Анализ эффективности гидрофобизации бумажной упаковки модифицированными формами крахмала | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №14 (94) июль-2 2015 г.

Дата публикации: 10.07.2015

Статья просмотрена: 525 раз

Библиографическое описание:

Пинчукова К. В., Корниенко Н. Д. Анализ эффективности гидрофобизации бумажной упаковки модифицированными формами крахмала // Молодой ученый. — 2015. — №14. — С. 174-176. — URL https://moluch.ru/archive/94/20888/ (дата обращения: 20.07.2018).

В статье представлен анализ гидрофобизирующих форм модифицированного крахмала, используемого в производстве бумажной упаковки. Рассмотрены способы модификации крахмала. Проанализирован химический состав крахмалопродуктов и его влияние на сорбционные и прочностные характеристики бумажной упаковки.

Ключевые слова:бумага, гидрофобизирующие материалы, модифицированный крахмал, химический состав, свойства.

 

Российский рынок бумаги и картона динамично развивается, но потребности в производстве влагостойкой упаковки достаточно велики. Эти виды включают бумажные мешки, носимые сумки, виды картона для упаковки молочных продуктов, обёртку для замораживаемых продуктов, обёртку для мяса и подносы для фруктов. Однако, что касается влагопрочного картона, то практики его производства в России практически нет. А потребности рынка огромные: упаковка для замороженных продуктов, полуфабрикатов, рыбы, охлажденного мяса, птицы, транспортировка и хранение овощей и фруктов при относительной влажности 85–95 %, хранение промышленной продукции в холодных складах, в том числе открытых, в условиях перепада температур, повышенной влажности и конденсата [7, 9, 10].

Наиболее эффективным способом решения вопроса влагопрочности является проклейка в массе на бумагоделательной или картоноделательной машине, когда вещества вводятся в бумажную массу. Проклейка в массе осуществляется введением раствора проклеивающих веществ в волокнистую суспензию, находящуюся в бассейне [1, 3, 4, 15].

К числу проклеивающих веществ относят такие, которые сообщают бумаге водостойкость, а также и такие, которые связывают волокна между собой в бумажном листе и тем самым способствуют повышению сомкнутости и механической прочности бумаги, первые называют гидрофобизирующими, а вторые — связующими проклеивающими веществами [5]. К гидрофобизирующим проклеивающим материалам относятся: обычная и модифицированная канифоль, парафин, горный воск, стеараты, силиконы, битум, латекс, синтетические клеи и некоторые другие. К связующим материалам относят: крахмал, его производные (модифицированный крахмал), животный клей, казеин, соевый протеин, производные целлюлозы (карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, диоксиэтилцеллюлоза), некоторые растительные камеди (манногалактаны), жидкое стекло, синтетические полимеры — поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиакриламид, альгинаты и другие [4, 14].

Наиболее перспективными гидрофобизаторами являются модифицированные крахмалы. Это связано с наличием положительно и отрицательно заряженных групп в макромолекулах этих крахмалов, что позволяет обеспечить значительные экономические и экологические преимущества процессам бумажного производства, использующих эти крахмалы [7, 8, 15].

Основное направление применение крахмала — это повышение прочности бумаги (в особенности поверхностной прочности). Применение модифицированных крахмалов дает дополнительный эффект, связанный с повышением удержания ими мелкого волокна, наполнителя, оптически отбеливающих и проклеивающих веществ [13, 14].

Катионный крахмал — замещенный крахмал, содержащий группы, способные придавать ему положительный заряд в водной среде при соответствующем значении pH. Чаще всего в бумажной промышленности в качестве положительно заряженных групп катионных крахмалов используются четвертичные аммониевые группы (NH4+). Положительно заряженная функциональная группа может дать слабую ионную связь с отрицательно заряженной целлюлозой [12, 14].

Технологией получения катионного крахмала является обработка крахмала соединениями аминного характера. В производстве бумаги применяются два типа катионных простых эфиров крахмала: третичные аминоалкиловые эфиры и четвертичные аммониевые эфиры крахмала, которые получают, используя в качестве реагентов в частности N,N-диэтил-2-хлорэтиламин и 3-хлор-2-гидроксипропилтриметиламмоний хлорид соответственно [12].

Анионный крахмал, содержащий группы, способные придавать отрицательный заряд в водной среде при заданном значении рН реже применяют при проклейке бумаги, из-за низкой степени его удержания на волокне (табл.1).

