Способ подготовки вторичного волокна из гофрированного картона при изготовлении волокнистых материалов

Способ касается подготовки вторичного волокна и может быть использован в производстве волокнистых материалов, преимущественно картона. Вторичное волокно-макулатуру сначала подвергают роспуску в гидроразбивателе при температуре 37-39°С и концентрации массы 2-4%, а затем в термодисперсионной установке при температуре 38-55°С и концентрации 10-12%. Техническим результатом является повышение физико-механических показателей изготовляемых волокнистых материалов при одновременном снижении потребления электроэнергии. 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к подготовке вторичного волокна и может быть использовано в производстве волокнистых материалов, преимущественно картона.

Известен способ подготовки вторичного волокна из макулатуры (газетная бумага, книжно-журнальная бумага, суперкаландрированная бумага с офсетной печатью), включающий роспуск макулатуры в гидроразбивателе при температуре 40°С и концентрации 15% и последующую обработку в термодисперсионной установке при температуре 65-95°С (Саrrе В., Gernac Y., Galland G. “Сравнение обработки макулатурной массы в диспергаторах и бракомолках”, Res. Forum Recycl, Quebec, Oct. 7-9, 1997, Prepr-Montreal, 1997, 47-57).

Такой способ обеспечивает удовлетворительное разволокнение вторичного полуфабриката. Однако при гидратации целлюлозных волокон, имеющей экзотермический характер, повышение температуры при обработке в термодисперсионной установке (65-95°С) ведет к снижению прочности получаемого картона.

Ближайшим аналогом описываемого изобретения является способ подготовки вторичного волокна при изготовлении картона, включающий роспуск макулатуры в гидроразбивателе и последующую ее обработку в термодисперсионной установке (ЕР, 0967321 А1, D 21 С 5/02, 29.12.1999).

Согласно этому способу роспуск макулатуры проводят в гидроразбивателе, а обработку в термодисперсионной установке при температуре 60-90°С, при этом концентрация волокнистой суспензии составляет 15-30%.

После роспуска макулатуры ее подвергают флотации при температуре 40-70°С и концентрации 0,5-2,0%.

Однако такой способ не позволяет получить волокнистые материалы (картон и бумагу) с высокими физико-механическими характеристиками (разрушающее усилие, сопротивление продавливанию, прочность на излом при многократных перегибах, разрушающее усилие при сжатии кольца), так как обработка вторичного волокна в термодисперсионной установке при температуре 60-90°С и концентрации волокнистой суспензии не менее 15% приводит к скручиванию волокон. Кроме того, этот способ приводит к повышенному расходу электроэнергии.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является повышение физико-механических показателей полученных волокнистых материалов при одновременном снижении потребления электроэнергии.

Указанный новый технический результат достигается тем, что в способе подготовки вторичного волокна из гофрированного картона при изготовлении волокнистых материалов, включающем роспуск вторичного волокна в гидроразбивателе и последующую его обработку в термодисперсионной установке, согласно изобретению роспуск волокна в гидроразбивателе проводят при температуре 37-39°С и концентрации массы 2-4%, а обработку в термодисперсионной установке осуществляют при температуре 38-55°С и концентрации 10-12%.

В результате реализации способа подготовки вторичного волокна повышаются такие важные физико-механические показатели бумаги и картона, как сопротивление продавливанию, прочность на излом при многократных перегибах, разрушающее усилие и разрушающее усилие при сжатии кольца.

Именно за счет сочетания в предлагаемом способе температурного режима обработки вторичного волокна и значений концентраций в гидроразбивателе и в термодисперсионной установке происходит качественное разволокнение и максимальное восстановление бумагообразующих свойств вторичных волокон, что и приводит к улучшению физико-механических свойств волокнистых материалов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1. Для лабораторных исследований используют вторичное волокно-макулатуру марки МС 5Б ГОСТ 10700 (гофроящики).

Подготовку макулатуры осуществляют следующим образом. Макулатуру распускают в гидроразбивателе, в течение 15 минут при температуре воды 37°С и концентрации 4%. Далее макулатурную массу после сгущения до концентрации 10% подвергают обработке в лабораторной термодисперсионной установке при температуре 38°С. Технические характеристики лабораторной термодисперсионной установки представлены ниже:

Рабочий объем устройства - 0,7 л;

Электродвигатель привода:

- тип 4А71В43,

- мощность - 0.75 кВт,

- частота вращения – 1500 об/мин,

- редуктор червячный тип Р4П-80,

- передаточное число = 41.

