автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Повышение качества тест-лайнера

На правах рукописи

Яблочкин Николай Иванович

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ТЕСТ-ЛАЙНЕРА

05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Архангельск - 2005

Работа выполнена на кафедре технологии целлюлозно-бумажного производства Архангельского государственного технического университета и на ОАО «Вторресурсы-Караваево».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки РФ Комаров Валерий Иванович Научный консультант - кандидат технических наук

Дулькин Дмитрий Александрович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Смолин Александр Семенович, кандидат технических наук Осипов Павел Васильевич

Ведущая организация - ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги» Защита состоится " 18 " мая 2005 года

в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д212. 008. 02. в Архангельском государственном техническом университете по адресу 163002, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета.

Автореферат разослан "_" апреля 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Т.Э. Скребеи /Ч^/^ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Тароупаковочные картоны по сравнению с другими упаковочными материалами (деревом, металлом, кожей, тканями и т д ) имеют ряд существенных преимуществ Производство тест-лайнера, полуфабрикатом для которого служит вторичное волокно, позволяет улучшить экологию и снизить общий уровень электропотребления Однако при увеличении кратности использования макулатуры бумагообразующие свойства волокна ухудшаются, что приводит к снижению деформационных и прочностных свойств данного материала по сравнению с крафт-лайнером Возникает задача обоснованного регулирования технологических параметров важнейших процессов подготовки вторичного волокна (набухания, фракционирования, размола) к отливу на картоно-делательной машине и формирования структуры тест-лайнера на сетке Системный анализ влияния этих параметров на прочностные и деформационные (в настоящее время недостаточно изученные для тест-лайнера) характеристики является актуальной задачей Актуальность и значимость выполнения исследований, направленных на повышение качества тест-лайнера, обусловили их включение в Государственный контракт Минпромнауки России с ОАО «ЦНИИБ» по теме № 02 190 11 005 «Разработка и промышленное освоение технологии производства новых видов высококачественного картона с использованием вторичного волокна»

Цель и задачи исследования Целью исследования является разработка обоснованной технологии получения тест-лайнера с повышенными деформационными и прочностными характеристиками и развитие научных представлений о механическом поведении данного материала

Для реализации данной цели поставлены и решены следующие задачи

1) разработать усовершенствованный способ центробежно-гидродинамического фракционирования вторичного волокна, отличающийся повышенной надежностью в эксплуатации,

2) исследовать деформационные и прочностные характеристики длинно- и ко-ротковолокнистой фракций вторичного волокна, полученных при различных режимах фракционирования,

3) установить различия в механическом поведении различных образцов крафт-и тест-лайнеров, обусловливающих их деформационные и прочностные характеристики,

4) исследовать влияние вариации величин параметров основных технологических процессов на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера,

5) оценить возможность применения некоторых теоретических аспектов разрушения композитов в технологии тест-лайнера,

6) анализ возможности повышения качества тест-лайнера и практические рекомендации

Научная новизна Получили дальнейшее развитие и экспериментальное обоснование применительно к тест-лайнеру представления о влиянии критической длины волокна на механическое поведение материала, используемые в теории прочности композитов Установлено избирательное влияние на деформационные и прочностные характеристики тест-лайнера, что необходимо учитывать

при разработке технологий прочностной или жесткостной тары Разработана модель фракционирования вторичного волокна, позволяющая выбрать оптимальные режимы подготовки бумажной массы с заданными свойствами

Практическая ценность. Запатентован в России и за рубежом и применен в технологии тест-лайнера на ОАО «Караваево» центробежный гидродинамический фракционатор, использование которого позволило повысить качество продукции Полученные экспериментальные данные использованы при разработке плана модернизации картонодечателыюи машины реализация которого привела к получению значительного экономического эффекта

Автором выносятся на защиту следующие основные положения диссертационной работы:

разработка и использование усовершенствованного центробежно-гидродинамического фракционатора для фракционирования вторичного волокна,

- теоретические представления и экспериментальные данные о природе различного механического поведения крафт- и тест-лайнеров,

данные о влиянии вариации технологических параметров на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера,

- исследование в таяния основных технологических параметров на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера,

