ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВТОРИЧНЫХ ВОЛОКОН, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ РОСПУСКЕ ВЛАГОПРОЧНОЙ МАКУЛАТУРЫ

УДК 676.038:676.017.44

  • Пенкин Антон Анатольевич – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры химической переработки древесины. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: penkin@belstu.by

  • Казаков Яков Владимирович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры целлюлозно-бумажных и лесохимических производств. Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова (163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, Российская Федерация). E-mail: j.kazakov@narfu.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-253-1-80-88

Ключевые слова: влагопрочная макулатура, роспуск, вторичные волокна, фундаментальные свойства.

Для цитирования: Пенкин А. А., Казаков Я. В. Фундаментальные свойства вторичных волокон, полученных при роспуске влагопрочной макулатуры // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2022. № 1 (253). С. 80–88. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-253-1-80-88.

Аннотация

Влагопрочная макулатура ввиду непрерывно возрастающей технико-экономической и социально-экологической целесообразности ее переработки является перспективным источником вторичных волокон. Роспуск влагопрочной макулатуры как первичная стадия ее рециклинга имеет ряд особенностей по сравнению с обычной, невлагопрочной макулатурой: существенно большую продолжительность, повышенную температуру и рН макулатурной массы в ванне гидроразбивателя, присутствие специальных окислительных реагентов. Особые условия роспуска влагопрочной макулатуры находят свое отражение в изменении фундаментальных свойств получаемых вторичных волокон, которые определяют их бумагообразующий потенциал. В связи с этим в статье выполнена комплексная оценка 5 фундаментальных свойств вторичных волокон из макулатуры в виде влагопрочной бумаги на основе сульфатной беленой хвойной целлюлозы.

Установлено, что средняя длина волокон (Ln, Ll, Lw, Lv) является практически индифферентной по отношению к двух- и трехкратному сокращению продолжительности роспуска влагопрочной макулатуры, достигаемому за счет ее специальной реагентно-щелочной обработки.

Показано, что собственная прочность вторичных волокон, полученных при ускоренном роспуске влагопрочной макулатуры в результате реагентно-щелочной обработки, при аналогичной степени помола (24°ШР) в среднем на 11% выше прочности волокон, полученных при более длительной щелочной обработке. При этом способность вторичных волокон к уплотнению во влажном состоянии и их когезионная способность уменьшаются незначительно – на 5 и 8% соответственно, а грубость вторичных волокон возрастает со 171 до 193–213 мг/м.

Скачать

Список литературы

  1. Пенкин А. А. Перспективы рециклинга трудноразволокняемой макулатуры, содержащей полиамидамин-эпихлоргидриновые смолы // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2021. № 2. С. 159–165.
  2. Пенкин А. А. Химическая интенсификация процесса роспуска вторичного влагопрочного сырья // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: материалы VI Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. памяти профессора В. И. Комарова, Архангельск, 9–11 сент. 2021 г. / Архангельск, 2021. С. 184–191.
  3. Yang D., Sotra A., Pelton R. H. Switching of PAE wet strength // Nordic Pulp and Paper Research Journal. 2019. Vol. 34, no 1. P. 88–95. DOI: 10.1515/npprj-2018-0074.
  4. Effect of chemical additives on the degradation of polyamideamine-epichlorohydrin (PAE) films and PAE based papers made from bleached kraft pulps / E. Siqueira [et al.] // Nordic Pulp and Paper Research Journal. 2013. Vol. 28, no 4. P. 529–540. DOI: 10.3183/NPPRJ-2013-28-04-p529-540.
  5. Carboxymethylcellulose (CMC) as a model compound of cellulose fibers and polyamideamine epichlorohydrin (PAE) – CMC interactions as a model of PAE – fibers interactions of PAE-based wet strength papers / E. Siqueira [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. 2015. Vol. 132, no 26. DOI: 10.1002/app.42144.
  6. Holik H. Handbook of Paper and Board. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH &Co. 2013, 992 p.
  7. Hagiopol C., Johnston J.W. Chemistry of Modern Papermaking. Georgia-Pacific Chemicals LLC, 2012. 415 p.
  8. Особенности переработки трудноразволокняемой макулатуры / С. С. Пузырёв [и др.] // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2006. № 10. С. 40–44.
  9. Кларк Дж. Технология целлюлозы (наука о целлюлозной массе в бумаге, подготовка массы, переработка ее на бумагу, методы испытания) / пер. с англ. А. В. Оболенской, Г. А. Пазухиной. М.: Лесная пром-ть, 1983. 456 с.
  10. Suhonen T., Oksanen N. Future outlook for the forest industry // Swedish Association of Pulp and Paper Engineers (SPCI), 2016. URL: https://www.researchgate.net/publication/336346090_Swedish_Forest_Sector_Outlook (date of access: 03.03.2017).
  11. Espy H. H., Geist W. G. Persulfates as repulping reagents for neutral/alkaline wet-strength broke // TAPPI Journal. 1993. Vol. 76, no. 2. P. 139–141.
  12. Fischer S. A. Repulping wet-strength paper // TAPPI Journal. 1997. Vol. 80, no. 11. P. 141–147.
  13. Yang R., Luettgen C. Repulping of wet strength paper towel with potassium monopersulfate // TAPPI Journal. 2020. Vol. 19, no. 9. P. 463–470. DOI: 10.32964/TJ19.9.463.
  14. Казаков Я. В. Характеристика геометрических параметров волокон целлюлозных полуфабрикатов с использованием вероятностных методов // Химия растительного сырья. 2014. № 1. С. 269–275. DOI: 10.14258/jcprm.1401269.
  15. Hakan Karlsson, Rinnevuo Timo. Fibre guide: fibre analysis and process applications in the pulp and paper industry: a handbook. Kista: AB Lorentzen & Wettre, 2006. 120 p.
  16. Fiber Quality Analysis: OpTest Fiber Quality Analyzer versus L&W Fiber Tester / B. Li [et al.] // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2011. Vol. 50. P. 12572–12578. DOI: 10.1021/ie201631q.
  17. Ferritsius O., Ferritsius R., Rundlöf M. Average fibre length as a measure of the amount of long fibres in mechanical pulps – ranking of pulps may shift // Nordic Pulp and Paper Research Journal. 2018. Vol. 33, no. 3. P. 468–481. DOI: 10.1515/npprj-2018-3058.
  18. Measurement of fiber length, coarseness, and shape with the fiber quality analyzer / G. Robertson [et al.] // TAPPI Journal. 1999. Vol. 82, no. 10. P. 93–98.
  19. Ferreira P. J., Matos S., Figueiredo M. M. Size characterization of fibres and fines in hardwood kraft pulps // Particle and Particle Systems Characterization. 1999. Vol. 16. P. 20–24. DOI: 10.1002/(SICI)1521-4117(199905)16:13.3.CO;2-D
  20. An Analyzer for fibre shape and length / J. A. Olson [et al.] // Journal of Pulp and Paper Science. 1995. Vol. 21, no. 11. P. 367–373.
  21. Fiserova M., Gigac J., Balbercak J. Relationship between fibre characteristics and tensile strength of hardwood and softwood kraft pulps // Cellulose Chemistry and Technology. 2010. Vol. 44, no. 7–8. P. 249–253.
  22. Joutsimo O. P., Asikainen S. Effect of fiber wall pore structure on pulp sheet density of softwood kraft pulp fibers // BioResources. 2012. Vol. 8, no. 2. P. 2719–2737. DOI: 10.15376/biores.8.2.2719-2737.
Поступила 30.11.2021