Химия растительного сырья

Введение

Материалами для производства гофрированного картона являются картон для плоских слоев (картон-лайнер) и бумага для гофрирования (fluting – флютинг). В европейских странах эти материалы объединены в группу картона для производства контейнеров (ящиков), что обусловлено основной областью применения гофрированного картона – производством транспортной тары. В России для транспортной тары используется около 80% гофрокартона, которая на 76…78% представлена картонными ящиками.

Картон-лайнер производится одно- или многослойным и подразделяется на отдельные виды, в зависимости от используемых при его производстве полуфабрикатов и внешнего вида. Картон-лайнер естественного «коричневого» цвета с использованием в композиции только первичных полуфабрикатов – сульфатной небеленой целлюлозы, полуцеллюлозы и/или термомеханической массы – это крафт-лайнер, а картон, в композиции которого содержится вторичное волокно из макулатуры, называют тест-лайнер. Причем в последнем случае применяют преимущественно макулатуру из отработанной картонной тары, имеющую собственное условное обозначение – OCC (old corrugated containers).

Флютинг относится к однослойным материалам и подразделяется на два вида – полуцеллюлозный и макулатурный. В обоих случаях в композицию могут добавляться первичные волокна, преимущественно небеленая хвойная сульфатная целлюлоза.

В результате прохождения полного технологического цикла изготовления бумаги или картона, в волокнах происходят обратимые и необратимые изменения, затрагивающие их надмолекулярную структуру, что, в конечном итоге, обусловливает существенное снижение исходных свойств волокон как полуфабрикатов для повторного использования. Чем больше циклов, тем сильнее проявляются негативные изменения [3–5]. Для повышения качества тарного картона интерес представляют волокнистые материалы одного цикла переработки. Такие материалы содержатся в отходах производства упаковки для жидких пищевых продуктов «тетра-пак». В упаковке «тетра-пак» используется крафт-лайнер, ламинированный полиэтиленовой или полипропиленовой пленкой. Ожидалось, что тарный картон из ламинированного крафт-лайнера не должен уступать по качеству аналогичной продукции из самой качественной макулатуры марки МС-Б1 (1 и 2-го сорта), а то и заметно превышать их качество.

Экспериментальная часть.

Вторичное волокно производилось из макулатуры марки МС-11В по ГОСТ 10700-97 [1]. В рассматриваемой опытной выработке использовались ламинированные отходы «Лам Бум Из» (ламинированные бумажные изделия), представляющие собой мелкие обрезки с краев ламинированной бумаги от производства изделий белого и серого цвета. Соотношение волокна и пленки в макулатуре было близким к 70 : 30%.

Процесс роспуска картона и отделения волокна от пленки осуществлялся на разработанной и созданной в ООО «Экологические технологии» под руководством Г.В. Свердлика промышленной установке. Технология предусматривает двухступенчатый роспуск макулатуры последовательно в гидроразбивателях при высокой (14–15%) и низкой (3–5%) концентрациях массы, отмывку остаточного волокна от пленки в барабанном промывателе с дальнейшим прессованием и упаковкой полиэтиленовой пленки. Примененное в установке оборудование, имеющее ноу-хау, позволило достичь высокой степени отделения волокна от пленки (98–99%) и сохранить его высокое качество.

Дальнейшая подготовка волокнистой массы и производство картона осуществлялись по технологии, принятой для производства тест-лайнера из макулатуры марки МС-5Б. Производилась продукция массой 85, 125 и 150 г/м².

Данные исследований стандартных физико-механических показателей опытной бумаги и картона представлены в таблице.

Обсуждение результатов

Абсолютное сопротивление продавливанию нормируется для бумаги и картона. Уровень показателя для опытного образца массой 80±5 г равен 270 кПа, что соответствует марке бумаги Б-0 массой 112 г. Этот же показатель для образцов 125±6 г – 410–450 кПа и соответствует также бумаге Б-0, но уже массой 175 г. Если сравнить данный уровень показателя для образцов 125±6 г с нормами для картона, то опытные образцы соответствуют маркам К-3 и К-2. Сопоставление полученных данных со значением сопротивления продавливанию для тест-лайнера из макулатуры марки МС-Б, сорт 1 и 2, по ТУ 5441-002-5472946-2007 [8], в котором картон К-1, массой 1 м² 125 и 150 г должен иметь соответственно 280 и 330 кПа, наглядно показывает значительное превышение сопротивления продавливанию опытных образцов картона.

Разрушающее усилие при сжатии кольца нормируется для картона. Уровень этого показателя для опытных картонов 125±6 и 150±9 г соответственно равен 102 и 126 Н, который не достигает нормы ни для одной марки по ГОСТ 7420-89. Но по ТУ 5441-002-5472946-2007 его значения достигают норм для марки К-1.

Показатели сопротивление плоскостному и торцевому сжатию гофрированного образца нормируются только для бумаги. Уровень сопротивления плоскостному сжатию для опытных образцов 80±5 и 125±6 г соответственно равен 154 и 221 Н. Они соответствуют нормам марки Б-2 для обеих масс 1 м².

Сопротивление торцевому сжатию опытных образцов – 1,02 (80±5 г), 1,29 (125±6 г) и 1,37 (125±6 г) кПа. В ГОСТ 7377-85 на бумагу указанным нормам соответствует марка Б-0, массой 125±6 г.

Удельное сопротивление разрыву в машинном направлении 7,8 (80±5 г) и 9,1 (125±6 г) кН/м также нормируется для бумаги. В ГОСТ 7377-85 на бумагу этим нормам соответствует бумага марки Б-0, массой 112±6 и 140±8 г.

Показатель «разрывная длина», не входящий в нормируемые показатели бумаги для гофрирования и картона для плоских слоев гофрированного картона, отличается высокими значениями для всех опытных образцов, от 5390 до 8700 м. Такая разрывная длина близка к нижнему пределу первичной хвойной небеленой сульфитной целлюлозы – 5500–8000 м, и приближается к прочности небеленой сульфатной целлюлозы – 9000–11000 м.

Резюмируя обсуждение результатов эксперимента, можно определенно говорить о возможности получения из вторичного волокна отходов «тетра-пак» картона для плоских слоев гофрированного картона и бумаги для гофрирования высоких марок, предусмотренных ГОСТ 7377-85 и ГОСТ 7420-89.