анализ возможности повышения качества тест-лайнера и практические рекомендации

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международных научно-технических конференциях «Создание конкурентно-способного оборудования и технологий для изготовления бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистого сырья» - Караваево-Правдинский, 2002 г , «Развитие ресурсосберегающих технологий производства бумаги и картона из вторичного волокнистого сырья» - Караваево, 2003, «Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского Севера» - Архангельск, 2004, на научно-технической конференции Архангельского ГТ У, 2003

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе монография, обзор и два патента

Структура и объем диссертации. Содержание работы представлено на 177 страницах, включает 96 рисунков 50 таблиц 3 приложения, библиография содержит 193 наименований Диссер1ация включает в себя введение обзор литературы, методическую часть, экспериментальную часть включающую 6 разделов, общие выводы и три приложения (акты производственных испытаний) СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. В этом разделе диссертационной работы обоснована актуальность научного исследования, сформулированы цель работы и задачи, подлежащие решению

Обзор литературы. Обобщены сведения о возможности вторичного использования целлюлозно-бумажной продукции и в частности упаковочных материалов Обсуждена специфичность бумагообразующих свойств вторичных во-

локон Проанализирована технология подготовки вторичного волокна к отливу на сетке КДМ Показан возможный теоретический подход к описанию механизмов деформирования и разрушения целлюлозно-бумажных материалов Анализ данных литературы показал, что во-первых, важнейшими процессами подготовки вторичного волокна к отливу на БДМ являются набухание, фракционирование и последующий раздельный размол фракций, во-вторых, повышение эффективности фракционирования имеет первостепенное значение, в-третьих, подавляющее число авторов рассматривает в качестве показателей потребительских свойств тест-лайнера характеристики прочности не принимая во внимание такие важнейшие показатели качества как жесткость при растяжении или изгибе, вяз-коупругость, т е характеристики деформативности, в-четвертых, отсутствие теоретических подходов к описанию особенностей механического поведения тест-лайнера

Методическая часть. В методической части наряду- с характеристикой материалов, подвергнутых испытаниям, с описанием изготовления образцов и подготовки их к испытаниям, с методиками определения характеристик волокна, стандартных характеристик тест-лайнера характеристик деформативности, с вопросами планирования лабораторного эксперимента с использованием математических методов и статистической обработки данных эксперимента, - рассмотрены теоретические аспекты фракционирования вторичного волокна в центро-бежно-гидродинамическом фракционаторе

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Предварительные опыты по уточнению параметров работы усовершенствованного фракционатора и их влияние на характеристики тест-лайнера. В размольно-подготовительном отделе картонной фабрики был смонтирован испытательный стенд с установкой центробежно-гидродинамических фракционаторов, схема которого представлена на рисунке 1

Рисунок 1 Установка центробежно-гидродинамических фракционаторов 1 -трубопровод для подачи макулатурной массы, 2 - коллектор для поступающей на обработку массы в виде полого цилиндра, 3 -нижнее основание коллектора, 4 - внутренняя камера коллектора, 5 - верхнее основание коллектора, 6 - боковая стенка коллектора, 7 - дефлокуляторы, 8 - вихревые конические очистители, 9 - трубопровод для отвода коротковолокнистой фракции из очистителя 8, 10 - коллектор коротковолокнистой фракции, 11 - трубопровод для удаления коротко-волокнистой фракции из коллектора 10, 12 -трубопровод для удаления длинноволокнистой фракции из очистителей 8, 13 - коллектор длинноволокнистой фракции, 14 - трубопровод для удаления длинноволокнистой фракции из коллектора 13

Установка дефлокуляторов 7 позволила организовать поток суспензии с ориентированными по потоку волокнами и полностью проявленными тиксо-тропными свойствами Изобретенная конструкция фракционатора не позволяет системе войти в автоколебательный режим, (что наблюдается в производственных условиях в подавляющем большинстве случаев при работе установок вихревых конических очистителей) который обусловливает существенное ухудшение качества обработки бумажной массы

