Спосіб виготовлення паперу для гофрування

Способ изготовления бумаги для гофрирова ния, включающий подготовку волокнистой суспензии из вторичного волокна, формование бумажного полотна и его сушку, обработку поверхности бумаги модифицированным крахмальным клеем с последующей ее сушкой, отличающийся тем, что бумажное полотно формуют по меньшей мере из шести элементарных слоев, а в качестве модифицированного крахмального клея используют продукт взаимодействия крахмала с амилолитическим ферментом и окислителем с массовой долей сухих веществ 50-70 г/л и вязкостью 11 - 15с Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, а точнее к способу изготовления бумаги для гофрирования, применяемой в качестве волнистого слоя при изготовлении гофрированного картона Наиболее эффективно заявляемое изобретение может быть использовано при изготовлении бумаги для гофрирования из 100% вторичного волокна /макулатуры/ Известно, что бумага для гофрирования в значительной степени определяет прочность гофрокартона она обеспечивает требуемое сопротивление плоскостному и торцевому сжатию, изгибу, несущую способность и четкость ящиков из гофрированного картона, поэтому основное значение для бумаги для гофрирования имеет, прежде всего, прочность при сжатии и жесткость при изгибе, которые необходимы ей также при формовании гофров, т к бумага при этом испытывает высокие напряжения на разрыв /растяжение/ и на изгиб На гофроагрегате бумага теряет до 40% жесткости на изгиб в машинном направлении, и до 20% - в поперечном, поэтому бумагу для гофрирования изготовляют с большим запасом прочности и жесткости Однако бумага должна иметь и достаточную прочность на излом, т е , она должна быть и пластичной, что необходимо при переработке ее на гофроагрегате Для достижения требуемых потребительских свойств в мировой практике бумагу для гофрирования обычно изготовляют из нейтральносульфитной полуцеллюлозы из лиственных пород древесины и макулатуры тех марок, которые предусматривают в основном бывшие в употреблении ящики из гофрированного картона и его обрезки В настоящее время бумагу для гофрирования изготовляют преимущественно из композиции, содержащей 65% полуцеллюлозы и 35% макулатурной массы из гофрированной тары Известно также применение для изготовления бумаги для гофрирования сульфатной и сульфитной небеленых видов целлюлозы, древесной массы смешанной макулатуры, отходов сортирования /Влияние свойств бумаги для гофрирования на прочность гофрокартона Rrz pap, 1988 г, 44, №12, с 455-456/ Известна, например бумага для гофрирования, описанная в а с НЕБ №40251, кп МКИ D 21 Н 5/14, оп 28 11 86г, которую изготовляют из 1 15% небеленой сульфатной хвойной целлюлозы, 20 - 39% макулатуры и 60 - 75% полуцеллюлозы Требуемые прочностные показатели бумаги для гофрирования могут быть достигнуты только при использовании макулатуры из сульфатной целлюлозы, содержащей длинные волокна Требования к экономии энергии и охране окружающей среды с начала 70-х годов способствовали увеличению содержания макулатуры при производстве различных видов бумаги и картона, в т ч и бумаги для гофрирования В настоящее время в США и странах Западной Европы на раде предприятий бумага для гофрирования вырабатывается из О (О 1 о ю 50726 100% использованной гофрированной тары В фатной целлюлозы из хвойной древесины, 20 странах ЕЭС доля вторичного волокна в компози60% нейтральной сульфитной полуцеллюлозы из ции бумаги для гофрирования составляет в средбука, 20 - 40% макулатуры, 0,5 - 3,0 лигносульфонем -60%, в Японии - 30% /Обзорная информаната, 0,5% канифольного клея и 2,5% сульфата ция "Целлюлоза, бумага, картон", выпуск 8 Наалюминия /автсв НРБ № 39412, кл МКИ D правления развития производства бумаги для 21Н1/14, оп 27 06 86г/ Повышение прочностных гофрирования, с 2-5/ показателей известной бумаги достигается значительным содержанием в ней свежих волокнистых Однако фракционный состав вторичных