В работе исследована возможность применения нефтеполимерных смол для модификации древесноволокнистых плит. Основными компонентами в данных смолах являются ароматические соединения. Объектом исследования служили древесноволокнистые плиты мокрого способа производства толщиной 3,2 мм. Для модификации древесноволокнистых плит использовалась нефтеполимерная смола «Пиропласт-2К». В применяемый для пропитки углеводородный раствор нефтеполимерной смолы вводили 5% сиккатива НФ-1. Пропитку древесноволокнистых плит проводили путем погружения плит в раствор смолы и выдерживанием в нем в течение 1 мин. Сравнительный анализ свойств осуществляли с образцами плит, обработанных талловым маслом. Анализ молекулярно-массовых показателей предлагаемого пропитывающего состава показал возможность его легкого проникновения в плитный материал. Введение в структуру древесноволокнистых плит нефтеполимерной смолы обеспечивает увеличение (на 24,5–49,7%) прочностных показателей получаемого материала, повышенную водо- и влагостойкость (до 1,56 раза). Кроме того, снижается образование некондиционного материала за счет заполнения дефектов смолой. Показано, что при дополнительном введении в состав олигомерных молекул нефтеполимерных смол С9 звеньев метилметакрилата в количестве 30% получаются модифицированные плиты, обладающие более высокими прочностными показателями, водо- и влагостойкостью. Учитывая тот факт, что нефтеполимерная смола изготавливается из побочных продуктов нефтехимии, использование ее для модификации древесноволокнистых плит позволит утилизировать отходы нефтехимической промышленности по новому направлению, расширить области применения побочных продуктов, более рационально использовать ценное углеводородное сырье и решить ряд вопросов экологического характера

Изучены способы стабилизации частиц дисперсной фазы, присутствующих в новых видах модифицированных смоляных кислот (нейтральных и высокосмоляных), отличающихся от известных нейтральных аналогов ТМ (канифоль талловая модифицированная) и ЖМ (канифоль живичная модифицированная) тем, что вместо моноэтилцеллозольмалеината и малеинового ангидрида использовали новое соединение – моноэфир малеинового ангидрида и высших жирных кислот фракции С10–С18. Исследовано стабилизирующее действие веществ различной природы и установлена убывающая последовательность по эффективности их применения: казеинат аммония > ПАВ > латексная дисперсия > крахмал модифицированный. Содержание каждого вещества изменяли от 1 до 19 мас. %. Установлено, что природа и содержание стабилизирующего вещества оказывает влияние на агрегативную устойчивость, а также на гидрофобность и прочность бумаги и картона. Присутствие в структуре частиц дисперсной фазы стабилизирующего вещества (в особенности 16–19 мас. % казеината аммония или 1–3 мас. % ПАВ) способствовало повышению агрегативной устойчивости канифольных эмульсий в 3–5 раз и улучшению физико-химических (на 15–20%) и гидрофобизирующих (на 20–30%) свойств канифольных продуктов. Их применение позволило сместить процесс проклейки волокнистых суспензий (целлюлозных и макулатурных) из существующего режима гомокоагуляции в более эффективный режим гетероадагуляции. Это способствовало снижению (в 2 раза и более) содержания в бумажных массах канифольных эмульсий и электролита при одновременном повышении качества (гидрофобности и прочности) бумаги и картона на 4–16%

Установлены закономерности влияния составов макулатурных масс на содержание сухих веществ в подсеточной воде и степень удержания в структуре бумаги и картона присутствующих компонентов. Полученные бумажные массы отличались содержанием гидродисперсии модифицированной канифоли (ГМК), электролита (Э), упрочняющего вещества (УВ) и видом присутствующего катионного полиэлектролита (КП), а также последовательностью введения в макулатурные массы используемых химических веществ. В качестве КП применяли полиамидполиаминэпихлоргидриновую смолу (слабоосновной КП), полидиметилдиаллиламмония хлорид (сильноосновной КП) и сополимер акриламида с метиленхлоридом диметиламинопропилакриламида (сильноосновной КП). Разработанная ресурсосберегающая технология высококачественных видов бумаги и картона из макулатурного сырья, в отличие от существующего способа их получения, основана на изменении соотношения ГМК : Э : УВ : КП, выраженного в процентах от абсолютно сухого волокна, от 1 : 4,5 : 0,8 : 0,3 до 1 : (0,6–0,8) : 0 : (0,01–0,04). Этот способ позволил повысить эффективность протекающих процессов проклейки (коагуляции, пептизации и гетероадагуляции), упрочнения и флокуляции. Установлено, что эффект ресурсосбережения достигается, во-первых, благодаря смещению процесса проклейки из традиционного режима гомокоагуляции в более эффективный режим гетероадагуляции и, во-вторых, замене сильноосновного КП на слабоосновной. Разработанная технология позволяет уменьшить расход электролита в 4–5 раз, исключить из состава бумажных масс упрочняющее вещество и сократить расход КП в 5–6 раз. Эффект ресурсосбережения усиливается за счет увеличения степени удержания волокон от 94,3 до 98,5% и проклеивающих комплексов от 70,0 до 95,3–98,4%.