Фракционированию подвергалось вторичное волокно из смеси макулатуры марок МС-6 (30 %) и МС-7 (70 %) Фракционирование осуществлялось в одну ступень. Эксперимент показал, что изменение длины трубки-дефлокулятора (позиция 7 на рисунке 1) с 145 до 190 мм приводит к увеличению относительного содержания коротковолокнистой фракции с 21 до 30 %, при этом разница в степени помола между фракциями составила 39 °ШР, а средневзвешенной длины волокна, определенной по методу С И Иванова, до 10 дг

Последующий после фракционирования размол длинноволокнистой фракции с 24 до 30 °ШР и смешение с коротковолокнистой фракцией позволили при значительной экономии электроэнергии на размол увеличить сопротивление продавливанию (П) на 12 %, сопротивление сжатию кольца (ЯСТ) на 46 % и сопротивление излому (К) на 57 %. Было установлено, что упрочняющую добавку (крахмал) целесообразно вводить в коротковолокнистую фракцию до ее смешения с подвергнутой дополнительному размолу длинноволокнистой фракцией

Сравнение технических характеристик разработанного центробежно-гидродинамического фракционатора с широко используемыми ситовым фрак-ционатором типа «Мультифрактор» и гидродинамическим фракционатором представлены в таблице 1

Таблица 1 Сравнение параметров фракционаторов различного типа

Параметры Размерность Фракционатор типа «Мультифрактор« фирмы «Уо)1|1» Гидродинамическим фракционатор Разработанный центробежно-гидродинамический фракционатор

Производительность т/сутки 100-300 12 12-300 и более

Потребление электроэнергии, не более кВт ч/т 20 30 24

Массовая доля волок-

на в макулатурной % 3-5 0,5-2,6 0.5-3,5

массе

Избирательная способность по отделению коротких воло- % 68 72 93

кон

Количество фракций шт 2 2-3 2 и более

Масса фракционатора кг 3000 400 200

Таким образом, проведенные испытания подтвердили возможность эффективного фракционирования вторичного волокна в центробежно-гидродинамических фракционаторах в производственных условиях

2. Исследование механического поведения картонов-лайнеров, произведенных из первичного или вторичного волокна. Важнейшими свойствами картонов-лайнеров являются способность к деформированию и прочность Свойства крафт- и тест-лайнеров производимых на различных предприятиях в ситу различных технологических причин как правило будут отличаться по свойствам В литературе обоснована необходимость расширения характеристик, используемых для оценки потребительских свойств картонов-лайнеров Прежде всего, это касается деформационного поведения при растяжении и изгибе, поскольку именно эти виды внешней нагрузки воздействуют на структуру материала при его переработке и потреблении

С целью оценки механического поведения картонов-лайнеров, произведенных из первичного или вторичного волокна на различных предприятиях, было испытано одиннадцать образцов (их перечень представлен в подписи к рисунку 2)

Анализ представленных на рисунке 2 и в таблице 2 данных свидетельствует, что у образцов крафт-лайнеров ниже критическая длина волокна (1К) и выше такие характеристики, как прочность волокна (Ьэ), сопротивление продавли-ванию (П), жесткость при растяжении (Б) работа разрушения, т е динамическая прочность (Ар), трещиностойкость (1]с) Жесткость при изгибе (Е1) выше у образцов тест-лайнера Однако отметим что разносторонность оцениваемая характеристикой ДЕ1, также выше у тест-лайнера, что отрицательно влияет на потребительские свойства картона

Механические свойства тест-лайнера, производимого на ОАО «Каравае-во», который является предметом исследований в данной работе, ниже по сравнению с тест-лайнерами других производителей

Рисунок 2 Кривые зависимости «напряжение-деформация», полученные при испытании картонов-лайнеров различных производителей 1 - Ступинский КПК (К-I) Ступинский КПК (К 4) 3 - ОАО «Ка-раваево», 4 - Полотняно-заводская БФ (нижний слой) 5 Полотняно-заводская БФ (верхний слои), 6 - ЗАО «Картонтара» (без поверхностной проклейки), 7 - ЗАО «Картонтара (с поверхностной проклейкой), 8 - АЦБК, 9 - КЦБК, 10 - ОАО «Нойзидлер-Сыктывкар» (крафт-лайнер), 11 - ОАО «Нойзидлер-Сыктывкар (топ-лайнер)

