ВИДЫ КАНИФОЛЬНОГО КЛЕЯ, СПОСОБЫ ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ

§ 19.

ВИДЫ КАНИФОЛЬНОГО КЛЕЯ, СПОСОБЫ ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОКЛЕЙКИ БУМАГИ

Канифоль, используемая для получения клея, представляет собой твердое, прозрачное и хрупкое вещество, нерастворимое в воде, но хорошо растворимое в органических растворителях: спирте, эфире, ацетоне и др.

Различают живичную, экстракционную и талловую канифоль. Живичная канифоль выделяется из живицы хвойных пород деревьев, в основном из живицы сосны. Экстракционную канифоль получают экстрагированием бензином щепы старых пней сосны. Эта канифоль по сравнению с живичной более темного цвета и поэтому не используется в производстве высокосортных белых клееных видов бумаги. Талловую канифоль получают из сульфатного мыла в качестве побочного продукта сульфатцеллюлозного производства. Высшие сорта талловой канифоли по своим свойствам приближаются к живичной канифоли, а низшие сорта темного цвета могут быть использованы только для проклейки бумаги и картона темной окраски.

Химический состав канифоли сложен. Она состоит из смеси различных смоляных кислот с общей формулой С20Н30О2, содержит также жирные кислоты и небольшое количество нейтральных и окисленных веществ. Основой канифоли хорошего качества (80—95 % состава) является абиетиновая кислота.

Холодный способ получения бурого (полностью нейтрализованного) канифольного клея в цилиндрических колонках (способ Дельтирна) не получил распространения в бумажной промышленности по ряду причин и в первую очередь из-за громоздкости и малой производительности установок, несмотря на простоту их обслуживания и непрерывность процесса получения клея.

Весьма распространен горячий способ получения канифольного клея, по которому может быть получен бурый или белый клей.

Бурый клей очень чувствителен к солям жесткости производственной воды и при наличии жесткой производственной воды вообще не применим. С солями временной жесткости воды резинат натрия вступает в реакцию:

Образующиеся в жесткой воде резинаты кальция' (а также магния) обладают менее гидрофобными свойствами, чем резинаты алюминия. Кроме того, они образуют грубодисперсные осадки и нуждаются в более высокой температуре сушки на ее заключительном этапе. Все это исключает возможность проклейки бумаги бурым клеем при наличии жесткой производственной воды.

Рис. 19. Схема установки:
а — для получения белого канифольного клея; б — инжектор

Несмотря на отсутствие свободной смолы в буром клее, в бумаге, проклеенной этим клеем, эту смолу легко обнаружить. Откуда же она появилась? Ответ на этот вопрос дают реакции гидролиза резината алюминия, происходящие при повышенной температуре в присутствии растительных волокон, с образованием одно-и двухосновных солей алюминия:

Гидролиз может происходить на величину до 60 % резината алюминия. Установка для приготовления канифольного клея горячим способом (рис. 19, а) состоит из варочного котла 2 с паровой рубашкой и мешалкой, из которого расплавленный клей через мерник 6 поступает в инжектор 5, эмульгационного бака 3 и баков для готового клея 4. В инжектор (рис. 19, б) помимо расплавленного клея поступают пар и теплая вода из бака 1 (см. рис. 19, а). В инжекторе клеевые частицы дис-пергируются, и готовая клеевая дисперсия в эмульгационном баке разбавляется холодной водой до концентрации ~20 г/л. С этой концентрацией клей хранится в баках для готового клея. Для приготовления 100 кг белого клея расходуется 125 кг пара (34 кг на варку клея и 91 кг на его диспергирование в паровом инжекторе). Варка клея продолжается примерно 3. ч. Различные схемы и режимы приготовления белого, канифольно-парафинового и других модифицированных видов канифольного клея приведены в работе [71.

В 30-е годы текущего столетия достигнутые к этому времени успехи в коллоидной химии способствовали развитию и применению в технике защитных коллоидов. Одновременно в технике проклейки бумаги наметилась тенденция к увеличению содержания в канифольном клее свободной смолы. Стало очевидным, что этого можно практически достигнуть, если в процессе приготовления клея в его состав ввести защитный коллоид, который бы надлежащим образом стабилизировал в клеевой дисперсии частицы свободной смолы, предотвращая расслаивание дисперсии и выпадение клеевых частиц в осадок.

Этот стабилизатор должен предотвращать нежелательную коагуляцию клеевой дисперсии под действием солей жесткости производственной воды и вместе с тем не должен, противодействовать гетерокоагуляции под действием сернокислого алюминия. Таким защитным коллоидом среди других веществ, удовлетворяющим этим требованиям, оказался казеинат натрия, получаемый путем растворения сухого казеина в растворе едкого натра.

