книги / Подготовка полуфабрикатов для получения бумаги

Асбестовый наполнитель единственный, который имеет положительный заряд и обладает высокой удерживающей способностью – до 80 %.

9.5. Приготовление суспензий наполнителя

Сухой наполнитель транспортером подается в гидроразбиватель, где готовится суспензия концентрацией 300–400 г л (рис. 24), затем суспензия очищается на сетчатом барабане или вибрационной сортировке, откуда поступает в промежуточный бассейн, где разбавляется до концентрации 150–200 г л. Затем на вихревом коническом очистителе проводится очистка от песка. Готовую суспензию хранят в бассейнах с мешалкой.

Рис. 24. Схема приготовления суспензии наполнителя: 1 – гидроразбиватель; 2 – сетчатый барабан; 3 – промежуточный бак; 4 – расходные баки

Двуокись титана разводят обычно точно по весу (по числу пакетов) и в смеситель задают точное количество воды. Для получения устойчивой суспензии этого наполнителя необходима мягкая вода. При использовании жесткой воды необходимо добавлять диспергатор полифосфат в количестве 0,5 % от веса пигмента (рис. 25). Вначале готовят суспензию концентрацией 50–60 % и после интенсивного получасового перемешивания перекачивают ее в расходные баки, где разбавляют до концентрации 12–24 %.

91

Рис. 25. Схема приготовления суспензии титановых пигментов: 1 – диспергатор; 2 – расходная мешалка; 3 – сито; 4 – насос;

5– расходомер; 6 – вода; 7 – TiO2

Впроизводство суспензию подают насосом через магнитный расходомер. Оборудование изготовляют из нержавеющей стали. Бассейн облицовывают полиэфирной смолой, армированной стеклопластиком.

10. КРАШЕНИЕ БУМАГИ

Внешний вид бумаги является одним из основных качественных показателей. Он зависит не только от отделки, но и от окраски. Около 90 % бумажной продукции вырабатывается с применением красителей. Окраску бумаги осуществляют, добавляя краситель в бумажную массу или на поверхность бумажного полотна. Большинство видов бумаги окрашивается первым способом.

К бумаге для письма и печати предъявляются более высокие требования по белизне. Однако бумага, изготовленная даже из целлюлозы высокой степени белизны, имеет некоторый желтый оттенок. Для его устранения применяют подцветку бумаги, вводя в нее небольшое количество (5–50 г т продукции) фиолетового, синего или смеси синего с красным красителей. Такая бумага кажется белой за счет отражения красителем сине-фиолетовой части спектра, кото-

92

рая поглощается неподцвеченной бумагой. Истинная белизна бумаги, определяемая фотометром, не увеличивается, а, наоборот, снижается, так как подцветочные красители не являются спектрально чистыми, т.е. отражают не только сине-фиолетовую, но и другие части спектра. Для повышения истинной белизны бумаги применяют оптические отбеливатели или бланкофоры. Они обладают способностью превращать ультрафиолетовую, невидимую, часть спектра в видимые сине-фиолетовые лучи.

Для красящих веществ характерно наличие в их молекулах хромофорных групп, придающих веществам окраску. К ним относятся азогруппа N=N ; этиленовая группа СН=СН и нитро-

группа N ОО .

В бумажном производстве применяются основные, кислотные, прямые, протравные, кубовые и сернистые красители.

Для основных красителей характерна высокая интенсивность окраски. Однако они малоустойчивы к действию света, щелочей, кислот, восстановителей, окислителей, чувствительны к солям жесткости воды. Имеют сродство к небеленой целлюлозе и древесной массе. Сродство их к волокну увеличивается прямо пропорционально содержанию лигнина. Фиксация основного красителя на волокне резко повышается при использовании протравы. Естественная протрава танин, искусственная закрепитель Т, закрепитель ФФ и др. Заряженные положительно, катионы основных красителей могут взаимодействовать с анионами прямых и кислотных красителей с образованием труднорастворимых комплексов.

Путем введения после основного красителя прямого или кислотного можно усилить фиксацию красителя на волокне.

Расход красителей составляет 0,02–1,5 % от массы волокна в зависимости от требований насыщенности цветового тона.

Кислотные красители уступают основным в красящей способности, но более устойчивы к действию света, менее чувствительны к солям жесткости воды, но малоустойчивы к действию кислот, щелочей, хлора.

Кислотные красители не имеют сродства к растительным волокнам и плохо окрашивают целлюлозу. Применяются для окраски

93

клееной бумаги, при этом глинозема добавляют в 1,5 раза больше обычного. При взаимодействии кислотного красителя с глиноземом образуется лак, который адсорбируется волокном.

Расход красителя – 0,05–6 % от массы волокна. Учитывая большой расход красителя, его применяют для получения оттенков слабой интенсивности. При этом соблюдается следующий порядок: в бумажную массу вводят краситель, затем Аl2(SO4)3 для осаждения его на волокне в виде лака, затем клей и Al2(SO4)3 для закрепления клея на волокне.