Таблица 2 Физико-механические характеристики картонов-лайнеров

Номер К, Ц, п, RCT, SCT, Е,, Ар, Jic S, El, ДЕ1,

образца мм м кПа Н кН/м МПа мДж кДж/м кН/м мН см2 мН см2

1 0,96 6184 499 237 2,91 4746 252,2 1975 1046 568 25,9

2 1,00 5964 396 293 2,92 4439 189,9 1695 1033 591 20,7

3 1,24 4430 307 253 2,62 2756 109,3 1686 760 806 57,0

4 1,14 6400 303 249 3,09 3406 109,2 ' 1606 887 1073 51,8

5 1,38 6483 281 211 2,59 2689 97,5 1228 661 524 228,!

6 1,04 4982 280 201 2,03 4025 117,2 1437 1007 503 41,5

7 1,00 5229 306 214 2,14 4276 152,0 1553 1017 879 57 0

8 0,80 10550 692 256 2,80 4557 292 9 3285 1335 332 27,0

9 - - - - - 5000 205,3 2230 1027 450 60,0

10 - - 933 218 - 6250 440,9 2960 1230 276 22,8

11 - - 865 200 - 5550 415,0 2880 1050 268 8,0

Из рисунка 3 следует, что главное различие в механическом поведении крафт- и тест-лайнеров формируется во II и III зонах деформирования, т е определяется смещениями в структуре под воздействием силового поля волокон с 1<1К (т е занятием оптимального положения с энергетической точки зрения)

Рисунок 3 Вкпад ра! тачных составляющих процесса разрушения в работу разрушения различных видов картонов-чайнеров 1 -крафт-чайнер 8, 2 - крафт-лайнер 9, 3 - тест-лайнер 3, 4-тест-лайнер 5, И-Ау, ЙА,„

Таким образом, механическое поведение материала а, следовательно, весь комплекс его деформационных и прочностных свойств, в сильной степени зависит от замедленно-упругой деформации, т е проявления вязко-упругих свойств, обусловленных во-первых, величиной «критической» длины волокна (1К), во-вторых, относительным содержанием волокон с 1<1К и 1>]к, в-третьих, относительным вкладом в возникающую пластическую деформацию механизмов сдвиговой вынужденной эластичности и крейзования Отсюда, для повышения механических свойств тест-лайнера необходимо при подготовке бумажной массы получить оптимальные «критическую» длину волокна и относительное содержание фракции с длиной волокна более критической (1>1К)

3. Статистическая оценка параметров производства и характеристик качества тест-лайнера. Нестабильность качества выпускаемой продукции и его отклонения от требований стандарта вызываются колебаниями (вариа-

цией) величин технологических параметров процессов производства В первую очередь следует обратить внимание на те параметры, коэффициент вариации величин которых выше 5 %, так как именно они вызывают отклонения в качестве продукции.

В таблице 3 представлены данные статистической оценки величины технологических параметров, которые контролируются по данному регламенту

Таблица 3 Статистическая оценка параметров процессов производства тест-лайнера

Параметр

Размерность

у,%

Содержание макулатуры марки МСб! Содержание макулатуры марки МСбп

%

11,0

Содержание макулатуры марки МС-

%

Содержание макулатуры марки МСв Скоп

Средняя длина волокна бумажной массы до размола

% % "

мм

Степень помола при продолжительности роспуска 20 мм

Расход феннофикса

°ШР

кг/т

36,9 _51,8

м! 0.6

1,21 32

0,75

22,2

31,9

22,9

39,3 12,2

15,6

26,4

Степень помола в промежуточном бассейне

°ШР

34

9,4

Степень помола в машинном бассейне

°ШР

35

Средняя длина волокна в машинном бассейне

1,17

13,1

5,9

Из таблицы 3 следует, что величины параметров процессов имеют высокую вариацию. Это относится как к относительному содержанию в композиции картона различных марок макулатуры (у>20 %), так и к параметрам важнейшего процесса подготовки массы - размола (у=13,1 -26,4 %)

В таблице 4 представлены данные статистической оценки характеристик тест-лайнера. Из данной таблицы следует, что прочность картона, оцениваемая разрушающим напряжением (ар) и разрушающим усилием при сжатии кольца (КСТ) имеют приемлемую вариацию величин (у<5 %), в то время как величины исследуемых характеристик деформативности оказались выше 5 % Одной из самых высоких оказалась вариация величины жесткости при изгибе. Это свидетельствует о том, что наличие дефектов структуры, которые вызывают снижение прочности, изменяется в меньшей степени по сравнению со структурой картона, зависящей от всей предыстории производства

Проведенный анализ корреляции величин технологических параметров и характеристик тест-лайнера показал, что увеличение характеристик жесткости при изгибе, жесткости при растяжении и сопротивления продавливанию возможно при повышении относительного содержания в бумажной массе макулатуры марки МС7, в то время как увеличение относительного содержания макулатуры марки МС6А приводит к снижению величин данных характеристик Повышению трещиностойкости тест-лайнера способствует увеличение степени помола бумажной массы

Таблица 4 Статистическая оценка харакв

Характеристика Размерность VMD, % XCD VCD, %

Разрушающее напряжение (а„) МПа 30,46 1,9 16,50 5,0

Толщина картона (6) мкм 269 1 3.0 273 3,1

Абсолютное сопротивление продавли-ванию *) (П) кПа - - 351 11,8

Разрушающее усилие при сжатии кольца (RCT) Н - - 160 4,7

Деформация разрушения (е„) % 1,48 6,8 2,52 6,7

Начальный модуль упругости (Ei) МПа 3582 6,4 1789 4,0

Работа разрушения (Ас) мДж 107,27 8,5 114,67 8,8

Энергия, поглощенная при растяжении образца до разрушения (TEA) Дж/м2 71,5 8,5 76,45 8,8

Трещиностойкость (J;c) кДж/м 1474,5_j 8,0 344,22 9,8

Жесткость при растяжении (St) кН/м 864,2 4,5 427,0 7,2

Жесткость при изгибе (EI) мН см"1 1808,4 9,0 877,4 7,8

*) характеристики определяются независимо от направлений MD и CD

Была предпринята попытка представить связь между характеристиками тест-лайнера и параметрами процессов производства в виде уравнений типа

У = АХ1 ■ XгВг...XтВ" Однако, хотя коэффициенты корреляции между экспериментальными величинами и вычисленными по данным уравнениям оказались достаточно высокими (11=0,86-0,93), средняя относительная погрешность аппроксимации по отношению к экспериментальным данным Дс оказалась неприемлемо высокой.

Таким образом, для прогнозирования характеристик тест-лайнера на данном производстве необходимы уравнения, полученные на основе планированного эксперимента.

4. Влияние технологических параметров на деформационные и проч-ностныехарактеристики тест-лайнера.

Продолжительность набухания вторичного волокна В данном случае задачей исследования являлось нахождение оптимальной продолжительности взаимодействия вторичного волокна с водой с точки зрения повышения деформационных и прочностных свойств тест-лайнера Продолжительность набухания вторичного волокна соответствовала возможностям производства и составляла 8; 30; 50, 75 и 100 минут Данные эксперимента представлены в таблице 5.

Из таблицы 5 следует, что важные потребительские свойства П и 8СТ достигают максимальной величины в случае взаимодействия с водой в течение 50 минут. Величина ИСТ монотонно возрастает при увеличении продолжительности взаимодействия с водой. Однако в первые 75 минут взаимодействия величина ИСТ возрастает на 42 %, а в течение последующих 25 минут только на 12 % Прямолинейная зависимость наблюдается между продолжительностью набухания и величинами и 11С Взаимодействие с водой в течение 75-100 минут при-

водит к возрастанию величины Е1 Изменение величины ДЕ1, характеризующей степень разносторонности материала, свидетельствует о снижении разносторонности тест-лайнера, при увеличении продолжительности взаимодействия волокна с водой

Табтица 5 Влияние продолжительности набухания вторичного волокна на характеристики тест-лайнера________

X, мин п, кПа ИСТ, н БСТ, кН/м Еь МПа Ар, мДж 1.с кДж/м 8, кН/м Е1, мН см2 ДЕ1, мН см2