УДК 676.085.2Н. В. Черная, Н. А. Герман, Т. В. Чернышева, О. А. Мисюров, С. А. Дашкевич Белорусский государственный технологический университет СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ БУМАГИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗРАБОТАННЫХ КАНИФОЛЬНЫХ ЭМУЛЬСИЙ И

Н. В. Черная, Ж. С. Шашок, Е. П. Усс, С. А. Дашкевич, О

Н. В. Черная, Н. А. Герман, Т. В. Чернышева, О. А. Мисюров, С. А. ДашкевичБелорусский государственный технологический университет ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ РАЗРАБОТАННЫХ КАНИФОЛЬНЫХ ЭМУЛЬСИЙ НА БУМАГУ И КАРТОНСтатья посвящена изучению способов повышения гидрофобности бумаги и картона за счет улучшения гидрофобизирующих свойств новых канифольных эмульсий (КЭ), полученных на основе канифольных модифицированных продуктов.Новые высокосмоляные и нейтральные канифольные эмульсии отличаются структурой частиц дисперсной фазы за счет использования в КЭ стабилизирующих веществ различной природы: крахмала модифицированного МК-1, ПАВ, латексной дисперсии, казеината аммония.Исследования проводились в сравнении с известными аналогами, не содержащими стабилизирующего вещества.Химическая природа и концентрация стабилизирующего вещества оказывают существенное влияние на агрегативную устойчивость и стабильность канифольных эмульсий.Эффективность действия исследуемых стабилизаторов соответствует упорядоченной последовательности: казеинат аммония > ПАВ > латексная дисперсия > крахмал модифицированный.Высокой агрегативной устойчивостью обладают канифольные эмульсии, когда в качестве стабилизирующих веществ используют следующие соединения: ПАВ -образцы 13а (С = 1,0 мас.%), 13 (С = 2,0 мас.%) и 4 (С = 3,0 мас.%); латексную дисперсию -образцы 11 (С = 1,0 мас.%) и 15 (С = 1,5 мас.%); казеинат аммония -образцы 14 (С = 16,0 мас.%) и 10 (С = 19,0 мас.%).Сопоставительный анализ результатов исследования свидетельствует о повышении гидрофобизирующих свойств в сравнении с известными аналогами на 4,0-25,4% в зависимости от природы и концентрации стабилизирующего вещества.Установлено, что эффективность гидрофобизирующего действия новых канифольных эмульсий зависит не только от структуры частиц дисперсной фазы, но и от ее содержания в проклеенных волокнистых суспензиях, оптимальной концентрацией которых является R = 2% от а. с. в.

В технологии клееных видов бумаги эффективность применения функциональных (проклеивающих) и процессных (электролитов и катионных полиэлектролитов) веществ возрастает в 1,5 раза за счет смещения процесса проклейки из традиционного режима гомокоагуляции в более эффективный режим гетероадагуляции и обеспечения последовательного протекания процессов коагуляции, пептизации, проклейки, упрочнения и флокуляции. Разработанный способ основан на использовании последовательности проклеивающее вещество (1,00 ч.) – катионный полиэлектролит (0,05–0,06 ч.) – электролит (0,08 ч.), в то время как по существующей технологии используется другая последовательность (проклеивающее вещество (1,00 ч.) – электролит (3,00 ч.) – катионный полиэлектролит (0,16–0,26 ч.)). Практическое использование разработанного способа способствует улучшению бумагообразующих и структурообразующих свойств проклеенных волокнистых суспензий и повышению качества получаемых из них клееных видов бумаги, о чем свидетельствуют увеличение гидрофобности в 1,4–1,5 раза, прочности в 1,3–2,0 раза и влагопрочности в 3,5–3,7 раза. В технологии мелованных видов бумаги повышение эффективности применения функциональных (пигментирующих и связующих) и процессных (диспергаторов, антисептиков, пеногасителей и др.) химических веществ обеспечивается заменой в меловальных пастах «проблемных» природных связующих (3 вида – 4,7 мас. ч.) на одно новое синтетическое соединение (модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер – 3,2 мас. ч.). Дополнительные азотсодержащие группы усиливают адгезионные взаимодействия пигментирующих частиц с гидрофобной поверхностью бумаги. Следствием этого является повышение печатных свойств мелованной бумаги на 3–9%.

