К достоинствам клеевой эмульсии Sacocell-309 следует отнести технологический режим ее применения для проклейки бумаги и картона. Она дозируется в основной технологический поток в товарном виде без традиционного разведения водой. Однако для этого требуются специальные дозирующие устройства импортного производства и дополнительные коммуникационные линии. Следует отметить, что эта анионная эмульсия проявляет наибольшую эффективность при значениях рН проклеенной бумажной массы в пределах 6,3-6,6 и может использоваться при рН 5,4-5,8.

Однако следует отметить недостатки, характерные для клеевой эмульсии Sacocell-309. К ним относятся:

1).низкая морозостойкость;

2).невысокий срок хранения;

3).пониженное содержание сухих веществ и повышенное содержание воды;

4).избирательная проклеивающая способность в зависимости от композиционного состава бумаги и картона по волокну.

Все это значительно усложняет использование этой эмульсии на бумажных и картонных предприятий Республики Беларусь и странах ближнего и дальнего зарубежья /5/.

2 ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НЕЕ ЗАДАЧИ

В настоящее время актуальным остается вопрос получения проклеивающих материалов в производстве бумаги и картона на основе отечественного сырья с максимальным его использованием.

Проклеивающие материалы на канифольной основе представляют основной класс соединений, используемых для придания бумаге и картону гидрофобных свойств. Повышение качества проклеивающих материалов, доступность составляющих компонентов клеевой канифольной композиции, что характерно для данной работы и соответствует приоритетным научным направлениям.

Целью работы является получение амидо–аммониевой соли малеопимаровой кислоты на основе малеинизированной живичной и талловой канифолей, исследование ее основных физико–химических свойств, а также изучение возможности использования ее в качестве клеевой канифольной композиции для проклейки бумаги и картона.

В задачи исследований входило:

- получение и исследование физико-химических характеристик малеинизированной живичной и малеинизированной талловой канифолей;

- получение образцов амидо-аммониевой соли с определенным содержанием свободных смоляных кислот и сухих веществ;

- определение физико-химических свойств полученных солей;

- получение образцов бумаги с введением исследуемых образцов солей;

- определение проклеивающих свойств бумаги и некоторых физико-механических показателей бумаги;

- оптимизация условий получения амидо-аммониевой соли с целью разработки новой клеевой канифольной композиции для проклейки бумаги и картона.

3 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Характеристика объектов

Объектами исследований являются образцы амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты, полученные на основе малеинизированной живичной и талловой канифолей для сравнения; также объектами исследований являются образцы бумаги приготовленные на основе бумажной массы путем последовательного введения в водно-волокнистую суспензию расчетных количеств эмульсии, приготовленной на основе клеевой канифольной композиции при ее расходе 2,5% от массы абсолютно сухого волокна и затем коагулянта до содержания рН массы в пределах 6,5-7,2.

При выполнении данной работы были использованы следующие вещества и реагенты:

Канифоль живичная ГОСТ 19113-84.

Канифоль талловая ГОСТ 14201-83.

Малеиновый ангидрид ГОСТ 11153-75

Аммиак водный ГОСТ 24147-80

Едкий натр ГОСТ 11078-78, ч.д.а.

Спирт этиловый ГОСТ 18300-72.

Эфир петролейный ГОСТ 11992-66.

После очистки растворители имели температуры кипения и показатели преломления, соответствующие их литературным данным.

Контроль за чистотой других используемых веществ проводили также путем определения их основных физико-химических характеристик (Тпл., Ткип.,nD20, d420) на соответствие их литературным данным.

При необходимости дополнительно проводили очистку используемых веществ по общеизвестным методикам.

3.2 Методы исследований

Физико-химические характеристики полученных соединений определяли следующим образом.

Кислотное число определяли по известной методике /18/.

Определение температуры плавления синтезированных соединений осуществляли по методике, изложенной в /19/.

Определение массовой доли неомыляемых веществ проводили по методике, изложенной в /18/.

Определение массовой доли сухих веществ проводили согласно ТУ РБ 00280198-029-97 /20/.

Определение массовой доли свободных смоляных кислот проводили по ТУ РБ 00280198-029-97 /20/.

Исследование растворимости в воде полученных образцов солей осуществляли по ТУ РБ 00280198-029-97 /20/.

Бумажная масса приготовлена на основе сульфатной хвойной целлюлозы, которая имела степень помола 35 ˚ШР /21/.

Образцы бумаги с введением новых проклеивающих материалов получали на листоотливном аппарате марки «Rapid-Ketten» (фирма «Ernst Haage», Германия) в соответствии со стандартом ISO 5269-2.

Исследование полученных образцов бумаги проводили следующим образом.

Определение поверхностной впитываемости воды при одностороннем смачивании (метод Кобба) осуществляли согласно ГОСТ 12605-97 /22/.

Степень проклейки бумаги определяли чернильно-штриховым методом согласно ГОСТ 8049-62 /23, 24/.

Определение разрывной длины осуществляли с помощью горизонтальной разрывной машины Lorerzen and Wetre.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ИХ АНАЛИЗ И ОБСУЖДЕНИЕ

4.1 Получение и исследование физико-химических свойств синтезированных образцов солей

В основе получения амидо-аммониевой соли малеопимаровой кислоты в качестве клеевой канифольной композиции лежит модификация канифоли малеиновым ангидридом, реакция аммонолиза малеинизированной канифоли и последующая реакция частичной нейтрализации свободных смоляных кислот канифоли раствором едкого натра (21% конц.).

Химизм процесса представлен следующими реакциями /25/.

Реакция модификации канифоли малеиновым ангидридом:

Реакция аммонолиза:

Реакция частичной нейтрализации:

Для выполнения поставленной цели исследований необходимо было получить образцы амидо-аммониевой соли с определенными заданными свойствами:

- содержание свободных смоляных кислот в образцах солей должно быть 30 – 40%;

- содержание сухих веществ – 60±5%;

- полная растворимость полученной эмульсии в воде.

Клеевые канифольные эмульсии, с содержанием свободных смоляных кислот более 30 % относят к высокосмоляным клеям, которые обладают хорошими проклеивающими свойствами и дают проклейку в нейтральной среде.

Все опыты проводились с помощью лабораторной установки, которая представлена на рисунке 4.1.

Прежде чем проводить эксперимент, необходимо было исследовать физико-химические характеристики начального сырья – живичной и талловой канифоли: кислотное число, температуру плавления, массовую долю неомыляемых веществ. Полученные данные представлены в таблице 4.1.