8 342,8 188,5 3,22 382 97 0 833 7 578 1 1110,3 18,6

30 337,0 209,0 3,35 636 58,9 998,9 622,5 662,5 45,5

50 446,8 272,3 3,96 537 135,9 943,8 713,6 1051,2 37,4

75 391,2 267,0 3,98 422 172,0 970,4 723,1 1237,8 24,8

100 427,3 298,0 3,93 526 108 7 972,1 734,8 1390,2 31,1

Таким образом, учитывая наличие разброса экспериментальных данных можно считать, что продолжительность набухания вторичного волокна темных сортов макулатуры при производстве тест-лайнера должна составлять порядка 75 минут

Фракционирование бумажной массы Эксперимент проводился с использованием фракционатора, который был установлен в технологическом потоке тест-лайнера Задачей эксперимента было выявление возможности варьирования в производственных условиях давления на входе во фракционатор и концентрации бумажной массы, влияния изменения этих параметров на разделительную способность (относительное содержание длинно- и коротковолокнистой фракции на входе) и определение физико-механических свойств исходной бумажной массы и полученных фракций

Было установлено во-первых, на разделительную способность фракционатора концентрация поступающей массы оказывает большее влияние по сравнению с давлением на входе, необходима точная регулировка, во-вторых, концентрация выделяемой длинноволокнистой фракции выше, чем концентрация исходной массы и значительно выше, чем у выделяемой коротковолокнистой, в-третьих, увеличение концентрации массы на входе во фракционатор снижает относительное содержание выделенной коротковолокнистой фракции

Анализ экспериментальных данных показал, что 1) изготовленные из не-размолотой бумажной массы образцы имеют высокую вариацию исследуемых характеристик, что затрудняет выявление четкой закономерности влияния относительного содержания разделенных фракций на деформативность и прочность тест-лайнера Это объясняется высокой вариацией свойств исходного полуфабриката - макулатуры Отсюда, достижение заданных свойств возможно только при точно дозированном механическом воздействии на волокно при размоле, 2) аддитивность свойств образцов при разделении исходной массы на фракции не соблюдается, 3) необходима доработка технологической схемы и проведение планированного эксперимента

Анизотропия структуры тест-лайнера Степень анизотропии полотна тест-лайнера определялась с помощью Т80-тестера L&W Т80 На рисунке 4 представлены данные испытания образца одного из отборов при проведении эксперимента Получение информации об изменении степени анизотропии полотна картона позволяет оптимизировать работу напорного ящика КДМ и таким образом влиять на качество продукции

Характеристика Размерность Т80 упл+мо Градусы 20

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Характеристика ТЭ1 мо/сэ

X

Ох П11П

тах

Б

Рисунок 4 Изменение степени анизотропии структуры тест лайнера по ширине КДМ А - вариация величины упа между максимальным коэффициентом жесткости при растяжении и машинным направлением (упа ориентации жесткости при растяжении или полярного угла) - Т80угол МБ Б - вариация анизотропии (отношение коэффициентов жесткости при растяжении в машинном направлении и поперечном к машинному) - Т81\то/со

Эксперимент показал, что по ширине КДМ можно выделить участки картонного полотна, анизотропия структуры которых отличается по величине до 50 % На рисунке 5 представлено относительное изменение важнейших характеристик тест-лайнера в зависимости от степени анизотропии структуры Из рисунка следует, что все характеристики, обеспечивающие потребительские свойства гоф-ротары снижаются с увеличением степени анизотропии а разносторонность (АЕ1) увеличивается (это относится к испытаниям в направлении СБ те направление в котором картон-лайнер испытывает наибольшую нагрузку при потреблении гофроящиков)

Рисунок 5 Относительное изменение характеристик тест-лайнера в зависимости от степени анизотропии структуры 1 - ДЕ1 2 Е^ 3 - Е1, 4 - 8СТ, 5 - П, 6 - ЯСТ

В таблице 6 представлены данные о вариации степени анизотропии структуры тест-лайнера по ширине КДМ и во времени Из таблицы 6 следует, что размах величины Т80угп+мп во времени составляет 14 69 а по ширине КДМ достигает 27,74 ° Степень анизотропии структуры (ТЬ1Мо/со) имеет размах 0 94 во времени, а по ширине КДМ - 0 76 Таким образом вариация характеристик анизотропии структуры как по ширине КДМ так и во времени весьма существенна