Структура (ядро, адсорбционный и диффузный слои) и свойства (дисперсность, электрокинетический потенциал и гидрофобизирующая способность) проклеивающих комплексов зависят от содержания в дисперсной системе электролита Al2(SO4)3 и присутствующих ионов Al(H2O)6 3+, Аl(H2O)5(OH)2+, Al(H2O)4(OH)2 + и SO4 2–. Увеличение соотношения канифольная эмульсия : электролит от 1 : 0,10 до 1 : 3,00 и более приводит к протеканию процессов в шести областях. В области I формируются отрицательно заряженные коагулюмы. В обнаруженных областях II–IV (предлагаемая технология) сначала протекает коагуляционный процесс (область II – формируются пептизирующиеся коагуляты), затем происходит пептизация коагулятов (область III – образуются новые проклеивающие комплексы в виде мелкодисперсных положительно заряженных пептизированных частиц); в области IV новые частицы сохраняют свою агрегативную устойчивость и обладают высокими гидрофобизирующими свойствами. Области V и VI (существующая технология) характеризуются повышенным содержанием электролита, что приводит к возобновлению коагуляционного процесса и снижению гидрофобизирующих свойств проклеивающих комплексов, поскольку сначала образуются крупнодисперсные электронейтральные коагуляты (область V), не способные к пептизации, а затем они продолжают агрегироваться (область VI), образуя осадки. Установлено, что замена коагулятов (существующая технология) на пептизированные частицы (предлагаемая технология) позволяет сместить процесс проклейки волокнистых суспензий (целлюлозных и макулатурных) из традиционного режима гомокоагуляции в более эффективный режим гетероадагуляции. Следствием этого является улучшение гидрофобности бумаги и картона в 1,9–2,7 раза благодаря снижению впитываемости при одностороннем смачивании от 30–40 до 11–21 г/м2

Важную роль при производстве высококачественных видов бумаги и картона играет процесс диспергирования, который протекает на стадии роспуска применяемых видов волокнистого сырья. Отсутствие научно обоснованных технологических режимов процесса диспергирования, обеспечивающих получение однородных волокнистых суспензий, обусловливает необходимость проведения в этом направлении исследования, результаты которого представляют научный и практический интерес. Установлены закономерности влияния основных технологических факторов на стадии роспуска волокнистого сырья в водной среде на степень диспергирования волокон, полученных из широко применяемого волокнистого сырья, к числу которых относятся первичные (целлюлозные), вторичные (макулатурные) и синтетические. Результаты исследования позволили установить, что управляемыми технологическими факторами являются концентрация волокнистой суспензии, частота вращения ротора в диспергирующем оборудовании и продолжительность его механического воздействия на волокнистое сырье в водной среде. Диапазон изменения этих параметров соответствовал техническим характеристикам применяемого производственного оборудования. Основное внимание обращено на концентрацию волокнистых суспензий (изменяли от 1 до 6%) и частоты вращения ротора (увеличивали от 1500 до 4500 мин–1). Установлено, что разработанный технологический режим диспергирования волокнистого сырья является энергосберегающим, о чем свидетельствует сокращение продолжительности стадии роспуска в 2–3 раза

Разработана методика определения степени термоокислительной деструкции смоляных кислот канифоли в зависимости от условий процесса термоокисления. Определена динамика накопления окисленных веществ канифоли в зависимости от природы катиона металла переменной валентности. Установлено, что наибольшая скорость накопления окисленных веществ наблюдается в присутствии катионов Со{2+}, а наименьшая – в присутствии катионов Cr{3+}. Установлено, что процесс термоокисления, протекающий при температуре 220°С в течение 5 ч, усиливается в присутствии катионов металлов переменной валентности, что приводит к ухудшению физико-химических свойств канифоли. Об этом свидетельствуют уменьшение кислотного числа канифоли на 20,7 мг KОН/г, увеличение ее йодного числа на 20,0 г J[2]/100, повышение температуры размягчения на 7,4°С и ухудшение цветности на 7–8 эталонов цветности.

