ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОКЛЕЙКИ ВОЛОКНИСТЫХ СУСПЕНЗИЙ В НЕЙТРАЛЬНОЙ И СЛАБОЩЕЛОЧНОЙ СРЕДАХ (ОБЗОР)

УДК 676.064.2

  • Черная Наталья Викторовна – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры химической переработки древесины. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: chornaya@belstu.by

  • Шашок Жанна Станиславовна – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: shashok@belstu.by

  • Усс Елена Петровна – кандидат технических наук, доцент кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: uss@belstu.by

  • Дашкевич Светлана Аркадьевна – стажер младшего научного сотрудника кафедры химической переработки древесины. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: dashkevich@belstu.by

  • Мисюров Олег Александрович – аспирант кафедры химической переработки древесины. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: omisurov@mail.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-5

Ключевые слова: механизм проклейки, волокнистая суспензия, целлюлоза, макулатура, бумага, картон.

Для цитирования: Черная Н. В., Шашок Ж. С., Усс Е. П., Дашкевич С. А., Мисюров О. А. Повышение эффективности проклейки волокнистых суспензий в нейтральной и слабощелочной средах (обзор) // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2023. № 1 (265). С. 36–54.DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-5.

Аннотация

Проведен сравнительный анализ имеющихся публикаций по теории и технологии использования синтетических эмульсий AKD, препарата ASA и канифольных дисперсий Ультрасайз КА и ТМВС-2Н для проклейки целлюлозных и макулатурных суспензий в нейтральной и слабощелочной средах. Показано, что эффективность применения эмульсий AKD и препарата ASA повышается при замене макулатурных суспензий на целлюлозные, поскольку возрастает равномерность «точечного» распределения на волокнах гидрофобных эфиров, образующихся в результате химического взаимодействия их гидроксильных групп с частицами этих эмульсий. Установлено, что синтетические эмульсии в макулатурных суспензиях целесообразно использовать совместно со стирол-акриловой дисперсией Acronal 290 D или с разработанным нами новым соединением, представляющим продукт поликонденсации адипиновой кислоты с диэтилентриамином, модифицированный смоляными кислотами канифоли. На примере высокосмоляной дисперсии ТМВС-2Н доказано, что эффективность процесса проклейки повышается за счет смещения его из традиционного режима гомокоагуляции в более эффективный режим гетероадагуляции пептизированных частиц. Протекающие коллоидно-химические взаимодействия отрицательно заряженных частиц дисперсной фазы ТМВС-2Н с гидроксосоединениями алюминия, введенными в дисперсную систему с раствором электролита, способствуют образованию проклеивающих комплексов в виде коагулятов; дальнейшее добавление электролита приводит к пептизации коагулятов с образованием мелкодисперсных положительно заряженных пептизированных частиц, прочно фиксирующихся на волокнах. Последующее их спекание и плавление формирует тонкую гидрофобную пленку на поверхности волокон. Установлено, что повышению эффективности процесса канифольной проклейки способствуют увеличение электрокинетического потенциала проклеивающих комплексов и уменьшение их размеров.