Канифольный клей с высоким содержанием свободной смолы различных марок широко применяется за рубежом. Наиболее известные фирменные названия подобных видов клея следующие: Бевойд (названный по имени его изобретателя Бруно Вигера), Жилле, Бутц, Хагойд, Про-сайз и др.

В СССР высокосмоляной клей, т. е. клей с высоким содержанием свободной смолы (до 90%), изготовляется на типовой установке (рис. 20). Расплавленная канифоль из бака 1 поступает в эмульсер 5 вместимостью 2 м3, куда подается также вода, щелочь из бака 3 и в процессе варки казеинат натрия из бака 4. Эмульсер снабжен быстроходной мешалкой (1500 мин-1) и рассчитан на одновременную загрузку 400 кг канифоли. На одну варку расходуется 22 кг казеина, 2,2 кг едкого натра для растворения казеина и 11 кг едкого натра для нейтрализации канифоли. Время варки в эмульсере примерно 1 ч.

Клей с высоким содержанием свободной смолы обладает рядом серьезных достоинств. Он устойчив к солям жесткости производственной воды и может быть успешно использован в условиях жесткой производственной воды. Вместе с тем вполне себя оправдала и многолетняя практика его применения

в условиях мягкой производственной воды. Частицы высокосмоляного клея имеют в среднем диаметр 1 мкм, тогда как частицы белого клея — 3—4 мкм. При использовании высокосмоляного клея может существенно экономиться сернокислый алюминий. В этом случае отношение расхода канифоли к сернокислому алюминию составляет 1: 1 и pH среды при проклейке примерно 6, тогда как при применении белого клея это

соотношение обычно поддерживается в пределах от 1 : 1,5 и даже до 1 : 2, а pH среды 4,5—5.

Рис. 20. Схема установки для приготовления высокосмоляного клея:
1 — бак для плавления канифоли; 2 — электродвигатели; 3 — бачок для щелочи; 4 — бак для растворения казеина; 5 — бак для варки клея (эмульсер); 6 — мерник; 7— сборник
готового клея; 8 — редуктор

Возможность получения хороших результатов проклейки при более высоком значении pH обеспечивает лучшую сохранность одежды бумагоделательных машин (сеток и сукон), меньшую коррозию оборудования и большую долговечность изготовляемой бумаги. Наличие в клее высокого содержания свободной смолы дает возможность поддерживать на заключительной стадии сушки более низкую температуру сушильной

поверхности, чем в случаях белого и, тем более, бурого видов клея. Высокосмоляной клей устойчив при высокой концентрации. Он может быть изготовлен с концентрацией 400—500 г/л и в этих условиях при централизованном изготовлении клея его можно в виде клея-пасты перевозить в бочках на предприятия бумажной промышленности. Наконец, важным преимуществом высокосмоляного клея является возможность получения хороших результатов проклейки бумаги при наличии трудно проклеиваемых исходных волокнистых материалов (тряпичных волокон).

Для повышения гидрофобных свойств высокосмоляного клея его можно сочетать с парафином, содержание которого в этом случае составляет 20 %.

Существенную экономию канифоли можно получить при использовании так называемого укрепленного клея. Этот клей получают не на бумажной фабрике, а на лесохимическом заводе по схеме: термическая обработка малеиновым ангидридом терпентина (очищенная живица, рабавленная скипидаром), нейтрализация полученного продукта щелочью и отгонка скипидара из реакционной массы острым паром. Клей получается в виде пасты от белого до серого цвета с концентрацией до 70%. На бумажной фабрике клей перед его использованием разводится водой до нужной концентрации. Укрепленный клей устойчив к низкой температуре окружающего воздуха, а также к слоям жесткости производственной воды. Он успешно применяется при наличии высокой температуры сушильной поверхности.

Расходы канифольного клея и сернокислого алюминия на проклейку бумаги зависят от многих факторов и в первую очередь от требуемой степени проклейки, вида используемого клея н применяемых волокнистых материалов, жесткости производственной воды и ее температуры, а также технологического режима изготовления бумаги на бумагоделательной машине (температурного режима сушки, влажности бумаги перед сушкой и пр.). Ориентировочные данные об удельном расходе проклеивающих материалов при выработке разных видов бумаги и картона описаны в [15, с. 436—439], дополнительные сведения по материалу настоящего раздела приведены в работах [5, с. 157—189, 195, 198—216; 7, с. 9—60; 15, с. 405—439; 24, с. 57—83, 94—126, 130—136, 143—159, 166—199].

содержание .. 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ..