Влияние условий прессования на формирование структуры и физико механических свойств флютинга

УДК

DOI:

Аннотация

Известно, что комплекс потребительских свойств бумаги и картона в производственных условиях формируется под влиянием параметров работы трех основных частей бумаго- или картоноделательных машин: формующей, прессовой и сушильной. При этом лабораторное моделирование образцов бумаги или картона, например в целях оптимизации композиционного состава и свойств, зачастую ограничено набором возможных влияющих параметров. В частности, это относится к моделированию процесса прессования, поскольку в отличие от формования и сушки образцов требует специализированного оборудования, которое позволяло бы надежно регулировать и поддерживать требуемое давление. Одним из вариантов такого оборудования является лабораторный пресс TECHPAP 2011-004, который позволяет проводить обработку модельных образцов бумаги или картона массой 20…600 г/м² при изменении усилия прижима (линейного давления прессования) от 2 до 6 кг/см, а также выполнять многократное прессование не только при фиксированной, но и изменяемой нагрузке. В данной работе представлены результаты лабораторного моделирования воздействия давления прессования в различных условиях и проанализировано влияние данного фактора на разные группы свойств флютинга. В качестве объектов исследования приняты лабораторные изотропные образцы флютинга из традиционных первичных полуфабрикатов (хвойная целлюлоза высокого выхода и лиственная нейтрально-сульфитная полуцеллюлоза) и макулатуры различного качества. Следует отметить, что в экспериментах направленно использовались стандартные лабораторные отливки. Это позволило исключить влияние анизотропии на формирование структуры и свойств образцов. Обработку влажных образцов флютинга проводили при одно- и многократном прохождении отливок через пресс. Результаты изменения сухости образцов флютинга при использовании лабораторного пресса показали хорошую степень приближения к реальным условиям прессования на бумагоделательной машине. Диапазон изменения сухости полотна в лабораторных условиях составил от 17 до 42 %, следовательно, используемое давление прессования можно сопоставлять со значениями, характерными для современных прессовых частей машины. При этом отмечены принципиальные отличия воздействия условий прессования на формирование физико-механических характеристик флютинга из первичных и вторичных волокон. Показано, что использование параметров прессования при выработке флютинга из макулатуры требует учитывать специфику вторичных волокон, прошедших многократную переработку и характеризующихся ороговением клеточной стенки волокон и повышенной хрупкостью.

Сведения об авторах

Е.В. Дернова, канд. техн. наук, доц. 

В.В. Гораздова, асп.

А.В. Гурьев, канд. техн. наук, доц.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; е-mail: v.gorazdova@narfu.ru; a.guriev@narfu.ru; e.demova@narfu.ru

Ключевые слова

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитриева М.Н., Дьякова Е.В., Дулькин Д.А. Повышение технологичности переработки макулатурного флютинга при введении в композицию первичного волокна // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2012. № 9. С. 58–62.

2. Дулькин Д.А., Ковернинский И.Н., Комаров В.И., Спиридонов В.А. Мировые тенденции в развитии техники и технологии переработки макулатуры. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. 109 с.

3. Дулькин Д.А., Спиридонов В.А., Комаров В.И., Блинова Л.А. Свойства целлюлозных волокон и их влияние на физико-механические характеристики бумаги и кар- тона / Под ред. В.И. Комарова. Архангельск: Изд-во САФУ, 2011. 176 с.

4. Дулькин Д.А. Спиридонов В.А., Комаров В.И. Современное состояние и перспективы использования вторичного волокна из макулатуры в мировой и отечественной индустрии бумаги. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007. 1118 с.

5. Дулькин Д.А., Южанинова Л.А., Миронова В.Г., Спиридонов В.А. Научные

основы переработки макулатуры // Лесн. журн. 2005. № 1-2. С. 104–122. (Изв. высш учеб. заведений).

6. Зеленова С.В., Казаков Я.В. Определение структурно-размерных характеристик целлюлозных волокон в бумажном листе // Материалы докл. 15-й Коми республик. молодеж. науч. конф. Сыктывкар, 2004. Т. 1. С. 74–76.

7. Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. Т. II. Производство бумаги и картона. Ч. 1. Технология производства и  обработки бумаги и картона. СПб.: Политехника, 2005. 423 с.

8. Яблочкин Н.И., Комаров В.И., Ковернинский И.Н. Макулатура в технологии картона. Архангельск: Изд-тво АГТУ, 2004. 252 с.

9. Heitmann J.A. Pulp Properties in Pulp and Paper Manufacture // TAPPI J. 1992. N 9. P. 85–96.

10. Karlsson H. Fibre Guide – Fibre analysis and process applications in the pulp and paper industry. Sweden, Kista, 2006. 102 p.