Прямые красители могут образовывать водородную связь с гидроксилами целлюлозы, т.е. имеют непосредственное сродство к целлюлозе, окрашивая ее без всяких протрав (отсюда и название – прямые).

Сродство красителей к волокну уменьшается по мере увеличения содержания лигнина, который блокирует гидроксильные группы.

Прямые красители являются наиболее распространенными и дешевыми. Они светоустойчивы, однако уступают основным красителям по интенсивности окраски.

Расход 0,02–2,5 % от массы волокна. Растворы прямых красителей чувствительны к солям жесткости воды. Поэтому при получении клееной бумаги рекомендуется следующий порядок введения: клей краситель глинозем наполнитель.

Введение клея смягчает жесткую воду, благодаря чему краситель находится в тонкодисперсном состоянии.

Для придания бумаге определенного тона при крашении смешанных композиций используют красители смешанных групп: кислотный и основной, прямой и основной, кислотный и прямой. В первых двух случаях основные красители осаждают на волокнах, кислотные или прямые осаждаются в виде мелкодисперсного лака.

В целлюлозно-бумажной промышленности применяются также азокрасители, химически активные красители (присоединяются к целлюлозе за счет образования химической связи), проционовые красители (обладают низким сродством к целлюлозе, но имеют очень яркую окраску).

94

11. ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ОТБЕЛИВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ПОДЦВЕТКИ БУМАГИ

Повысить белизну бумаги можно различными способами: использовать для ее изготовления целлюлозу высокой степени белизны, применить наполнитель повышенной белизны, осуществить подцветку бумаги подсиниванием. Наконец, видимую белизну бумаги можно повысить при использовании так называемых оптических отбеливателей. Этот последний способ повышения белизны бумаги имеет преимущество по сравнению с другими способами повышения белизны, так как не оказывает отрицательного влияния на основные свойства бумаги.

Оптические отбеливатели – это вещества, способные частично поглощать сине-фиолетовую часть спектра света с преобразованием этого поглощения в виде видимого голубого свечения (флуоресценции), благодаря чему осуществляется оптический эффект отбелки бумаги. Очевидно, что чем больше излучаемая голубая флуоресценция оптического отбеливателя, тем эффективнее его действие. Оптические отбеливатели используются в весьма малых количествах и при этом придают бумаге столь высокую степень видимой белизны, которую не может обеспечить ни химическая отбелка волокнистых полуфабрикатов, ни использование белых наполнителей, не говоря уже о красителях для подцветки бумаги. Вместе с тем оптические отбеливатели не всегда применимы. Так, их нецелесообразно применять в композиции бумаги, содержащей более 20 % небеленой целлюлозы или древесной массы. Эти полуфабрикаты сами активно поглощают ультрафиолетовые лучи, что в значительной степени препятствует действию оптических отбеливателей. Чем желтее используемые волокнистые материалы и минеральные наполнители, тем меньше эффект от действия оптических отбеливателей.

Род минерального наполнителя также имеет определенное значение. По возрастании способности поглощать ультрафиолетовые лучи наполнители могут быть расположены в следующий ряд: тальк и сульфат бария, каолин, сульфид цинка, двуокись титана.

95

На проклеенных канифольным клеем видах бумаги эффект оптической отбелки менее заметен, чем на неклееных. Влияние оптических отбеливателей при низком рН среды обычно меньше, чем при высоком.

Оптические отбеливатели можно вводить в бумагу различными способами: в бумажную массу, в клеильный пресс бумагоделательной машины или вместе с покровным слоем при использовании специального оборудования для мелования бумаги. Очевидно, что способы нанесения оптических отбеливателей на поверхность бумаги экономически наиболее выгодны, так как в этом случае нет потерь с промоями, да и нет необходимости иметь оптический отбеливатель в толще бумаги, поскольку важной является белизна ее поверхности.

Многочисленные оптические отбеливатели, применяемые в бумажной промышленности, различаются по своему строению и химической природе (эскулин, умбелиферон, производные кумарина и др.). Существует большое количество торговых марок оптических отбеливателей – это с различными индексами бланкофоры, ленкофоры, ультрафоры, тинопали, увитексы и пр. Отечественная химическая промышленность изготовляет оптический отбеливатель под наименованием прямой белый.

Расход оптических отбеливателей при их введении в бумажную массу (вводить следует до добавления сернокислого алюминия и после введения наполнителей) не превышает 0,1–0,2 % к абсолютно сухой массе всей композиции. При поверхностной обработке бумаги оптический отбеливатель используется в значительно меньшем количестве, а при введении его в покровную меловальную суспензию – всего лишь 0,1–0,15 % от абсолютно сухой массы компонентов.

