Исследование влияния температуры сушки на свойства бумаги из сульфатной беленой хвойной и лиственной целлюлозы. С. 173–184

УДК

676.017.439

DOI:

10.37482/0536-1036-2023-3-173-184

Аннотация

В Российской Федерации на большинстве бумажных фабрик наблюдается значительный перерасход энергии, по разным оценкам – до 40 %, обусловленный низким уровнем технического, научного и кадрового обеспечения. При этом осуществляется выпуск продукции с неконкурентоспособными потребительскими свойствами. Таким образом, оптимизация конструкций и применяемых технологий, включая температурные режимы сушки, является актуальной задачей. Сушильная часть бумагоделательной машины – ее самая энергоемкая часть, при этом оказывает значительное влияние на показатели механической прочности и другие свойства бумаги, в том числе структурно-размерные. На сушку бумажного полотна затрачивается 72–77 % от общего количества расходуемой машиной энергии. Цель работы – анализ влияния температуры сушки на прочностные и структурно-размерные свойства бумаги, с возможностью применения полученных закономерностей на действующих предприятиях отрасли, а также для дальнейших научных исследований. Приведены результаты изучения влияния вида целлюлозы, степени помола, массы 1 м² и температуры сушки на прочностные и структурно-размерные свойства лабораторных образцов бумаги. В ходе исследования изготовлены и испытаны лабораторные отливки массой от 60 до 120 г/м² из сульфатной беленой хвойной и лиственной целлюлозы, размолотой до степени помола от 20 до 50 °ШР. Температуру сушки материала варьировали от 80 до 140 °С. В результате анализа полученных образцов бумаги выявлено значительное влияние температуры сушки на прочностные и структурно-размерные свойства бумаги. Увеличение температуры сушки с 80 до 140 °С оказывает наибольшее влияние на структурно-размерные свойства бумаги, изготовленной из массы большей степени помола, и на прочностные свойства бумаги, изготовленной из массы меньшей степени помола, при использовании в качестве сырья как хвойной, так и лиственной сульфатной беленой целлюлозы.

Сведения об авторах

Д.А. Прохоров*, инж. Voith Paper, аспирант; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5206-4119
В.К. Дубовый, д-р техн. наук, проф.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2903-3872
Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, ул. Ивана Черных, д. 4, Санкт-Петербург, Россия, 198095; daniel.prokhorov@gmail.com*, dubovy2004@mail.ru

Ключевые слова

бумагоделательная машина, сушильная часть бумагоделательной машины, температура сушки бумажного полотна, производительность бумагоделательной машины, бумажное полотно, разрушающее усилие, сопротивление продавливанию, сопротивление раздиранию, толщина, воз

Для цитирования

Прохоров Д.А., Дубовый В.К. Исследование влияния температуры сушки на свойства бумаги из сульфатной беленой хвойной и лиственной целлюлозы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 3. С.173–184. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-173-184

Литература

1. Бойков Л.М. Повышение эффективности сушки путем модернизации пароконденсатных систем бумагоделательных, картоноделательных машин и гофроагрегатов. СПб.: СПбГТУРП, 2015. 575 с. 

2. Бойков Л.М., Прохоров Д.А., Ионин Е.Н. Повышение эффективности сушки на бумаго- и картоноделательных машинах // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2015. № 2. С. 66–69. 

3. Камчатова Е.Ю., Перевозчикова А.К. Тенденции развития целлюлознобумажной промышленности Российской Федерации // Уч. зап. Рос. акад. предпринимательства. 2022. Т. 21, № 2. С. 43–49. https://doi.org/10.24182/2073-6258-2022-21-2-43-49

4. Прохоров Д.А. Общая характеристика и перспективы развития мировой целлюлозно-бумажной промышленности // Материалы III Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов ЦБП «Современная целлюлозно-бумажная промышленность. Актуальные задачи и перспективные решения», Санкт-Петербург, 8 нояб. 2021 г. Т. II. СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2022. С. 69–75. 

5. Прохоров Д.А., Смолин А.С. Оценка эффективности сушильной части машин для выработки санитарно-гигиенических видов бумаги // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. С. 159–168. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-2-159-168

6. Фляте Д.М. Свойства бумаги. 2-е изд., испр. и доп. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 648 с. 

7. Antonsson S., Mäkela P., Fellers C., Lindström M. Comparison of the Physical Properties of Hardwood and Softwood Pulps. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2009, vol. 24, no. 4, pp. 409–414. https://doi.org/10.3183/npprj-2009-24-04-p409-414

8. Björk E. Production and Application of Fine Fractions Made of Chemical Pulp for Enhances Paperboard Strength. Thesis for Licentiate Degree in Chemical Engineering. Sweden, Sundsvall, 2020. 41 p.

9. Boykov L.M., Prokhorov D.A., Ionin E.N., Lukianov S.A. Modernization of Steam and Condensate Systems of Drying Plants of Paper and Cardboard-Making Machines. Proceedings of the 102-th International Scientific-Practical Conference “The Technical Progress of Humanity in the Context of the Continued Expansion of the Material Needs of Society”. London, 2015, pp. 40–42.

10. Defraeye T., Houvenaghel G., Carmeliet J., Derome D. Numerical Analysis of Convective Drying of Gypsum Boards. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012, vol. 55, no. 9-10, pp. 2590–2600. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.01.001

11. Ham C.-H., Youn H.J., Lee H.L. Influence of Fiber Composition and Drying Conditions on the Bending Stiffness of Paper. Bioresources, 2020, vol. 15, no. 4, pp. 9197–9211. https://doi.org/10.15376/biores.15.4.9197-9211

12. Johansson A. Correlations Between Fibre Properties and Paper Properties. Master Thesis in Pulp Technology. Sweden, KTH Publ., 2011. 49 p.

13. Karlsson H. Some Aspects on Strength Properties in Paper Composed of Different Pulps. Licentiate thesis. Sweden, Karlstad, 2007. 57 p

14. Karlsson H., Rinnevuo T. Fibre Guide: Fibre Analysis and Process Applications in the Pulp and Paper Industry: A Handbook. Sweden, Kista, AB Lorentzen & Wettre Publ., 2006. 120 p.

15. Meltzer F.P. Technologie der Zellstoffmahlung. Von der Fakultät für Maschinenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenierwissenschaften. Germany, Aachen, 1994. 148 p. (In German).

16. Miller T., Kramer C., Fisher A. Bandwidth Study on Energy Use and Potential Energy Saving Opportunities in US Pulp and Paper Manufacturing. Washington, 2015. 108 p.

17. Mäkelä P. Effect of Drying Conditions on the Tensile Properties of Paper. In Advances in Pulp and Paper Research. Proceedings of the 14th Fundamental Research Symposia, Oxford, 2009. FRC, Manchester, 2018, pp. 1079–1094.

18. Poirier N., Pikulik I. The Effect of Drying Temperature on the Quality of Paper. Drying Technology, 1997, vol. 15, no. 6-8, pp. 1869–1879. https://doi.org/10.1080/07373939708917333

19. Wahlström T. Influence of Shrinkage and Stretch During Drying on Paper Properties. Licentiate Thesis. Sweden, Stockholm, 1999. 12 p.

20. Wahlström T. The Influence of Drying Time and Temperature Revisited. Proceedings of the conference “Progress in Paper Physics”, 2006. Ed. by D.W. Coffin. USA, Miami University Oxford Publ., 2006, pp. 82–85.