Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в целлюлозно-бумажной промышленности для производства гофрированного картона применяются такие вещества, как крахмальный клей для склеивания слоев гофрокартона, катионный крахмал, используемый для проклейки в массе. Это высокомолекулярные вещества, обладающие хорошей когезией и отличными адгезионными свойствами к целлюлозно-бумажным материалам. Но, при этом, обладающие рядом специфических свойств, которые привносят свои трудности в процесс производства картонной и бумажной тары. Например, способность к биодеструкции крахмального клея и токсичность катионного крахмала с повышенным содержанием азота.
Вещества со схожими адгезионными свойствами можно получить, используя плазмохимическую обработку древесины, при которой плазма создается электронным пучком при пониженном давлении. В результате воздействия электронно-пучковой плазмы (ЭПП) снижается степень полимеризации компонентов древесины, возрастает количество активных карбоксильных и карбонильных групп. В результате образуется продукт, обладающий адгезионными свойствами, а также имеющий сродство к целлюлозно-бумажным материалам.
Плазмохимическая обработка является физическим способом деструкции древесины, базирующемся на использовании современных технологий. В отличие от традиционных химических, она не требует применения агрессивных реагентов и высоких температур и может быть классифицирована как безреагентная, так как установлено, что одним из наиболее эффективных плазмообразующих газов является водяной пар. Установка для обработки ЭПП не требует дополнительной радиационной защиты, так как конструкция позволяет работать с электронными пучками низких энергий.
Сырьем для обработки плазмохимическим методом могут быть опилки, древесная пыль, стружка и другие древесные отходы, которые используются в настоящее время, в основном как топливо.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобразования России в рамках Российской научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (грант № 07.01.002, 2003-2004 гг.) и в рамках программы поддержки научно-исследовательских работ аспирантов высших учебных заведений (грант № А03-3.21-459, 2004 г.); при поддержке РФФИ и администрации Архангельской области (грант № 05-03-97507, 2005 г.).
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является исследование адгезионных свойств деструктированной плазмохимическим методом древесины для последующего использования в технологии целлюлозно-бумажных материалов.
Для реализации данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
установить возможность использования плазмохимического метода обработки древесины для получения клеящих веществ;
-
определить состав клеящих веществ, полученных из древесины плазмохимическим методом;
РОС. НАЦИОНАЛ. ,1, БИБЛИОТЕКА СПет^бург , ' 1_ ОЭ Щ?ж№л
-
развить и экспериментально обосновать метод оценки прочности клеевых соединений целлюлозно-бумажных материалов;
-
оценить эффективность применения в производстве гофрированного картона веществ, полученных из древесины плазмохимическим методом, с крахма-лосодержащими продуктами, применяемыми в настоящее время в целлюлозно-бумажной промышленности.
Научная новизна. Впервые установлена возможность использования в качестве связующего в технологии гофрокартона веществ, полученных из древесины с помощью электронно-пучковой плазмы. Показано, что клеящими свойствами обладают частично деструктированные полисахариды.
Предложен механизм процесса размола целлюлозы в присутствии добавок, полученных из осиновой древесины плазмохимическим методом.
Усовершенствован метод оценки прочности клеевых соединений, учитывающий особенности целлюлозно-бумажных материалов.
Практическая ценность. Вещество, полученное из древесины плазмохимическим методом, по эффективности и адгезионным свойствам не уступает крахма-лосодержащим продуктам и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве связующего в технологии гофрированного картона и бумаги, а так же в качестве добавки, ускоряющей размол бумажной массы.
Методика определения прочности клеевых соединений, предназначенная для различных видов клеев и бумаг, позволяет определить оптимальный расход клея.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на Международном форуме по проблемам науки, техники и образования» (Москва 2001 г.); на 3-ей международной научно-технической конференции «Создание конкурентоспособного оборудования и технологий для изготовления бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистого сырья», Караваево-Правдинский, 2002 г., международной конференции «Экология Северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения» в г. Архангельске, 2002 г., а также докладывались на научно-технических конференциях Архангельского государственного технического университета в 2003-2004 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части, общих выводов, списка использованных источников. Содержание работы изложено на 127 страницах, включая 58 рисунков и 9 таблиц, библиография содержит 119 наименований.