В статье приводится алгоритм проведения микологического анализа промышленных материалов, включающий фотофиксацию внешнего вида объекта; выявление очагов плесневого поражения по высокой степени обсемененности микромицетами и наличия явного видового доминирования; выделение и идентификацию изолятов; изучение штаммовых особенностей агентов биоповреждения по отношению к факторам внешней среды; оценку характера воздействия плесневых грибов на материалы в моделируемых условиях. Показано, что Aspergillus carbonarius хорошо утилизирует различные виды целлюлозы в качестве единственного источника углерода, присутствие макулатуры не оказывает существенного влияния на скорость роста гриба, но значительно усиливает пигментообразование. Выявлено, что под действием грибных метаболитов значительно возрастает влагопоглощающая способность полимерной пленки, особенно значительно в начальной фазе развития очага плесневого поражения, когда его признаки не всегда заметны. Приводятся наглядные примеры интерпретации результатов анализа.

Установлено, что замена в рецептуре меловальных паст «комплекса» природных связующих веществ, в состав которого входят крахмал окисленный (1,0–3,0 мас. ч.), натрийкарбоксиметилцеллюлоза (0,5–1,0 мас. ч.) и казеиновый клей (1,0–3,0 мас. ч.), на одно синтетическое – карбамидиформальдегидный олигомер КФО, впервые синтезированный на кафедре химической переработки древесины БГТУ, позволяет улучшить свойства мелованных видов бумаги и картона на 3–8%. Об этом свидетельствуют улучшение их белизны на 1–4%, повышение гладкости на 4–13 с, увеличение стойкости поверхности к выщипыванию на 0,1–0,2 мм и возрастание прочности (разрывной длины и сопротивления излому на 50–130 м и 1–2 ч. д. п. соответственно). При этом гидрофобность мелованных видов бумаги и картона, характеризуемой впитываемостью при одностороннем смачивании, снижается на 2–3 г/м2. Показано, что количество КФО в рецептуре меловальной пасты не превышает содержания традиционно используемого природного «комплекса» и находится в пререлах 2,5–7,0 мас. ч. Применение КФО дополнительно позволяет исключить антисептик (0,10–0,20 мас. ч.) из рецептуры меловальной пасты, что обусловлено отсутствием в ней природного «комплекса». Меловальные пасты, содержащие КФО, имеют свойства, удовлетворяющие современным требованиям: вязкость по ВЗ-4 – 13–17 с, содержание сухих веществ – 50–54% и рН – 9,0–10,5. Применение синтетических связующих веществ вместо природных позволяет развивать перспективное направление в технологии мелования бумаги и картона, основанное, во-первых, на снижении массоемкости нанесенного покрытия и, во-вторых, на экономии связующих веществ в рецептурах меловальных паст за счет повышения их функциональных свойств.

The applicability of the developed binary system of synthetic compounds in coating paste, consisting of urea-formaldehyde oligomer (2 pts. wt. to the coating paste weight) and latex (16 pts. wt.), is found. It replaces the generally used complex of natural compounds, such as modified starch (3 pts. wt.), Na-CMC (2 pts. wt.), and casein glue (1 pts. wt.), in the presence of latex (16–32 pts. wt.). The properties of the coating paste samples met the standards, as evidenced by the viscosity according to the viscometer VZ-4 (13–17 s), the content of dry substances (50–54 %) and pH (9.0–10.5). The proposed urea-formaldehyde oligomer is combined with the present components and, as compared to natural compounds, does not increase the viscosity of the coating paste, has a high cohesive force, participating in the binding of pigment particles with one another, has the necessary adhesive capacity for ensuring a stable bond of the applied coating layer with the surface of paper and cardboard, does not prevent the uniform distribution of pigment particles on the base surface, and gives stability to the coating paste. These phenomena can be explained by the supplementary presence of positively charged nitrogen-containing groups (amine and amide) in the urea formaldehyde oligomer. The latter contribute to the enhancement of cohesive and adhesive interactions in coating pastes and coatings composed of them. Assessment of a section of the coated paper (cardboard) showed that one part of the binder adjoins the base (paper, cardboard) penetrating into its pores and capillaries, the other surrounds the pigment particles, and the third occupies (completely or partially) the spaces between the particles. An increase in the surface resistance to plucking and breaking length by 6.0–8.5 and 15–20 %, respectively, is shown on the samples of light-coated newsprint and polygraphic cardboard. This allows considering the urea-formaldehyde oligomer as an alternative to natural compounds. Herewith, whiteness (85–87 %) and smoothness (250–265 s) meet the requirements. Changing the formulation of the coating paste is economically justified, since material costs for the production of coated paper and cardboard products are reduced by 1–2 %.For citation: Chornaya N.V., Bogdanovich N.I., Karpova S.V., Misyurov O.A. Application of Urea-Formaldehyde Oligomer for Quality Improvment of Paper and Cardboard Products. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 6, pp. 182–193. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-6-182-193

