способу його виготовлення. Поставлене завдання вирішується тим, що в картоні для плоских шарів гофрованого картону, який являє собою волокнистий матеріал, що містить макулатуру й хіміко-термомеханічну масу, відповідно до корисної моделі як хімікотермомеханічну масу волокнистий матеріал містить хіміко-термомеханічну масу зі ступенем млива 20-30°ШР, що отримана шляхом одностадійної хімічної обробки деревних трісок розчином їдкого натру з одночасною термогідролітичною обробкою в дефібраторі, а макулатуру містить зі ступенем млива 30-35°ШР за такого співвідношення зазначених компонентів, мас. %: макулатура 60-90 хіміко-термомеханічна маса 10-40. Картон для плоских шарів го фрованого картону містить у своєму складі хіміко-термомеханічну масу, що отримана шляхом одностадійної хімічної обробки деревних трісок розчином їдкого натру з одночасною термогідролітичною обробкою в дефібраторі. 7 35204 Зазначена хіміко-термомеханічна маса має найбільш рівномірне за своєю довжиною волокно, з мінімальною кількістю надмірно довгих волокон та укорочених уламків волокон. Корисна модель ілюструється такими прикладами. Приклад 1. Картон для плоских шарів гофрованого картону виготовляють традиційним способом у лабораторних умовах з 80мас. % макулатури марок МС-5Б, МС-6Б, МС-7Б за ДСТУ 3500-97 і 20мас. % хіміко-термомеханічної маси, відібраної на ВАТ «Луцький картонно-руберойдовий комбінат». При цьому відібрана хіміко-термомеханічна маса отримана шляхом одностадійної хімічної обробки деревних трісок розчином їдкого натру з одночасною термогідролітичною обробкою в дефібраторі. Відбір маси здійснюють після її гарячого розмелювання в рафінерах. Хімікотермомеханічну масу приготовляють для використання в композиції картону у такий спосіб: за масової частки волокна в суспензії 4% піддають розмелюванню на дисковому млині "Sprout-Waldron 42-31" до ступеня млива 20°ШР. Макулатурну масу приготовляють у такий спосіб: макулатуру розбивають у лабораторному гідророзбивачі, розмелюють у лабораторному дисковому млині ЛДМ-25 за масової частки волокна в суспензії 3% до ступеня млива 35°ШР. Складають композицію картону з 80мас. % макулатурної маси і 20мас. % хіміко-термомеханічної маси, перемішують і з отриманої волокнистої маси виготовляють традиційним способом одношарові лабораторні зразки картону для плоских шарів гофрованого картону масою 1м 2 150г. Виготовлені зразки піддають фізикомеханічним випробуванням за нормативнотехнічною документацією, що прийнята в целюлозно-паперовій промисловості. Отримані дані випробувань зразків представлені в таблиці 1. Приклад 2. Картон виготовляють у лабораторних умовах аналогічно прикладу 1, однак співвідношення компонентів при цьому складає, мас. %: макулатура 60, хіміко-термомеханічна маса 40. Приклад 3. Картон виготовляють аналогічно прикладу 1, однак при цьому хімікотермомеханічну масу розмелюють до ступеня млива 30°ШР. Приклад 4. Картон виготовляють у виробничих умовах ВАТ «Луцький картонно-руберойдовий комбінат» з 70мас. % макулатури і 30мас. % хімікотермомеханічної маси у такий спосіб. Хіміко-термомеханічну масу приготовляють шляхом одностадійної хімічної обробки деревних трісок розчином їдкого натру з одночасною термогідролітичною обробкою в дефібраторі. Для чого суміш трісок із хвойних і листяних порід деревини з рубальної машини направляють на вібраційну сортувалку. Відсортовані тріски накопичують у бункері трісок, потім пневмотранспортом через циклон подають у витратний бункер дефібратора. 8 З витратного бункера тріски подають у прийомну воронку шнека-живильника. У шнеку тріски стискуються в пробку, що безупинно просувається та має достатню міцність, щоб протистояти тиску пари в пропарювальній камері. Стислі тріски надходять у пропарювальну камеру дефібратора. Туди ж з робочого бака подають розчин їдкого натру концентрацією 50г/л з витратою 4% від маси абсолютно сухи х трісок. Термогідролітичну обробку здійснюють насиченою парою за тиску 12атм. При цьому температура в пропарювальній камері становить 160°С. Обробку трісок здійснюють протягом 5хв., при цьому гідромодуль становить 1:1. Пропарені тріски подають у розмелювальну камеру дефібратора, де вони розмелюються між двома дисками, один із яких нерухомий, інший обертовий. При цьому в розмелювальній камері