Таблица 1

Удержание крахмала на сетке в зависимости от его вида

Добавка 1 % крахмала в массу

Удержание крахмала, % при

рН 4,5

рН 7

Неионный крахмал

50

40

Анионный крахмал

100

40

Катионный крахмал

(имеет четвертичную аминную группу)

100

100

 

Удерживание анионного крахмала на волокнах бумаги — за счет комплексообразования с алюминием обычно в слабокислой среде. Катионный крахмал — вначале оседает и удерживается на волокнах за счет электростатического взаимодействия с отрицательно заряженной целлюлозой. Крахмал с третичной группой при рН = 7 удерживается не более 40–50 % [14]. Считается, что удерживание неионного (природного) крахмала происходит путем адсорбции на волокнах и установления дополнительных водородных связей.

В настоящее время нативный крахмал в качестве связующего применяется крайне редко из-за присущих ему недостатков, отмеченных выше. Его повсеместно заменили модифицированными крахмалами различного вида.

В отличие от нативного крахмала, который удерживается в массе на 10–20 %, степень удержания катионных крахмалов достигает 95 %. Катионные крахмалы не только повышают прочность бумаги и картона, но при определенных условиях способны значительно повысить удержание мелочи на сетке БДМ и естественно снизить содержание взвешенных веществ в подсеточной воде, улучшить работу отстойников для избыточной оборотной воды, а также имеют ряд других преимуществ. Однако специфика бумажно-картонного производства настолько сложна, что на каждом конкретном предприятии уровень результатов от применения катионного крахмала может быть различен. Здесь важно учитывать все: концентрацию массы, степень ее загрязнения анионными и катионными примесями, степень прессования, вид волокон, основной желаемый эффект от применения добавки (повышение прочности, удержание мелкого волокна) и многое другое [6, 11]. Поэтому, как правило, для каждого конкретного потребителя катионного крахмала разрабатывается индивидуальная технология его применения с учетом конкретных целей и вида продукции.

На сложность выбора вида крахмала и технологии его применения косвенно указывает большое число параметров, подлежащих контролю в мокрой части бумагоделательной машины: проверяют рН, электропроводимость, содержание ионов Na, Ca, Al, катионную потребность, концентрацию растворенных органических и неорганических веществ, растворенный и удержанный крахмал, общее удержание, ХПК. При этом исследуется каждый вид целлюлозы, машинный бассейн, напорный ящик, воду и бумагу. Оценивается влияние на удержание крахмала вида волокна, рН, электропроводимости, катионной потребности [8, 9].

Серьёзным недостатком применения катионного крахмала является ограничение количества катионного крахмала, в котором он может использоваться. В результате добавления катионного крахмала к волокнам происходит нейтрализация анионного заряда на целлюлозных волокнах и наполнителях и, в конечном итоге, перезарядка, которая приводит к суммарному катионному заряду. Этого не следует допускать, поскольку перезарядка ведёт к резкому снижению производительности мокрой части бумагоделательной машины, ухудшению общего удержания и формования.

В настоящее время многие фирмы предлагают специализированные виды крахмала, обеспечивающие значительный рост не только прочности на разрыв и сопротивление излому, но особенно таких показателей, как сопротивление продавливанию, плоскостному и торцевому сжатию кольца, что особенно важно для флютинга и тестлайнера.

 

Литература:

 

1.      Гурьев А. В. [Электронный источник]: Практикум по технологии бумаги: Учебное пособие.– Режим доступа: http://wood.nglib.ru/book_view.jsp?idn=006673&page =4&format =free

2.      Все о модифицированных крахмалах [Электронный источник]: — Режим доступа: http://kmv.com.ua/vse %20o %20mod1.html

3.      Ермаков С. Г., Хакимов Р. Х. Технология бумаги. — Пермь: Пермский гос. Тех. Университет, 2002.

4.      Иванов, С. Н. Технология бумаги [Текст] / С. Н. Иванов. — М.: Лесная промышленность, 1970. — 700 с.

5.      Муллина Э. Р., Мишурина О. А., Чупрова Л. В., Ершова О. В. Влияние химической природы проклеивающих компонентов на гидрофильные и гидрофобные свойства целлюлозных материалов // Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 6. — С. 250; URL: www.science-education.ru/120–16572 (дата обращения: 25.06.2015).

6.      Мишурина О. А., Тагаева К. А. Исследование влияния композиционного состава по волокну на влагопрочностные свойства исходного сырья при производстве картонных втулок // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. — 2013. — Т. 1. № 71. — С. 286–289.

7.      Мишурина О. А., Ершова О. В., Чупрова Л. В., Муллина Э. Р. Технологические решения по производству упаковочного картона с улучшенными влагопрочностными свойствами  // Фундаментальные исследования. 2015. № 2–19. С. 4166–4170.

8.      Мишурина О. А., Жерякова К. В., Муллина Э. Р. Химические аспекты влияния гидрофильных и гидрофобных компонентов на эффективность проклейки бумаги // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 6–1. С. 83–85.