Окисленные смоляные кислоты канифоли имеют различную степень окисления. Повышение температуры нагрева, наличие в реакционной смеси катионов металлов переменной валентности, присутствие кислорода и следов влаги – все это способствует повышению содержания окисленных веществ и переходу их в высшую стадию продуктов окисления, что отражается на качественном и количественном составе продуктов окисления смоляных кислот канифоли.

В условиях филиала «Добрушская бумажная фабрика «Герой труда» ОАО «Управляющая компания холдинга «Белорусские обои», подведомственного концерну «Беллесбумпром», выпущено 483 т бумажной и картонной продукции с использованием новой отечественной полиамидной смолы, обладающей бифункциональными свойствами (первое – гидрофобизирующее, второе – упрочняющее). Бифункциональные свойства полиамидной смоле придают присутствующие в ее составе смоляные кислоты С19Н29СООН, оказывающие гидрофобизирующее действие на бумагу и картон, и положительно заряженные азотсодержащие группы –NH2 и –NH–, способствующие образованию дополнительных межволоконных связей в бумажных массах, что приводит к упрочнению бумаги и картона. Установлено, что полиамидная смола способна полностью заменить широко используемые упрочняющие вещества (Hi-Cat, Floures 150, Neitrostrenght PA 13 и др.) и сэкономить 8–15% синтетических эмульсий на основе димеров алкилкетенов (Fennosize KD 225 YP, AKD-KV-150 HP и др.), оказывающих на структуру бумаги и картона гидрофобизирующее действие. В производственных условиях подтверждены результаты лабораторных исследований. Показано, что полиамидная смола (товарный продукт «ПроХим DUO») позволяет производить бумагу для гофрирования марки Б-2 и картон для плоских слоев гофрированного картона марки КПСБ с требуемой гидрофобностью и прочностью при пониженных расходах гидрофобизирующего (Fennosize KD 225 YP или AKD-KV-150 HP) и упрочняющего (Hi-Cat) веществ. Эти виды бумажной и картонной продукции используют для изготовления различных видов гофрированного картона, из которых получают высококачественные упаковочные изделия в виде ящиков

Статья посвящена изучению влияния бинарных систем вспомогательных химических веществ на степень удержания компонентов бумажной массы в структуре образцов газетной бумаги. Изучена зависимость влияния исследуемых соединений высококатионного низкомолекулярного органического полимера и высокомолекулярного катионного полиакриламида на качество газетной бумаги, изготовленной из термомеханической массы, отобранной из производственного цикла РУП «Завод газетной бумаги» (г. Шклов), а также на содержание наполнителя, степень его удержания и разрывную длину бумаги. Выполнена статистическая обработка результатов многофакторного эксперимента для критериев оптимизации, построены и проанализированы двумерные сечения поверхностей отклика уравнений регрессии, сформулирована и решена задача оптимизации. Разработан способ повышения удержания наполнителя в композиции газетной бумаги, результатом которого является повышение степени удержания наполнителя в структуре бумаги до 71,9%. Данное увеличение показателей качества бумаги достигается за счет применения в композиции газетной бумаги с высоким содержанием наполнителя органического полимера PС9290 в количестве 0,05% от а. с. в. и катионного полиакриламида PС9350 в количестве 0,05% от а. с. в.