Особенности применения эмульсий димеров алкилкетенов и модифицированных смоляных кислот в целлюлозных и макулатурных суспензиях для получения высококачественных видов бумаги и картона

Изучены особенности применения проклеивающих эмульсий димеров алкилкетенов (AKD) и смоляных кислот, модифицированных моноэтилцеллозольвмалеинатом (ТМ) и моноэтаноламином (ТМАС-3Н), для гидрофобизации волокнистых суспензий, содержащих первичные (целлюлозу сульфатную (небеленую и беленую) из хвойных и лиственных пород древесины) и вторичные (макулатуру) полуфабрикаты, отличающиеся фракционным составом и степенью помола (25-70 ° ШР). Содержание частиц дисперсной фазы эмульсий варьировали от 0,08 до 0,30 % для AKD и от 0,20 до 2,00 % для ТМ и ТМАС-3Н. Установлено, что гидрофобизирующее действие эмульсий AKD, ТМ и ТМАС-3Н повышается при замене вторичных волокнистых полуфабрикатов на первичные; оно зависит от степени помола волокнистой суспензии и ее фракционного состава. Особенность применения эмульсии димеров алкилкетенов заключается в способности ее частиц образовывать гидрофобные β-кетоэфирные связи с гидроксильными группами волокон, количество которых заметно возрастает при использовании целлюлозных волокон вместо макулатурных. Особенностью применения канифольных эмульсий ТМ и ТМАС-3Н является их способность образовывать проклеивающие комплексы в присутствии электролита, что позволяет обеспечить их электростатическое взаимодействие с поверхностью волокон (целлюлозных и макулатурных). Преимуществом эмульсии ТМАС-3Н по сравнению с ТМ является возможность снижения содержания частиц дисперсной фазы в 1,8-6,6 раза при одновременном достижении высокой гидрофобности (впитываемость при одностороннем смачивании не превышает 21 г/м²) и сохранении первоначальной прочности бумаги и картона.

1. Bildik, A. E. A Perspective on various alkyl ketene dimer (AKD) application areas / A. E. Bildik // Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University. - 2017. - Vol. 67, N 1. - P. 103-108. http://doi.org/10.17099/jffiu.74987

2. Bildik, A. E. Alkyl Ketene Dimer (AKD) sizing of paper under simplified treatment conditions / A. E. Bildik, M.A. Hubbe, K. B. Gurboy // Tappi Journal. - 2016. - Vol. 15, N 8. - P. 545-552.

3. Hundhausen, U. Use of Alkyl Ketene Dimer (AKD) for surface modification / U. Hundhausen, H. Militz, C. Mai // European Journal of Wood and Wood Products. - 2009. - N 67. - P. 37-45. https://doi.org/10.1007/s00107-008-0275-z

4. Hutton, B. Sizing Effects via AKD Vaporisation / B. Hutton, W. Shen // Appita: Technology, Innovation, Manufacturing, Environment. - 2005. - Vol. 58, N 5. - P. 367-373.

5. Chernaya, N. V. Reduction energy consumption of paper and cardboard machines in production of glued paper and cardboard / N. V. Chernaya, V. L. Fleisher, N. I. Bogdanovich // Изв. вузов. Лесной журн. - 2019. - № 5. - С. 188-193.

6. Lindstrom, T. On the mechanism of sizing with alkylketene dimers. Part 1. Studies on the amount of alkylketene dimer required for sizing different pulps / T. Lindstrom, G. Soderberg // Nordic Pulp Paper Research Journal. - 1986. - Vol. 1, N 1. -P. 26-33.

7. Seo, W.S. Possibility of hydrogen bonding between AKD and cellulose molecules during AKD sizing / W. S. Seo, N.S. Cho, S. Ohga // Journal of the Faculty of Agriculture Kyushu University. - 2008. - Vol. 53, N 2. - P. 405-410.

8. Hagiopol, C. Chemistry of modern papermaking / C. Hagiopol, J. W. Johnston. - Boca Raton, CRC Press, 2012 - 431 р. https://doi.org/10.1201/b11011

9. Hubbe, M. Paper's resistance to wetting - a review of internal sizing chemicals and their effects / M. Hubbe // BioResources. -2006. - N 2 (1). - P. 106-145. https://doi.org/10.15376/biores.2.1.106-145

10. Bildik, A. E. Neutral/alkaline sizing of paper with fortified, saponified wood rosin premixed with alum and retained using cationic polymer / A. E. Bildik, M. A. Hubbe, M. E. Gule // Appita Journal. - 2019. - Vol. 72, N 1. - Р. 39-49.

11. Nitzman, A. F. Sizing variations of dispersed rosin sizes with fortification, hardness, pH, and temperature / A. F. Nitz-man, A. T. Royappa // Tappi Journal. - 2003. - Vol. 2, N 4. - P. 8-11.

12. Holik, H. Handbook of paper and board / H. Holik. - Wiley-VCH, 2013. - 528 р. https://doi.org/10.1002/3527608257

13. Lauzon, R. V. New cationic dispersed rosin size - Field trials and successes / R. V. Lauzon // Proc. TAPPI Engineering and Papermakers Conference. - TAPPI Press, Atlanta, 1997. - P. 819-836.

14. Chernaya, N. V. The creation and implementation of the resource-conserving technology of paper and paperboard sizing with hydrodispersions of modified rosin in the mode of heteroadagulation of peptized particles / N. V. Chernaya, V. L. Fleisher, N. V. Zholnerovich // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. прикладная экология. Урбанистика. - 2017. - Т. 2, N 2. - P. 87-101.

15. Опытно-промышленное производство высокосмоляного клея с улучшенными проклеивающими свойствами / В. Л. Флейшер [и др.] // Материалы, технологии, инструменты. - 2005. - Т. 10, № 4. С. 59-62.

16. Повышение качества бумаги из макулатуры химическими функциональными веществами / А. А. Остапенко [и др.] // Химия растительного сырья. - 2012. - № 1. - С. 187-190.

17. Мишурина, О. А. Способы гидрофобизации и упрочнения композиционных целлюлозных материалов из вторичного сырья / О. А. Мишурина, О. А. Ершова // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. - № 10. - С. 363-366.

18. Иванов, С. Н. Технология бумаги / С. Н. Иванов. - Изд. 3-е, переработ. - М.: Лесн. пром-сть, 2006. - 696 с.