9.      Мишурина О. А., Муллина Э. Р., Жерякова К. В., Корниенко Н. Д., Фёдорова Ю. С. Анализ влияния сорбционных свойств бумаги-основы на процесс адгезии при получении различных видов бумажной упаковки // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 6–2. С. 200–202.

10.  Мишурина О. А., Муллина Э. Р., Жерякова К. В., Корниенко Н. Д., Фёдорова Ю. С. Перспективы использования влагопрочного картона и гофрокартона на рынке упаковочных материалов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 6–2. С. 203–205.

11.  Муллина Э. Р., Мишурина О. А., Нигматуллина Л. И., Ишкуватова А. Р. Влияние процесса вторичной переработки макулатуры на бумагообразующие свойства целлюлозного сырья // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 4–1. С. 32–34.

12.  Патент РФ № 2007145719/12, 11.05.2006. Легнерфельт Бьерн, Дольфф Элизабет Элизабет, Олауссон Ян. Способ получения бумаги и бумага, полученная данным способом // Патент России №.2388863 2006.

13.  Производство модифицированных крахмалов [Электронный ресурс]: Основные направления применения модифицированных крахмалов — Режим доступа: http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik_khimika_i_tekhnologa/06_syre_i_produkty_promyshlennosti_organicheskikh_i_neorganicheskikh_veshchestv_chast_II/5371

14.  Хованский В. В., Дубовый В. К., Кейзер П. М., Применение химических вспомогательных веществ в производстве бумаги и картона. Учебное пособие, Санкт- Петербург 2013 г. С. 7–8.

15.  Фляте, Д. М. Технология бумаги: учеб. для вузов — М.: Лесная промышленность, 1988. — 440 с.

Основные термины (генерируются автоматически): катионный крахмал, крахмал, анионный крахмал, модифицированный крахмал, бумажная упаковка, водная среда, бумагоделательная машина, мелкое волокно, мокрая часть, катионная потребность.


Похожие статьи

Перспективы использования модифицированного крахмала для...

крахмал, катионный крахмал, водная среда, повышение прочности, нативный крахмал, мелкое волокно, бумажная упаковка, бумажная масса, анионный крахмал, поверхностная проклейка.

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

крахмал, химический состав, катионный крахмал, бумажная упаковка, водная среда, материал, механическая прочность бумаги, анионный крахмал, замещенный крахмал, целлюлозная масса.

Свойства и области применения модифицированных видов...

Катионный крахмал применяются как основная флоккулирующая и упрочняющая добавка в массе при отливе бумаги в нейтральной и слабощелочной среде, а также при меловании и поверхностной проклейке.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных...

Ключевые слова: картон, гофрокартон, гидрофобизирующие добавки, химический состав, модифицированный крахмал, свойства.

При введении в суспензию крахмала молекул КМЦ анионный заряд частиц крахмала будет возрастать.

Печатно-технические свойства печатных красок, основанных на...

Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования показывают, что поиск и разработка новых типов смешанных загущающих препаратов на основе модифицированного крахмала со

Она выполняет также и функцию среды при фиксировании красителя волокном.

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: ускорение процесса получения крахмальной патоки, повышение производительности и упрощение эксплуатации устройства. Способ предусматривает кипячение водной суспензии крахмала с серной кислотой и ее последующей нейтрализации гидратом окиси кальция...

Адгезивные материалы, используемые в производстве картона...

Рекомендуется применять только модифицированный крахмал. Для этой цели смешивают две части клея, одна из которых представляет собой жидкий крахмальный клейстер (носитель), а вторая является суспензией сырого крахмала (неклейстеризованный крахмал).

Статьи по ключевому слову "модифицированный крахмал..."

Анализ эффективности гидрофобизации бумажной упаковки модифицированными формами крахмала.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона.

Перспективы использования модифицированного крахмала для...

крахмал, катионный крахмал, водная среда, повышение прочности, нативный крахмал, мелкое волокно, бумажная упаковка, бумажная масса, анионный крахмал, поверхностная проклейка.

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

крахмал, химический состав, катионный крахмал, бумажная упаковка, водная среда, материал, механическая прочность бумаги, анионный крахмал, замещенный крахмал, целлюлозная масса.

Свойства и области применения модифицированных видов...

Катионный крахмал применяются как основная флоккулирующая и упрочняющая добавка в массе при отливе бумаги в нейтральной и слабощелочной среде, а также при меловании и поверхностной проклейке.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных...

Ключевые слова: картон, гофрокартон, гидрофобизирующие добавки, химический состав, модифицированный крахмал, свойства.