Скачать

Список литературы

  1.  Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. / редкол.: П. С. Осипов [и др.]; сост. М. А. Остреров [и др.]. СПб.: Политехника, 2006. Т. 2: Производство бумаги и картона. Ч. 2: Основные виды и свойства бумаги, картона, фибры и древесных плит. 499 с.
  2. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. / редкол.: П. С. Осипов [и др.]. СПб.: Политехника, 2004. Т. 1: Сырье и производство полуфабрикатов. 316 с.
  3. Киппхан Г. Энциклопедия по печатным средствам информации. Технология и способы производства. М.: МГУП, 2003. 1280 с.
  4. Кожевников С. Ю., Ковернинский И. Н. Химия и технология «СКИФ» для бумаги. Иматра: Изд-во Сайменского ун-та прикладных наук, 2010. 91 с.
  5. Крылатов Ю. А., Страх А. К. Получение и особенности использования проклеивающих материалов на основе канифоли и ее заменителей. М.: НИИТЭХИМ, 1981. 53 с.
  6. Влияние химической природы проклеивающих компонентов на гидрофильные и гидрофобные свойства целлюлозных материалов / Э. Р. Муллина [и др.] // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 250. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=16572 (дата обращения: 02.09.2022).
  7. Остреров М. А., Курятников А. Б., Кудряшова Г. И. Факторы, определяющие качество прохождения бумаги через печатную машину // Целлюлоза. Бумага. Картон. 1993. № 1. С. 26–27.
  8. Способ получения клеевой канифольной композиции для гидрофобизации бумаги и картона в нейтральной среде: пат. BY 4847 / А. И. Ламоткин, Н. В. Черная, А. А. Комаров, А. К. Страх, О. А. Новиков, А. В. Павлович. Опубл. 30.12.2002.
  9. Проклеивающая композиция для бумаги: пат. RU 2564817 / С. М. Эрхардт, К. Дж. Ботторфф. Опубл. 10.10.2015.
  10. Получение и применение малеиновых аддуктов на основе терпентина / А. Ю. Клюев [и др.] // Полимерные материалы и технологии. 2018. Т. 4, № 1. С. 75–81.
  11. Черная Н. В., Колесников В. Л., Жолнерович Н. В. Технология производства бумаги и картона. Минск: БГТУ, 2013. 435 с.
  12. Bicu I. Water soluble polymers from Diels-Alder adducts of abietic acid as paper additives // Macromol. Mater. Eng. 2000. No. 280/281. P. 47–53. DOI: 10.1002/1439-2054(20000801)280:1<47::AID-MAME47>3.0.CO;2-%23.
  13. Упрочняющее вещество, его применение и способ улучшения прочностных свойств бумаги: пат. RU 2690362 / М. Хиетаниеми, М. Лилландт, К. Ванхатало, А. Коскимяки. Опубл. 31.05.2019.
  14. Химия бумаги: исследование действия упрочняющих и обезвоживающих добавок / Р. О. Шабиев [и др.] // Химия растительного сырья. 2014. № 4. С. 263–270.
  15. Иванов С. Н. Технология бумаги. М.: Школа бумаги, 2006. 696 с.
  16. Davison R. W. The sizing of paper // TAPPI. 1975. Vol. 58, no. 3. P. 48–57.
  17. Блинушова О. И., Дулькин Д. А., Ковернинский И. Н. Развитие теории механизма проклейки тест-лайнера димерами алкилкетена // Химия растительного сырья. 2008. № 1. С. 131–138.
  18. Александр В. А. Влияние электрокинетического потенциала волокнистой массы на процессы производства бумаги: обзор. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1975. 19 с.
  19. Кожевников С. Ю., Ковернинский И. Н. Межволоконные электростатические связи в бумаге // Химия растительного сырья. 2012. № 3. С. 197–202.
  20. Черная Н. В. Концептуальное развитие теории и технологии проклейки бумаги и картона гидродисперсиями модифицированной канифоли в режиме гетероадагуляции пептизированных частиц // Полимерные материалы и технологии. 2015. Т. 1, № 1. С. 76–90.
  21. Шабиев Р. О., Смолин А. С. Анализ электрокинетических параметров бумажной массы. СПб.: СПбГТУРП, 2012. 80 с.
  22. Крылатов Ю. А., Ковернинский И. Н. Материалы для проклейки бумаги и картона. М.: Лесная пром-сть, 1982. 84 с.