дефібратора розмелювання здійснюють за тієї ж температури, за якої здійснювалось пропарювання трісок. Розмелені тріски після дефібратора розбавляють зворотною водою і подають для двоступеневого розмелювання на рафінери (так зване «гаряче» розмелювання). Отриману волокнисту масу спрямовують у басейн маси. Розмелену масу згущають і піддають додатковому розмелюванню на дискових млинах за звичайної температури до ступеня млива 20°ШР. Розмелену масу спрямовують у композиційний басейн. Розпуск макулатури здійснюють у гідророзбивачі ГРВм-05. Розпущену масу очи щають, сортують, розмелюють у дискових млинах МД-31 до ступеня млива 45°ШР. Приготовлену в такий спосіб макулатурну масу направляють у композиційний басейн. У композиційному басейні складають композицію картону за вищевказаного співвідношення волокнистих компонентів, здійснюють перемішування маси й після додаткового очищення направляють її на плоскосіткову картоноробну машину фірми "Fampa". Відливання, пресування, сушіння, каландрування картону здійснюють традиційним способом. Приклад 5. Картон виготовляють у виробничих умовах аналогічно прикладу 4, однак при цьому використовують таке співвідношення компонентів, мас. %: 60 макулатури і 40 хіміко-термомеханічної маси. Приклад 6 (аналог). Картон виготовляють у лабораторних умовах тришаровим, при цьому верхній волокнистий шар виготовляють зі 100мас. % макулатури зі ступенем млива 50°ШР, середній шар - з 60мас. % напівфабрикату високого виходу - хіміко-термомеханічної деревної маси зі ступенем млива 50°ШР і 40мас.% макулатури зі ступенем млива 55°ШР, нижній шар - з 25мас. % хімікотермомеханічної деревної маси зі ступенем млива 50°ШР і 75мас. % макулатури. При цьому використовують хіміко-термомеханічну деревну масу, що отримана шляхом хімічної обробки деревних трісок розчином їдкого натру у дві стадії з одночасним пропарюванням у шнековому апараті. 9 35204 10 Таблиця 1 Найменування показника 1 Співвідношення, мас. % макулатура : хіміко- 80:20 термомеханічна маса Ступінь млива, °ШР Макулатури 35 хіміко-термомеханічної маси 20 Маса картону для плоских шарів гофрова150 ного картону площею 1м 2, г Абсолютний опір продавлюванню, кПа 210 Руйнівне зусилля під час стиснення кільця в 180 поперечному напрямку, Н Приклад 13. З картону для плоских шарів гофрованого картону, виго товленого за прикладом 4, та паперу для гофрування виготовляють тришаровий гофрований картон. Виготовлені зразки піддають фізико-механічним випробуванням за нормативно-технічною документацією, що прийнята в целюлозно-паперовій промисловості. 2 Значення показника Приклади 3 4 5 6(аналог) 60:40 80:20 70:30 60:40 70:30 35 20 35 30 45 20 35 20 55 50 150 150 150 150 150 200 314 235 220 280 170 230 240 200 150 Отримані дані випробувань зразків представлені в таблиці 3. Приклад 14. З картону для плоских шарів гофрованого картону, виго товленого за прикладом 5, та паперу для гофрування виготовляють тришаровий гофрований картон. Таблиця 3 Значення показника Приклади Найменування показника 13 0,60 4,0 Картон для плоских шарів го фрованого картону, до складу якого входить менше 10мас. % зазначеної хіміко-термомеханічної маси, не має достатньої жорсткості. За умови, що ступінь млива хіміко-термомеханічної маси складає менш 20°ШР, картон для плоских шарів го фрованого картону не має необхідної міцності, більша ж за 30°ШР ступінь млива хіміко-термомеханічної маси недоцільна, тому що потребує підвищеної витрати енергії на розмелювання. Картон для плоских шарів го фрованого картону, до складу якого входить більше 40мас. % хімі Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 14 0,63 3,6 10,0 Опір продавлюванню (абс), МПа Опір торцевому стисненню вздовж гофрів, кН/м Питомий опір розриву за прикладення руйнівного зусилля вздовж гофрів, кН/м 10,5 ко-термомеханічної маси, хоча й має достатню жорсткість, але його міцність зменшується. Запропонований за корисною моделлю картон для плоских шарів гофрованого картону має необхідні показники жорсткості та міцності, навіть за умови виготовлення його одношаровим. Гофрований картон, виготовлений з використанням картону для плоских шарів гофрованого картону за корисною моделлю, має необхідний комплекс фізико-механічних показників. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601