Ссылка на английскую версию:

УДК 676.026.4

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.5.177

The Effect of Pressing on the Structure Formation and Physical and Mechanical Properties of Fluting

E.V. Dernova, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

V.V. Gorazdova, Postgraduate Student

A.V. Gur'ev, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002; е-mail: v.gorazdova@narfu.ru; a.guriev@narfu.ru; e.demova@narfu.ru

A complex of consumer properties of paper and cardboard in the production environment is influenced by the working conditions of three basic parts of paperboard machines: forming, pressing and drying. A laboratory simulation of paper or cardboard samples, for example, in order to optimize the composition and properties, is often limited by a set of possible influenc- ing parameters. It refers to the simulation of the pressing process, as this process unlike the samples forming and drying processes, requires specialized equipment to adjust and maintain the desired pressure. As a variant of this equipment is a laboratory press TECHPAP 2011-004, which allows processing samples of paper or paperboard weighing of 20...600 g/m2 when changing clamping force (the line pressing pressure) from 2 to 6 kg/cm, and perform a multi- ple pressing at a fixed or variable load. This paper presents the results of laboratory simulation of the pressing pressure impact in different conditions and the analysis of the effect of this factor on the properties of fluting. The laboratory fluting isotropic samples of the traditional primary semi-finished products (softwood high-yield pulp and neutral sulfite semichemical pulp) and waste paper of various qualities are accepted as the objects of the research. The standard lab sheets are used in the experiments. This allows us to eliminate the influence of the anisotropy on the formation of the samples structure and properties. The treatment of wet flut- ing samples is carried out at one and multiple passes of lab sheets through the press. The re- sults of dryness measuring of the fluting samples with the use of a laboratory press have shown a good degree of approximation to the real conditions of a paper-making machine pressing. The range of variation of the paper web dryness in the laboratory conditions is from 17 to 42 %, therefore, the used compacting pressure can be compared with the values typical for the modern pressing parts of a machine. The fundamental differences of the impact of pressing conditions on the formation of the physical and mechanical fluting characteristics of primary and secondary fibers are installed. The use of pressing parameters in the fluting pro- cessing from waste paper requires taking into account the specifics of secondary fibers that have passed multiple processing and are characterized by the hornification of cell walls and increased fragility.

Keywords: fluting, pressing, primary fiber, secondary fiber, waste paper.

REFERENCES

1. Dmitrieva M.N., D'yakova E.V., Dul'kin D.A. Povyshenie tekhnologichnosti pere- rabotki makulaturnogo flyutinga pri vvedenii v kompozitsiyu pervichnogo volokna [The Improvement of Processability of Waste Fluting at Primary Fiber Inclusion in the Composi- tion]. Tsellyuloza. Bumaga. Karton [Pulp. Paper. Board], 2012, no. 9, pp. 58–62.

2. Dul'kin D.A., Koverninskiy I.N., Komarov V.I., Spiridonov V.A. Mirovye ten- dentsii v razvitii tekhniki i tekhnologii pererabotki makulatury [Global Trends in the Devel- opment of Equipment and Technology of the Wastepaper Processing]. Arkhangelsk, 2002.

109 p.

3. Dul'kin D.A., Spiridonov V.A., Komarov V.I., Blinova L.A. Svoystva tsellyuloz- nykh volokon i ikh vliyanie na fiziko-mekhanicheskie kharakteristiki bumagi i kartona [The Properties of Cellulosic Fibers and Their Influence on Physical and Mechanical Properties of Paper and Paperboard]. Arkhangelsk, 2011. 176 p.

4. Dul'kin D.A. Spiridonov V.A., Komarov V.I. Sovremennoe sostoyanie i perspek-

tivy ispol'zovaniya vtorichnogo volokna iz makulatury v mirovoy i otechestvennoy industrii bumagi [Current Status and Prospects of Using of Recycled Fibre in the World and Native Paper Industry]. Arkhangelsk, 2007. 1118 p.

5. Dul'kin D.A., Yuzhaninova L.A., Mironova V.G., Spiridonov V.A. Nauchnye os- novy pererabotki makulatury [Scientific Basis of Waste Paper Treatment]. Lesnoy zhurnal,

2005, no. 1–2, pp. 104–122.

6. Zelenova S.V., Kazakov Ya.V. Opredelenie strukturno-razmernykh kharakteristik tsellyuloznykh volokon v bumazhnom liste [Determination of Structural and Dimensional Characteristics of Cellulose Fibers in a Paper Sheet]. Materialy dokl. 15-y Komi respublik. molodezh. nauch. konf. [Proc. of the 15th Komi Republican Youth Sci. Conf.]. Syktyvkar,

2004, vol. 1, pp. 74–76.

7. Tekhnologiya tsellyulozno-bumazhnogo proizvodstva. V 3 t. T. II. Proizvodstvo bumagi i kartona. Ch.1. Tekhnologiya proizvodstva i obrabotki bumagi i kartona [The Technology of Pulp and Paper Production. In 3 V. Vol. 2. Manufacture of Paper and Paper-

board. Part 1. Technology of Production and Processing of Paper and Paperboard]. Saint

Petersburg, 2005. 423 p.

8. Yablochkin N.I., Komarov V.I., Koverninskiy I.N. Makulatura v tekhnologii kar- tona [Waste Paper in the Cardboard Technology]. Arkhangelsk, 2004. 252 p.

9. Heitmann J.A. Pulp Properties in Pulp and Paper Manufacture. TAPPI Journal,

1992, no. 9, pp. 85–96.

10. Karlsson H. Fibre Guide – Fibre Analysis and Process Applications in the Pulp and Paper Industry. Sweden, Kista, 2006. 102 p.