  23. Abdulla M. M. Anti-inflammatory activity of heterocyclic systems using abietic acid as starting material // Chemical Monthly. 2008. Vol. 139. P. 697–705. DOI:10.1007/s00706-007-0804-1.
  24. Functionalyzed nitrogen- and phosphorus-containing salts of cycloalkanecarboxylic and carboranecarboxylic acids / E. A. Dikusar [et al.] // Russian Journal of General Chemistry. 2005. Vol. 75, no. 1. P. 58–68. DOI:10.1007/s11176-005-0173-6.
  25. Jiang Zh., Liu X., Han J. Isolation and characterization of abietic acid // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 887–888. P. 551–556. DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.887-888.551.
  26. New route to 15-hydroxydehydroabietic acid derivatives: application to the first synthesis of some bioactive abietane and nor-abietane type terpenoids / E. J. Alvarez-Manzaneda [et al.] // Tetrahedron Letters. 2006. Vol. 47, no. 15. P. 2577–2580. DOI:10.1016/j.tetlet.2006.02.037.
  27. On the skin sensitisation potential of rosin and oxidised rosin / P. A. Botham [et al.] // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2008. No. 52. P. 257–263. DOI:10.1016/j.yrtph.2008.05.013.
  28. Regioselective routes towards 14-hydroxyabietane diterpenes. A formal synthesis of immunosuppressant (–)-triptolide from (+)-abeietic acid / E. J. Alvarez-Manzaneda [et al.] // Tetrahedron Letters. 2007. Vol. 63, no. 45. P. 11204–11212. DOI:10.1016/j.tet.2007.07.088.
  29. Synthesis and biological evaluation of abietic acid derivatives / M. A. González [et al.] // European Journal of Medical Chemistry. 2009. Vol. 44. P. 2468–2472. DOI:10.1016/j.ejmech.2009.01.014.
  30. Synthesis and biological evaluation of dehydroabietic acid derivatives / M. A. González [et al.] // European Journal of Medical Chemistry. 2010. Vol. 45. P. 811–816. DOI:10.1016/j.ejmech.2009.10.010.
  31. Tanaka R., Tokuda H., Ezaki Y. Cancer chemopreventive activity of «rosin» constituents of Pinus spez. and their derivatives in two-stage mouse skin carcinogenesis test // Phytomedicine. 2008. Vol. 15. P. 985–992. DOI:10.1016/j.phymed.2008.02.020.
  32. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. / редкол.: П. С. Осипов [и др.]; сост. Е. А. Гаврилиди [и др.]. СПб.: Политехника, 2012. Т. 3: Автоматизация, стандартизация, экономика и охрана окружающей среды в ЦБП. Ч. 3: Наилучшие доступные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности. 294 с.
  33. Козичи Т. Химикаты для бумажного производства. Настоящее и будущее // Камипа гикёси. 1977. Т. 31, № 8. С. 529–537.
  34. Лаптанович И. В. Производство заменителей канифоли в Японии // Лесохимия и подсочка. М.: ВНИПИЭИЛеспром, 1979. С. 12–13. (Обзорная информация / М-во лесной, целлюлоз.-бум. и деревообраб. пром-сти СССР, Всесоюз. науч.-исслед. и проект. ин-т экономики, организации управления производством и информ. по лесной, целлюлоз.-бум. и деревообраб. пром-сти.)
  35. Синтетические материалы для проклейки бумаги / В. В. Афанасьева [и др.]. М.: Лесная пром-сть, 1983. 40 с.
  36. Хованский В. В., Дубовый В. К., Кейзер П. М. Применение химических вспомогательных веществ в производстве бумаги и картона. СПб.: Политехника, 2013. 151 с.
  37. Энгельгард Г., Гранич К., Риттер К. Проклейка бумаги. М.: Лесная пром-сть, 1975. 223 с.
  38. Черная Н. В. Пептизация осадков при электролитной коагуляции гидродисперсий модифицированной канифоли // Труды БГТУ. Сер. IV, Химия и технология органических веществ. 2005. Вып. ХIII. С. 151–155.
  39. Черная Н. В. Технология обеспечения пептизации осадков, образовавшихся при электролитной коагуляции гидродисперсий модифицированной канифоли // Материалы. Технологии. Инструменты. 2007. Т. 12, № 1. С. 106–112.