волополуфабрикатов, а также содержанием лигнокон весьма неравномерный и макулатурная масса сульфоната, который является эффективной упсодержит обычно от 20 до 50% мелкого волокна, рочняющей добавкой Однако лигносульфонат что создает серьезные затруднения при получемалоэффективен для бумаг, в композицию котонии продукции требуемого качества с ее применерых входит 70 - 100% макулатуры, т к увеличивая ние Известно, например, что с ростом содержажесткость бумаги, снижает сопротивление излому ния макулатуры в композиции бумаги для гофрирования от 0 до 60% прочность на изгиб снижаетИзвестим способы изготовления бумаги для ся до 40%, прочность на разрыв до 80% и гофрирования, в т ч и с высоким содержанием удлинение - до 70% от величины без использовамакулатуры, в которых повышение жесткости досния макулатуры /Тачари Сатоси «Качество буматигается за счет использования черных щелоков ги» - основы для производства гофрокартона Черным щелоком обрабатывают бумажную массу Pulp , Paper mak and Convert, 1984, 27, №11, с 51 /авт ев СССР № 477209 D 21 F 11 /12, оп 13 10 75 55 г/ или пропитывают готовую бумагу /пат США 18305435, D 21 Н 3/10 оп 1967 г пат США № Исходя из общей тенденции увеличения ис4191610, D 21 Н 3/18, оп 1980г/ При использовапользования вторичного волокна, количество мании верных щелоков в значительной степени покулатуры, содержащей измельченные и укороченвышается жесткость бумаги для гофрирования, ные в результате неоднократного размола волокоднако при этом снижается ее сопротивление изна, будет также возрастать лому, что снижает качество бумаги Кроме того, При изготовления бумаги для гофрирования с ухудшаются показатели разрывной длины, воздутребуемыми потребительскими свойствами с исхопроницаемость и впитываемость /Улучшение пользованием в композиции увеличенного количепрочностных свойств бумага для гофрирования за ства макулатуры отделяют мелкую фракцию пусчет использования черного щелока на клеильном тем фракционирования, что улучшает обезвожипрессе, 'WFR" 1987г, № 7, с 311/ Применение вание и увеличивает прочность полученной бумачерных щелоков для обработки бумаги требует ги Например, при содержании в композиции предварительной их обработки или введения плабумаги до 100% макулатуры для повышения стификаторов, что удорожает процесс изготовлепрочности свойств бумаги путем фракционирования бумаги, а при использовании их для обработния из макулатурной массы выводят не менее ки бумажной массы ведет к загрязнению сточных 30% коротковолокнистой фракции При этом досвод тигается увеличение прочности на 25 - 30%, что не решает вопроса получения бумаги для гофриИзвестно применение для повышения жесткорования с увеличенным содержанием смешанной сти бумаги и других прочностных показателей ламакулатуры Фракционирование макулатурной тексов, однако для этой цели могут быть испольмассы связано также с поваленным расходом зованы латексы с высоким содержанием стирола энергии /Г М Богомол и др "Бумага для гофриро/Д М Флятте «Свойства бумаги», Из-во «Лесная вания с высоким содержанием макулатуры" Сборпромышленность", Москва, 1976г, с 403 - 404/ ник трудов УкрНИИБ "Совершенствование техноЛатексы имеют склонность к коагуляции, что явлогии и оборудования по переработке макулатуляется причиной забивания сеток и сукон, поэтому ры", с 22-29/ в чистом виде они практически не используются Наиболее перспективным способом получеИзвестна бумага для гофрирования, которую ния бумаги для гофрирования с использованием изготовляют из волокнистой массы, содержащей макулатуры является применение упрочняющих до 100% макулатуры, и проклеивающего вещестдобавок в качестве которых используют различва, состоящего из катанной фенолформальдегидные химические реагенты, полимеры природного ной смолы и дивинилметилметакрилатного латекпроисхождения, а также отходы целлюлозноса синтетического каучука в количестве 8 - 7 бумажного производства Введение упрочняющих 16,7% и 0,2 - 0,7% соответственно /автсв СССР добавок в бумагу увеличивает силы связи между № 475436, кл D 21F 11/12, оп 24 07 73г/Примеволокнами, в результате чего повышаются прочняемое в известной бумаге проклеиващее вещености характеристики бумаги и ее жесткость Доство дает сравнительно невысокий прирост прочбавки вводят в бумагу на различных стадиях ее ностных показателей сопротивление продавлиизготовления в бумажную массу, наносят на пованию возрастает на 22%, а плоскостному сжатию верхность бумаги на клеильном прессе, напылена 15% нием или пропиткой Причем добавки применяютИзвестен способ изготовления бумаги для ся как в чистом виде, так и в смеси гофрирования из бумажной массы, содержащей 50 - 99% вторичного волокна, 1 - 50% целлюлозы Известна бумага для гофрирования и верхнеили полуцеллюлозы и 0,5 - 5,0% смеси, включаюго слоя гофрированного картона с повышенными щей модифицированный крахмал, фенолформеханическими свойствами, которую изготовляет мальдегидную смолу и гидролизованный полиакиз массы, содержащей 10 - 70% небеленой суль рилонитрил /ПАН/, взятие в соотношении 20 - 90 0 , 5 - 6 0 5-40/автсв НРБ 38736, D 21 Н 1/10, оп 28 06 86г / При высоком содержании в известной бумаге вторичных волокон достигаются улучшенные прочностные и жесткостные свойства, и, кроме того, обеспечиваются условия для лучшего формования бумажного полотна путем двухслойного отлива Описанная бумага содержит, однако и достаточно высокое количество целлюлозы или полуцеллюлозы, а улучшение показателей бумаги достигается за счет сравнительно высокого содержания химических реагентов, кроме того, использование их путем введения в бумажную массу ведет к загрязнению сточных вод Известно, что увеличение показателя жесткости бумаги для гофрирования и ее прочностных показателей может быть достигнуто также за счет обработки ее поверхности некоторыми химикатами /модифицированными крахмалами, лигносульфонатами, силикатом натрия и др/, что является важным направлением в улучшении качества бумаги-основы для гофрирования и одним из путей увеличения содержания макулатуры в ее композиции, при этом практически исключается попадание химических реагентов в сточные воды Однако, только поверхностной обработкой бумаги трудно решить вопрос изготовления бумаги для гофрирования с содержанием макулатурного волокна до 100% Для поверхностной обработки, кроме того, требуется клеильный пресс, дополнительная сушка обработанного химикатами полотна, а также химические реагенты с необходимыми упрочняющими свойствами, высокой проникающей способностью или с хорошими пленкообразующими свойствами и их достаточный нанос на поверхность бумаги Общим из путей повышения качества бумаги для гофрирования при увеличении в ее композиции макулатуры является изготовление ее из двух и более слоев Двухслойное формование, например, повышает прочность бумаги при растяжении, сопротивление продавливанию и расслаиванию, что позволяет без ухудшения показателей качества бумаги либо уменьшить степень помола массы, либо увеличить долю макулатуры в композиции бумаги, при этом можно варьировать композицию и степень помола отдельно нижнего и покровного слоев /Совершенствование технологии бумаги для гофрирования, Zellstoff und Papier, 1988г, 37, № 2, с 70-72/ Известно, что бумажное полотно, составленное из двух слоев, отлитых отдельно и спрессованных в мокром состоянии, значительно прочнее, чем полотно той же толщины, изготовленное отливом одного слоя на обычной машине Это объясняется тем, что волокна в двухслойной бумаге расположены более равномерно, чем в однослойной, благодаря чему двухслойная бумага получается лучшего просвета с более однородными и высокими механическими свойствами по сравнении с однослойной /Ф А Шитов "Технология бумаги и картона", Изд-во "Высшая школа", Москва, 1978г с 319/ При увеличении числа слоев качество формования бумаги улучшается, а величина показате 50726 лей разрушающего усилия и