Введение к работе
Актуальность темы. Производство тароупаковочных видов бумаги для упаковки пищевых и промышленных товаров является приоритетным направлением в современных экономиках ведущих стран. Как сырье для получения тары, бумага и картон должны обладать высокими показателями механической прочности. Этому критерию отвечают материалы из первичного волокна, но бумажно-картонные материалы из макулатуры по прочности значительно им уступают. Поэтому повышение механической прочности тароупаковочных материалов из макулатурного волокна постоянно было и остается актуальной проблемой. Перспективным путем решения проблемы повышения механической прочности бумаги для гофрирования и картона для плоских слоев гофрированного картона остается создание новых эффективных связующих химических средств и разработка технологий для их рационального применения.
Химические средства, в силу их эффективного действия, при сравнительной простоте применения и высокой экономичности, стали неотъемлемым фактором успешного решения проблемы механической прочности макулатурного тарного картона. Поэтому, научные работы в области получения новых высокоэффективных связующих и технологий их применения для повышения физико-механических свойств тарного картона остаются актуальными. Настоящая диссертационная работа является актуальной, так как посвящена перспективной теме упрочнения тарного картона.
Цель и задачи диссертационного исследования. Цель диссертационного исследования – это получение синтетического катионно-анионного полиакриламидного связующего и применение его для повышения механических свойств тарного картона в сухом состоянии.
Для достижения цели диссертации были поставлены и решены задачи:
1. Дать обоснование химического состава катионно-анионного полиакриламидного связующего.
2. Разработать рецептуру и режим получения синтетического связующего.
3. Испытать режим получения связующего в опытно-промышленных условиях и получить товарные продукты.
4. Исследовать свойства полученного связующего.
5. Исследовать влияния связующего на свойства массы из макулатуры МС-5Б при применении самостоятельно и с катионными функциональными химикатами.
6. Совершенствовать технологию повышения физико-механических свойств тарного картона из макулатуры с применением связующих.
7. Провести опытно-промышленные испытания упрочняющей эффективности связующего в технологии тарного картона из макулатуры.
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые данные:
- впервые проведены исследования по получению синтетического связующего с заданными свойствами на основе мономеров акриламида, диметилдиаллиламмония хлорида и итаконовой кислоты, изучены его свойства и закономерности влияния на качество макулатурной массы и тарного картона;
- установлены пределы значений электрического потенциала связующего, 70-80 мВ, и его катионной потребности, 3-5 мг-экв./л, при рН бумажной массы 6,5-7,5;
- показано, что электрокинетический потенциал массы из вторичного волокна увеличивается, по мере повышения степени помола; удельное увеличение - потенциала при размоле волокна составляет (–)1,63 мВ на 1 0ШР;
- получена зависимость электрокинетического потенциала массы из вторичного волокна от удельного расхода связующего;
- установлено, что лучшее качество подсеточной воды при изготовлении макулатурного тарного картона достигается при содержании в связующем катионных и анионных групп, соответственно, 12 и 2% от общей мольной массы мономеров.;
- показано, что совместное применение в массе из вторичного волокна связующего, фиксатора анионных частиц и сульфата алюминия улучшает обезвоживание бумажной массы, снижает содержание взвешенных частиц и концентрацию крахмала.
Практическая ценность. Для практического использования ценными являются:
- синтетические катионно-анионное полиакриламидные связующие «Ультрарез DS», которые позволяют решать проблему повышения механических свойств тарного картона из макулатуры в сухом состоянии;
- технология применения связующих «Ультрарез DS» для повышения механических свойств тарного картона из макулатуры;
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования обсуждались и получили положительную оценку на научных и научно-технических конференциях «Химические процессы современной технологии ЦБП». С.-Пб., 2010; «Физикохимия растительных полимеров». Архангельск, 2011. «Современное оборудование и технологии изготовления бумажно-картонной продукции из макулатурного сырья. Производство гофрокартона и изготовление тары». Караваево, 2012.
Опытно-промышленные испытания и технико-экономическая оценка. Опытно-промышленные испытания технологии с использованием катионно-анионной полиакриламидной смолы проведены на предприятиях: ЗАО «Ярославская бумага», ООО «Сухонский ЦБК», ООО «Окуловская бумажная фабрика» (акты прилагаются). Испытания подтвердили упрочняющую эффективность связующего «Ультрарез DS», а внедрение технологии ее применения за 2009-2011 г. в ЗАО «Ярославская бумага» дала экономический эффект 14,28 млн. руб. (акт о внедрении прилагается).
Обоснованность и достоверность результатов и выводов. Обоснованность и достоверность результатов работы и выводов по работе базируется на применении в исследованиях современных методов, методик, приборов и оборудования, а также использования общепринятых и стандартных методов проведения экспериментальных работ с обработкой данных методами математической статистики; выполнении необходимого массива исследований; использовании аккредитованных лабораторий и поверенных приборов и оборудования.
Выводы по диссертации экспериментально подтверждены.
Личный вклад. Автором обоснованы химический состав, рецептура и основные параметры синтеза связующего. Выполнены экспериментальные исследования, обработаны результаты и объяснены полученные данные, сформулированы положения научной новизны, практической значимости и общие выводы. Принимал участие в опытно-промышленных испытаниях эффективности связующих на предприятиях.
Публикации. По теме диссертации опубликовано в 8 научных трудов, в том числе в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России - 3, соавторство в монографии и в материалах конференций – 4.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической части, экспериментальной части, состоящей из 6 разделов, общих выводов и 4 приложений. Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста, включая 21 таблицу, 29 рисунков и 24 страницы приложений. Библиография содержит 145 наименований.