Перед отливом полученную макулатурную массу подают в лабораторную мешалку, где разбавляют до концентрации 0,6%. Продолжительность перемешивания в лабораторной мешалке не менее 10 минут. Отлив экспериментальных образцов массой 100 г/м² осуществляют на аппарате “Рапид-Кетен”. Полученные образцы испытывают по следующим стандартным методам:

ГОСТ 13199-88 “Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения массы продукции площадью 1 м²”;

ГОСТ ИСО 1924.1-96 “Бумага и картон. Определение прочности при растяжении. Часть 1. Метод нагружения с постоянной скоростью”;

ГОСТ 13525.8-86 “Полуфабрикаты волокнистые и бумага. Метод определения сопротивления продавливанию”.

Бумага. Определение прочности на излом при многократных перегибах, ГОСТ ИСО 5626-97. Испытания проводят по методу Шоппера.

Результаты испытаний экспериментальных образцов представлены в таблице.

Пример 2.

Подготовку макулатуры осуществляют следующим образом. Макулатуру распускают в гидроразбивателе, в течение 15 минут при температуре воды 39°С и концентрации 2%. Далее макулатурную массу после сгущения до концентрации 12% подвергают обработке в лабораторной термодисперсионной установке при температуре 55°С.

Перед отливом полученную макулатурную массу подают в лабораторную мешалку, где разбавляют до концентрации 0,6%. Продолжительность перемешивания в лабораторной мешалке не менее 10 минут. Отлив экспериментальных образцов массой 100 г/м² осуществляют на аппарате “Рапид-Кетен”.

Результаты испытаний экспериментальных образцов представлены в таблице.

Пример 3.

Подготовку макулатуры осуществляют следующим образом. Макулатуру распускают в гидроразбивателе, в течение 15 минут при температуре воды 38°С и концентрации 3%. Далее макулатурную массу после сгущения до концентрации 11% подвергают обработке в лабораторной термодисперсионной установке при температуре 46°С.

Перед отливом полученную макулатурную массу подают в лабораторную мешалку, где разбавляют до концентрации 0,6%. Продолжительность перемешивания в лабораторной мешалке не менее 10 минут. Отлив экспериментальных образцов массой 100 г/м² осуществляют на аппарате “Рапид-Кетен”.

Результаты испытаний экспериментальных образцов представлены в таблице.

Пример 4 (по прототипу).

Подготовку макулатуры осуществляют следующим образом. Макулатуру распускают в гидроразбивателе, затем ее подвергают флотации при концентрации 1% и температуре 40°С в течение 2 минут. Далее макулатурную массу после сгущения до концентрации 15% подвергают обработке в лабораторной термодисперсионной установке при температуре 60°С.

Перед отливом полученную макулатурную массу подают в лабораторную мешалку, где разбавляют до концентрации 0,6%. Продолжительность перемешивания в лабораторной мешалке не менее 10 минут. Отлив экспериментальных образцов массой 100 г/м² осуществляют на аппарате “Рапид-Кетен”.

Результаты испытаний экспериментальных образцов представлены в таблице.

Пример 5 (по прототипу).

Подготовку макулатуры осуществляют следующим образом. Макулатуру распускают в гидроразбивателе, затем ее подвергают флотации при концентрации 1,5% и температуре 60°С в течение 2 минут. Далее макулатурную массу после сгущения до концентрации 25% подвергают обработке в лабораторной термодисперсионной установке при температуре 90°С.

Перед отливом полученную макулатурную массу подают в лабораторную мешалку, где разбавляют до концентрации 0,6%. Продолжительность перемешивания в лабораторной мешалке не менее 10 минут. Отлив экспериментальных образцов массой 100 г/м² осуществляют на аппарате “Рапид-Кетен”.

Результаты испытаний экспериментальных образцов представлены в таблице.

Таблица
Номер примера	Температура в гидроразбивателе, °С	Температура в термодисперсионной установке, °С	Масса 1 м2, г	Разрушающее усилие, Н	Сопротивление продавливанию, кПа	Прочность на излом, число двойных перегибов	Разрушающее усилие при сжатии кольца, Н
1	37	38	101,1	73,0	271	276	107
2	39	55	100,0	73,3	273	271	107
3	38	46	99,5	73,1	271	272	106
4	40	60	99,2	70,1	268	234	102
5	40	90	99,8	66,0	260	176	100

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет значительно улучшить физико-механические показатели волокнистых материалов, а именно: максимальное увеличение разрушающего усилия на 11%, сопротивление продавливанию - на 5%, прочность на излом при многократных перегибах - на 57%, разрушающее усилие при сжатии кольца - на 7%.

Способ подготовки вторичного волокна из гофрированного картона при изготовлении волокнистых материалов, включающий роспуск вторичного волокна в гидроразбивателе и последующую его обработку в термодисперсионнной установке, отличающийся тем, что роспуск волокна в гидроразбивателе проводят при температуре 37-39°С и концентрации массы 2-4%, а обработку в термодисперсионной установке осуществляют при температуре 38-55°С и концентрации 10-12%.