СЕРНОКИСЛЫЙ АЛЮМИНИЙ И ЕГО РОЛЬ В ПРОЦЕССЕ
КАНИФОЛЬНОЙ ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ
Сернокислый алюминий, используемый при канифольной проклейке и
называемый также сернокислым глиноземом, можно выразить формулой Ab(SО4)3•
18H2O. В техническом продукте в зависимости от условий его получения
содержание окиси алюминия (А12О3) находится обычно в пределах от 14 до
18 %. Нежелательными являются примеси железа, вызывающие пожелтение
бумаги. При использовании сернокислого алюминия в процессе выработки
высокосортных видов бумаги они допускаются в количестве не более 0,01 %.
При выработке основы фотобумаги, картографической и некоторых других
высокосортных видов бумаги иногда вместо сернокислого алюминия
используют алюминиево-калиевые KA1(SО4)2*12Н2О или алюминиево-аммониевые
квасцы NH4A1(SО4)2* 12Н2О с содержанием AI2O3 соответственно 10,8 и 11,3
%.
На предприятия бумажной промышленности сернокислый глинозем поступает в
виде плиток, отдельных кусков, гранул и порошка. Рабочие растворы
сернокислого глинозема обычно изготовляют растворением его в две
ступени. На первой ступени при подогреве острым паром до 90 °С готовят
раствор высокой концентрации (20—40%). Растворение осуществляют в баках,
расположенных на площадке, под которой находятся запасные баки готового
рабочего раствора с концентрацией 6—8 %. Баки железобетонные, облицованы
кислотоупорными плитками. Вторая стадия растворения осуществляется
холодной водой. В бумажную массу сернокислый глинозем поступает через
керник. Всю арматуру установки для растворения сернокислого глинозема
изготовляют из кислотоупорных материалов, так как разбавленные растворы
сернокислого алюминия в воде имеют кислую реакцию (pH около 4)
вследствие гидролиза сернокислого алюминия с образованием гидроокиси
алюминия и серной кислоты.
Al2 (SО4)3 + 6Н2О-------> 2А1 (OH)3 + 3H2SО4.
Сернокислый алюминий вводится в бумажную массу после того, как клей
хорошо перемешается с волокнами. Введение его в массу до клея
недопустимо, так как при этом клей, попадая в кислую среду,
преждевременно коагулирует, не успев
равномерно перемешаться с волокнами. Качество
проклейки бумаги в этом случае неудовлетворительное.
При проклейке бумаги роль сернокислого алюминия не ограничивается только
его расходом на обменную реакцию с резинатом натрия. Он создает pH
среды, при котором нарушается стабильность клеевой дисперсии и
осуществляется фиксация клеевого осадка на растительных волокнах. Если в
композиции бумаги используются красители и минеральные наполнители, то
сернокислый алюминий расходуется и на их фиксацию на волокнах. Он
вступает в обменные реакции с солями жесткости производственной воды и
служит, таким образом, для умягчения воды. Наконец, и это существенно,
сернокислый алюминий вступает в обменные реакции с солями золы волокон,
что способствует снижению отрицательного заряда волокон и их
перезарядке. Именно поэтому волокна, содержащие повышенное количество
неотмываемых солей, легче и лучше проклеиваются.
Координационная теория Томаса дает новую информацию о специфической роли
ионов алюминия при проклейке бумаги и тем дополняет наши представления
об этом сложном процессе и о роли в нем сернокислого алюминия—-роли,
которую ранее оценивали, исходя лишь из представлений электростатической
теории.
Согласно координационной теории ионы алюминия могут устанавливать с
целлюлозой и смолой связи через гидроксильные группы по схеме:
Известно, что легкосорбируемые анионы таких
веществ, как оксалаты, тартраты, лигносульфонаты и сульфаты оказывают
вредное влияние на проклейку. Причина этого заключается в том, что они
мешают установлению координационной связи смолы и целлюлозы с ионом
алюминия.
Выше уже отмечалось, что с повышением температуры производственной воды
в летнее время ухудшается проклейка бумаги из-за увеличения размеров
клеевых частиц. Теория координационной связи дает дополнительное
объяснение ухудшению проклейки бумаги в летнее время. Согласно этой
теории на указанное явление могут влиять и активно действовать
микроорганизмы, в результате чего образуются органические анионы с
сильными координационными связями, например соли лимонной или щавелевой
кислот. Эти соли вступают с ионами алюминия в координационную связь, что
резко снижает эффект от действия ионов алюминия на проклейку
бумаги. Таким образом, хорошая проклейка бумаги в
летнее время неотделима от борьбы с микроорганизмами (слизеобра-зованием).
О роли сернокислого алюминия при канифольной проклейке бумаги можно
дополнительно прочесть в книгах [5, с. 189—195; 24, с. 160—164].