сопротивления продавливанию находится практически в прямой зависимости от количества слоев /Влияние изменяемых значений в мокрой части БДМ на сопротивление сжатию кромки бумаги для гофрирования, Das Papier, 1990 г, № 4, с 215/ Однако при использовании бумажной массы из низкосортной макулатуры получить бумагу для гофрирования высокого качества с достаточной жесткостью, только за счет увеличения числа слоев практически невозможно Для этого необходимо введение значительного количества катионного крахмала в массу или обработка бумажного полотна модифицированным крахмалом, или стабилизированным щелоком от варки целлюлозы /Cuhchi P Влияние первичного и вторичного волокна на характеристики картона для плоских слоев и бумаги для гофрирования Boxboard Containers, 1986, т 94, № 2, с,32-36/ Известен также способ получения в лабораторных условиях двухслойных образцов бумаги для гофрирования из 100% макулатурной массы с использованием двух- и трехкомпонентных смесей полимеров, описанный в ж Zellstoff und Papier, 1985, №6, с 211-214/ Отходы гофрированного картона размалывают в лабораторном ролле до 32°ШР На листоотливном аппарате Рапид Кеттен изготавливают двухслойные образцы бумаги массой 130г/мл2 В бумажную массу вводят двух- или трехкомпонентные смеси в различном соотношении полимеров модифицированный крахмал, гидролизованный полиакрилнитрил /ПАЯ/ и фенолформальдегидная смола в количестве 2% от массы бумаги в соотношении 1 - 5 1 1 - 5 Несмотря на то, что для изготовления бумаги использовали отходы гофрокартона, применение модифицированного крахмала, гидролизованного полиакрил нитрила и фенолформальдегидной смолы в соответствующих двух- и трехкомпонентных смесях увеличивает прочностные и жесткостные свойства бумаги на 10 -30% Известен способ получения упаковочной бумаги с повышенной прочностью, в частности, предназначенной для производства гофрокартона, описанный в патенте Великобритании № 2026571, кл МКИ D 21 Н 5/14, оп 06 02 79г, который включает подготовку несортированной и/или сортированной макулатуры, введение в нее 2 или более % вспомогательного материала, полученного из злаковых и/или высушенных клубнеплодов, и/или корнеплодов, формование из этой массы бумажного полотна, из одного элементарного слоя, его сушку, поверхностную обработку проклеивающим веществом, полученным из злаковых и/или корнеплодов, и/или клубнеплодов с последующей сушкой полученной бумаги Для снижения вязкости крахмального клейстера, полученного из указанных культур, его модифицируют путем добавления персульфата аммония или другого окислителя в количестве 0,5 - 2,0 вес % Проклеивающее вещество может наноситься на поверхность бумажного полотна на клеильном прессе с частичной пропиткой или без пропитки или напыляться на него В проклеивающее вещество входит крахмал, а такие диспергированные или растворенные белки, которые, образуя каркасную структуру, увеличивают силы сцепления с волнами бумаги Содержание макулатуры в бумаге достигает 98% Известный способ взят нами в качестве прототипа, как наиболее близкий к заявляемому Повышение прочности бумаги в известном способе достигается при довольно большом нано2 се проклеивающего вещества /8-13г/м / в зависимости от способа нанесения, при этом в основном увеличивается прочность поверхности, т к проклеивающее вещество обладает недостаточной проникающей способностью В основу изобретения "Способ изготовления бумаги для гофрирования» поставлена задача получения бумаги из 100% вторичного волокна с повышенными прочностными и жесткостными показателями за счет многослойного формования бумажного полотна и его поверхностной обработки модифицированным крахмалом, обладающим высокой проникающей способностью и значительные упрочняющим воздействием на обрабатываемую бумагу Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления бумаги для гофрирования, включающем подготовку волокнистой суспензии из вторичного волокна, формование бумажного