  40. Casey J. Pulp and Paper // Chemistry and Сhemical Technology. 1960. Vol. 2. P. 1078–1079.
  41. Перекальский Н. П., Антонович Л. Н., Крюкова З. М. Проклейка бумаги димерами алкилкетенов // Химия и технология бумаги: сб. тр. / ЛТИ ЦБП по материалам работ проблемной и научных лабораторий. М., 1964. Вып. 12. С. 224–231.
  42. Баринов П. Г., Затекин Н. А. Синтетические заменители канифоли // Бумажная промышленность. 1968. № 11. С. 9.
  43. Гордейко С. А., Черная Н. В., Шишаков Е. П. Упрочнение макулатурных видов бумаги и картона, проклеенных в кислой, нейтральной и слабощелочной средах // Лесной журнал. 2015. № 5. С. 165–173. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2015.5.165.
  44. Андрюхова М. В., Флейшер В. Л., Черная Н. В. Новый азотсодержащий полимер с упрочняющим и гидрофобизирующим действием на бумагу и картон // Весці НАН Беларусі. Сер. хім. навук. 2019. Т. 55, № 1. С. 99–106. DOI: 10.29235/1561-8331-2019-55-1-99-106.
  45. Цюрупа Н. Н. Практикум по коллоидной химии. М.: Высш. шк., 1963. 184 с.
  46. Копылович М. Н., Радион Е. В., Баев А. К. Распределение различных форм алюминия (III) и меди (II) в растворах и схема процесса гетероядерного гидроксокомплексообразования // Координационная химия. 1995. Т. 21, № 1. С. 66–71.
  47. Бурков К. А., Лилич Л. С. Проблемы современной химии координационных соединений. Полимеризация гидроксокомплексов в водных растворах // Сборник трудов ЛГУ. 1968. Вып. 2. С. 134–159.
  48. Гринберг А. А. Введение в химию комплексных соединений. Л.: Химия, 1971. 632 с.
  49. О взаимодействии сульфата алюминия с целлюлозным волокном / В. Е. Гурьянов [и др.] // Исследования в области производства бумаги: сб. тр. ЦНИИБ. М., 1975. № 10. С. 187–193.
  50. Копылович М. Н., Радион Е. В. Гидроксокомлексообразование соединений алюминия в водных растворах // Координационная химия. 1997. Т. 22, № 2. С. 78–82.
  51. Криворученко О. П., Буянов Р. А., Федотов М. А. Комплексообразование соединений алюминия в растворе // Термодинамика и структура гидроксокомплексов в растворах: тез. докл. II Всесоюз. совещания. Л., 1975. С. 9.
  52. Лепинь Л. К., Вайваде А. Я. Об основных солях алюминия // Журнал физической химии. 1953. Т. 27, вып. 2. С. 217–233.
  53. Назаренко В. А., Антонович В. П., Невская Е. М. Гидролиз ионов металлов в разбавленных растворах. М.: Атомиздат, 1979. 192 с.
  54. Cobb R. M., Sortwell S. T. The coordinate Role of Alum in the Sizing of Paper // TAPPI. 1955. No. 2. Р. 49–65.
  55. Sortwell S. T. Wet-end chemistry of the papermachine // Paper Technology. 1972. Vol. 13, no. 1. Р. 41–48.
  56. Benett R. W. Wet-end chemistry of the aluminia ion in papermaking // Pap. Trade J. 1973. Vol. 157, no. 10. Р. 54–55.
  57. Фролов Ю. Г., Гродский А. С. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. М.: Химия, 1986. 186 с.
  58. Воюцкий С. С., Панич Р. М. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии. М.: Химия, 1974. 224 с. 
  59. Chernaya N. V., Fleisher V. L., Bogdanovich N. I. Reduction of energy consumption of paper- and cardboard machines while production of glued paper and cardboard // Лесной журнал. 2019. № 5. С. 188–193. DOI:10.17238/issn0536-1036.2019.5.188.
  60. Chernaya N. V., Fleisher V. L., Zholnerovich N. V. The creation and implementation of the resourceconserving technology of paper and paperboard sizing with hydro-dispersions of modified rosin in mode of hetero-adagulation of peptized particles // Applied ecology. Urban development. 2017. No. 2. P. 87–101.
  61. Chernaya N. V., Zholnerovich N. V., Fleisher V. L. Sizing of paper with hydro-dispersions of modified rosin // XXI international symposium in the field of pulp, paper, packaging and graphics. Zlatibor, 2016. P. 39–43.
Поступила 11.10.2022