При введении в суспензию крахмала молекул КМЦ анионный заряд частиц крахмала будет возрастать.

Печатно-технические свойства печатных красок, основанных на...

Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования показывают, что поиск и разработка новых типов смешанных загущающих препаратов на основе модифицированного крахмала со

Она выполняет также и функцию среды при фиксировании красителя волокном.

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: ускорение процесса получения крахмальной патоки, повышение производительности и упрощение эксплуатации устройства. Способ предусматривает кипячение водной суспензии крахмала с серной кислотой и ее последующей нейтрализации гидратом окиси кальция...

Адгезивные материалы, используемые в производстве картона...

Рекомендуется применять только модифицированный крахмал. Для этой цели смешивают две части клея, одна из которых представляет собой жидкий крахмальный клейстер (носитель), а вторая является суспензией сырого крахмала (неклейстеризованный крахмал).

Статьи по ключевому слову "модифицированный крахмал..."

Анализ эффективности гидрофобизации бумажной упаковки модифицированными формами крахмала.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Перспективы использования модифицированного крахмала для...

крахмал, катионный крахмал, водная среда, повышение прочности, нативный крахмал, мелкое волокно, бумажная упаковка, бумажная масса, анионный крахмал, поверхностная проклейка.

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

крахмал, химический состав, катионный крахмал, бумажная упаковка, водная среда, материал, механическая прочность бумаги, анионный крахмал, замещенный крахмал, целлюлозная масса.

Свойства и области применения модифицированных видов...

Катионный крахмал применяются как основная флоккулирующая и упрочняющая добавка в массе при отливе бумаги в нейтральной и слабощелочной среде, а также при меловании и поверхностной проклейке.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных...

Ключевые слова: картон, гофрокартон, гидрофобизирующие добавки, химический состав, модифицированный крахмал, свойства.

При введении в суспензию крахмала молекул КМЦ анионный заряд частиц крахмала будет возрастать.

Печатно-технические свойства печатных красок, основанных на...

Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования показывают, что поиск и разработка новых типов смешанных загущающих препаратов на основе модифицированного крахмала со

Она выполняет также и функцию среды при фиксировании красителя волокном.

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: ускорение процесса получения крахмальной патоки, повышение производительности и упрощение эксплуатации устройства. Способ предусматривает кипячение водной суспензии крахмала с серной кислотой и ее последующей нейтрализации гидратом окиси кальция...

Адгезивные материалы, используемые в производстве картона...

Рекомендуется применять только модифицированный крахмал. Для этой цели смешивают две части клея, одна из которых представляет собой жидкий крахмальный клейстер (носитель), а вторая является суспензией сырого крахмала (неклейстеризованный крахмал).

Статьи по ключевому слову "модифицированный крахмал..."

Анализ эффективности гидрофобизации бумажной упаковки модифицированными формами крахмала.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона.

Перспективы использования модифицированного крахмала для...

крахмал, катионный крахмал, водная среда, повышение прочности, нативный крахмал, мелкое волокно, бумажная упаковка, бумажная масса, анионный крахмал, поверхностная проклейка.

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

крахмал, химический состав, катионный крахмал, бумажная упаковка, водная среда, материал, механическая прочность бумаги, анионный крахмал, замещенный крахмал, целлюлозная масса.

Свойства и области применения модифицированных видов...

Катионный крахмал применяются как основная флоккулирующая и упрочняющая добавка в массе при отливе бумаги в нейтральной и слабощелочной среде, а также при меловании и поверхностной проклейке.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных...

Ключевые слова: картон, гофрокартон, гидрофобизирующие добавки, химический состав, модифицированный крахмал, свойства.

При введении в суспензию крахмала молекул КМЦ анионный заряд частиц крахмала будет возрастать.

Печатно-технические свойства печатных красок, основанных на...

Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования показывают, что поиск и разработка новых типов смешанных загущающих препаратов на основе модифицированного крахмала со

Она выполняет также и функцию среды при фиксировании красителя волокном.

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: ускорение процесса получения крахмальной патоки, повышение производительности и упрощение эксплуатации устройства. Способ предусматривает кипячение водной суспензии крахмала с серной кислотой и ее последующей нейтрализации гидратом окиси кальция...

Адгезивные материалы, используемые в производстве картона...

Рекомендуется применять только модифицированный крахмал. Для этой цели смешивают две части клея, одна из которых представляет собой жидкий крахмальный клейстер (носитель), а вторая является суспензией сырого крахмала (неклейстеризованный крахмал).

Статьи по ключевому слову "модифицированный крахмал..."

Анализ эффективности гидрофобизации бумажной упаковки модифицированными формами крахмала.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона.

Задать вопрос