полотна и его сушку, обработку поверхности бумаги модифицированным крахмальным клеем с последующей ее сушкой, в соответствии с изобретением бумажное полотно формуют, по меньшей мере, из шести элементарных слоев, а в качестве модифицированного крахмала используют продукт взаимодействия крахмала с амилолитическим ферментом и окислителем с массовой долей сухих веществ в клее 50 - 70г/л и вязкостью 11 - 1 5 с 50726 8 а полученный элементарный слои имеет повышенную плотность, т к разбавление массы способствует также уплотнению слоя Многослойное бумажное полотно имеет лучшую структуру и повышенную плотность Поверхностная обработка многослойной бумаги модифицированным крахмальным клеем, полученным путем обработки крахмала ферментами с последующим окислением, который имеет высокую проникающую способность и упрочняющее воздействие, способствует увеличению межволоконных связей, в результате чего повышаются прочностные и жесткостные показатели бумаги Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами Пример 1 Макулатуру марок МС-4, МС-5, МС-6, содержащую сульфатное волокно, в количестве 50% и макулатуру марок МС-3, МС-7, МС-11 (книжножурнальная, отходы картона) - 50% разбивают в лабораторном гидроразбивателе при массовой концентрации 220г/дм3 в течение 25 мин и размалывают затем на лабораторной дисковой мельнице Спроут-Вальдрон при зазоре 15 и 7 делений до 38°ШР, водоотдача массы составляет 34с В массу вводят 0,5% канифольного клея и сульфат алюминия до рН 4,8 На аппарате Нобль-Вуд изготавливают однослойные лабораторные отливки бумаги для гофрирования массой 125г/м2, которые затем прессуют и сушат Полученные лабораторные образцы бумаги для гофрирования испытывают по стандартным методикам При изготовлении бумаги для гофрирования по предлагаемому способу бумажное полотно формуют не менее, чем из 6 элементарных слоев при низкой /0,5 - 0,20%/ концентрации массы Низкая концентрация способствует более равномерному отливу за счет лучшего диспергирования массы, уменьшения хлопьеобразования, волокна при этом распределены в слое более равномерно, Пример 2 Подготовку массы для изготовления образцов бумаги для гофрирования ведут аналогично примеру 1 На листоотливном аппарате Нобль-Вуд изготавливают трехслойные лабораторные отливки бумаги для гофрирования массой 125г/м2, которые затем прессуют и сушат Полученные лабораторные образцы бумаги для гофрирования испытывают по стандартным методикам Качественные показатели лабораторных образцов бумаги для гофрирования примеров 1-2 приведены в таблице 1 Таблица 1 Примеры Наименование показателя 1 2 3 4 5 6 Масса бумаги площадью 1мг^, г Сопротивление плоскостному сжатию/СМТзо/, Н Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа Удельное сопротивление разрыву, кН/м Сопротивление торцевому сжатию гофрированного образца/ССТ/, кН/м Поверхностная впитываемость /Коббзо/ в среднем по двум сторонам, г Пример 3 Бумагу для гофрирования изготавливают в промышленных условиях Рубежанского картоннотарного комбината из 100% макулатуры /макулатура марок МС-3, МС-7, МС-11 - 4%, макулатура марок МС-4, МС-5, МС-6 - 60%/ Подготовку макулатуры марок МС-3, МС-7, МС-11 ведут на потоке среднего слоя Роспуск макулатуры производят в гидроразбивателе ГРГм-40 при массовой 1 125 178 260 5,5 1,00 30 2 124 230 330 6,9 1,29 32 концентрации 40г/дм Макулатурную массу очищают от посторонних включений на циклоне, вихревых очистителях ОМ-02М, сортирующем гидроразбивателе ГРС-200, шпорных сортировках Отсортированная масса размалывается на дисковых мельницах МДС-24 до 48°ШР Полученную массу подают на 3-й и 4-ый вакуум-формеры для изготовления средних слоев бумаги для гофрирования 50726 Подготовку массы из макулатуры марок МС-4, МС-5, МС-6 производят на потоке нижнего слоя Роспуск макулатуры осуществляют в гидроразбивателе ГРГп-40 при массовой концентрации 3 40г/дм После роспуска макулатурную массу очищают от загрязнения на циклоне, вихревых