Оптические отбеливатели применяются для повышения белизны различных видов бумаги для письма и печати. Благодаря контрасту между белизной бумаги и цветом печатной краски или чернил, текст, нанесенный на подобную бумагу, выглядит особенно четким и приятным для глаза. Хорошие результаты дает применение оптических отбеливателей для повышения белизны основы фотобумаги, картографической бумаги, основы для парафинирования, полотенечной, основы для слоистых пластиков и многих других видов

96

бумаги. Целесообразным также является введение оптических отбеливателей в белый покровный слой коробочного картона. Рекомендуется также введение оптических отбеливателей в композицию белой оберточной бумаги для упаковки пищевых продуктов, портящихся под влиянием ультрафиолетовых лучей. Оптические отбеливатели применяются также в производстве пергамента, который становится светлее, повышается его непроницаемость для ультрафиолетовых лучей, что предотвращает пожелтение масла, завернутого в такой пакет.

Обычные приборы, служащие для определения белизны бумаги, непригодны для измерения флуоресцентного свечения бумаги, содержащей оптический отбеливатель, так как источники света этих приборов излучают мало лучей в ультрафиолетовой области. Поэтому белизну бумаги, содержащей оптический отбеливатель, называют видимой, подразумевая при этом визуальное восприятие ее человеческим глазом при дневном освещении бумаги. Для количественной характеристики белизны этой бумаги пользуются лейкометром — прибором, в котором в качестве источника света наряду с обычной лампой накаливания имеется ртутная лампа, обладающая достаточно мощным ультрафиолетовым излучением. Обычная лампа накаливания используется при определении белизны бумаги, не содержащей оптических отбеливателей, ртутная лампа дает возможность определять белизну бумаги, содержащей оптический отбеливатель.

12.АККУМУЛИРОВАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

ИБУМАЖНОЙ МАССЫ

Массные бассейны подразделяются на следующие виды:

приемные (буферные), аккумулирующие волокнистые материалы перед размолом;

промежуточные, между ступенями размола;

мешальные, для перемешивания волокнистых полуфабрикатов и химических добавок;

машинные, из которых масса подается на машину.

97

Буферные бассейны служат для создания запаса массы в случае останова некоторых участков производства. Для снижения производственных площадей и стоимости бассейна их изготавливают с таким расчетом, чтобы в них можно было хранить массу высокой концентрации. Эти бассейны изготавливают вертикальными цилиндрическими из биметалла или железобетона (рис. 26). Концентрация поступающей в бассейн массы 12–15 %, уходящей из него – 3,5– 4,5 %. Объем бассейна до 2000 м3.

Рис. 26. Бассейн для массы высокой концентрации: 1 – разбрасыватель массы; 2 – корпус; 3 – разбавительное устройство; 4 – перемешивающее устройство; 5 – рассекатель потока

Мешальные бассейны, в отличие от буферных, предназначены не только для хранения массы, но и для поддержания ее во взвешенном состоянии. Мешальные бассейны классифицируются по конст-

98

рукции самого бассейна и по виду перемешивающего устройства. Они бывают горизонтальные и вертикальные (горизонтальные из железобетона, вертикальные из металла или железобетона).

Горизонтальные бассейны с лопастными мешалками имеют небольшую вместимость (30–50 м3) и применяются в основном для перемешиваниядлинноволокнистоймассыжирногопомола.

Наиболее широко применяются горизонтальные и вертикальные бассейны с одним или несколькими пропеллерными устройствами емкостью 25–500 м3. Средняя скорость движения массы в бассейне 7–12 м мин. Оптимальная концентрация массы 3,5–4 %.

Вертикальный мешальный бассейн (рис. 27) имеет диаметр до 6 м, диаметр крыльчатки – до 1,2 м. Частота вращения ротора 150– 200 об мин, потребляемая мощность зависит от концентрации массы. Для вертикальных мешальных бассейнов диаметр бассейна должен быть в 4–5 раз больше диаметра пропеллера, а максимальный уровень заполнения массы должен составлять 1,0–1,2 диаметра бассейна.

2

1

Рис. 27. Вертикальный мешальный бассейн с пропеллерным устройством: 1 – бассейн; 2 – пропеллерное циркулирующее устройство

99

Наибольшее применение в настоящее время имеют горизонтальные мешальные бассейны с пропеллерным перемешивающим устройством, а также вертикальные пропеллерные с интенсивным перемешиванием массы, которые с успехом сейчас применяются в качестве смесительных бассейнов.

Горизонтальные пропеллерные бассейны (рис. 28) создаются различной емкости (от 25 до 500 мг), с двумя или тремя продолговатыми каналами и с одним или двумя пропеллерными устройствами (крыльчатками) для перемешивания и гона массы.

Рис. 28. Горизонтальный пропеллерный бассейн: 1 – ванна; 2 – циркуляционное колесо; 3 – электродвигатель

Крыльчатка выполняется трехили четырехлопастной из нержавеющей стали или кислотоупорной бронзы, реже из чугуна с резиновым покрытием. Скорость гона массы задается в пределах 4,5– 10 м/мин, в зависимости от вида массы, ее садкости, и достигается изменением угла наклона лопастей крыльчатки.

Эти бассейны могут работать с концентрацией до 6 %.

100