очистителях ОМ-02м, сортирующем гидроразбивателе ГРС-200, напорных сортировках Для роспуска пучков волокон, диспергирования гидрофобных включений, типографской краски, битумов, латексов и др отсортированную макулатурную массу подвергают тепловой обработке 3 при массовой концентрации 300г/дм и температуре 90 - 95°С в термодисперсионной установке УМ06 Необходимость обработки в термодисперсионной установке макулатурной массы вызвана неизбежным попаданием с мешочной макулатурой и отходами гофрированного картона битума, полиэтилена, влагопрочных клеев и восков, типографской краски Равномерное распределение в массе упомянутых включений способствует более качественному отливу элементарного слоя, а также улучшению внешнего вида бумаги для гофрирования Размол макулатурной массы осуществляют при массовой концентрации 35 - 40г/дм3 на дисковых мельницах МДС-24 до степени помола 38°ШР Подготовленную таким образом массу подают на 1, 2, 5 и 6 вакуум-формеры для изготовления поверхностного и нижнего слоев бумаги для гофрирования Для проклейки массы используют канифольный клей в количестве Бкгл" и сульфат алюминия в количестве 20кгл', для лучшего обезвоживания массы при формовании в нее вводят полиакриламид Бумагу для гофрирования изготавливают на КДМ-28 массой 125г/м2 при скорости 200м/мин Формование бумаги производят на шести формерах Массовую долю волокна в суспензии, поступающей на вакуум-формующие цилиндры, поддерживают в пределах 0,15 - 0,20% Сформованное бумажное полотно подвергают прессованию и сушке Полученная бумага для гофрирования отвечает требованиям ГОСТ 737785 "Бумага для гофрирования" марки Б-3 10 Пример 4 Подготовка макулатурной массы и изготовление бумаги для гофрирования аналогичны примеру 3, но отсутствует канифольная проклейка в массе, а на клеильном прессе осуществляют двухстороннюю проклейку бумаги модифицированным крахмальным клеем Кукурузный крахмал модифицируют путем обработки энзимами (амилосубтилином) и последующего окисления персульфатом аммония Крахмальный клей для двухсторонней поверхностной проклейки на клеильной прессе используют при массовой концентрации 65 3 - 70г/дм и вязкостью при 20°С 11 - 15с Расход 2 крахмального клея составляет 3,75г на 1м бумаги Обработанную модифицированным крахмальным клеем бумагу сушат Бумага для гофрирования отвечает требованиям ГОСТ 7377-85 "Бумага для гофрирования" марки Б-0 Физико-механические показатели бумаги для гофрирования (примеров 3-4) приведены в таблице 2 Анализ данных табл 1 показывает, что увеличение числа слоев с 1 до 3 в образцах бумаги, содержащей 100% макулатуры, увеличивает ее прочность на 25 - 30% При получении же бумаги для гофрирования из 100% макулатуры, состоящей из шести слоев и проклеенной в массе канифольным клеем в промышленных условиях, можно получить бумагу по ГОСТ 73-77-85 марки Б-3 (пример 3, табл 2) Формование бумажного полотна из шести элементарных слоев и поверхностная обработка его модифицированным крахмалом, полученным обработкой энзимами с последующим окислением, дает возможность повысить качественные показатели бумаги в 1,5 - 2,0 раза, причем жесткостные показатели возрастают в большей степени (пример 4) Полученная бумага имеет показатели бумаги Б-0 Таким образом, заявляемый способ позволяет получать бумагу для гофрирования высокого качества из 100% макулатуры Применение такой бумаги для изготовления гофрокартона повышает его прочностные и жесткостные показатели Таблица 2 1 2 3 4 5 6 Наименование показателя Масса бумаги площадью 1м^, г Сопротивление плоскостному сжатию/СМТзо/, Н Удельное сопротивление разрыву в машинном направлении, кН/м Абсолютное сопротивление продавливания, кПа Сопротивление торцевому сжатию гофрированного образца, кН/м Поверхностная впитываемость /Коббзо/ в среднем по двум сторонам, г Пример 3 125 160 5,6 180 0,78 45 Пример 4 126 315 8,2 320 1,49 50 11 50726 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12