Таблица 6 Вариация степени анизотропии структуры тест-лайнера по ширине КДМ и во времени__

Характеристики Номер отбора X

1 2 3 4 5

Т8 Оуго т»-М Оср X ют тах 0,38 -10,00 14,92 -0,62 -17,90 9,84 -1 55 -17,18 6,79 -0 62 -11,79 8,75 I,41 -10,20 II,4 -0 20 -13 40 10,34

Т81мо/со

X 2,01 1,86 2,15 2 20 2 12 2 07

1ШП 1,81 1 54 1 68 1 84 1 88 1 75

тах 221 2 06 2 44 2 48 2,46 2 33

Отсюда следует, что при модернизации КДМ особое внимание следует уделить во-первых, правильности регулировки параллельности и горизонтальности мокрой части КДМ, во-вторых, соотношению скоростей бумажной массы и сетки, в-третьих, концентрации бумажной массы в напорном ящике, в-пятых, наличию поперечного потока волокон, покидающих напорный ящик, в-шестых, величине угла контакта струи массы с сеткой и ряд других

5. Влияние процессов фракционирования и размола вторичного волокна на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера Эксперимент был проведен с помощью методов математического моделирования с использо-

ванием ротатабельного композиционного плана второго порядка при этом ограничились выбором трех факторов, регулирование которых в производственных условиях представляется наиболее целесообразным - это 1) относительное содержание коротковолокнистой фракции выделенной при фракционировании (Х1), 2) степень помола коротковолокнистой фракции (Х2), 3) степень помола длинноволокнистой фракции (Хз)

Проведенный эксперимент позволил во-первых, получить математические модели, связывающие характеристики фундаментальных свойств волокна, деформационные и прочностные характеристики тест-лайнера с параметрами процессов фракционирования и размола отдельных фракций, во-вторых, провести анализ влияния параметров подготовки бумажной массы на исследуемые характеристики, в-третьих, определить оптимальную величину параметров, обеспечивающих производство тест-лайнера с максимально возможными деформационными и прочностными характеристиками

Математическая модель, полученная при реализации принятого плана, имеет вид

У = Й0 +Ь2

12 +Ь}х} +Ь]2

г+Ьп

г

Значения коэффициентов аппроксимирующего полинома, адекватно описывающих процесс для некоторых исследуемых характеристик представлены в таблице 7

Таблица 7 Коэффициенты уравнений регрессии для характеристик вторичного ] и тест-лайнера

Коэффициенты 1«, мм п, кПа яст, н эст, кН/м Ар, мДж 1|С кДж/м Е| МП а 8, кН/м Е1, мНсм2

Ьо 0,776 392 257,008 3,749 133 1126 2384 662 1037

Ь) - 20,151 - - - - 167 29,6 -

ь2 -0,045 -29,914 -7,320 -0,093 -13,028 - - - -

Ьз 0,057 32,352 12,199 0,127 - 67,501 38,003 - 54,257

Ь,2 - - - - - - 55,0 22,5 -

Ьи - -8,013 - - -12,03 - -95,0 -17,5 -

Ьгз - - - - -16,03 - 50 0 - -

Ьп -0,046 -5,337 - - - - - -16,248 -

Ь22 -0,048 6,156 -8,457 -0,097 - 76,3 - 10,3 84,2

Ьзз - - -9,394 - - - - -12,7 98,4

Ртабл Ррасч Коэфф корр Адекватность 4,560 0,318 0,606 + 4,740 0,453 0,938 -1- 4,560 1,922 0,713 + 4,560 2,277 0 587 + 4,56 1,542 0 499 + 4,56 2 192 0,454 + 4,74 1,433 0,877 + 4,74 1,988 0,858 + 4,56 0,539 0,685 +

Используя полученные адекватные модели, определены технологические параметры, обеспечивающие получение тест-лайнера с максимально возможными в данной технологии характеристиками (см таблицу 8) Так как физическая природа исследуемых характеристик различна, в каждом отдельном случае величины совокупности технологических параметров различны

Таблица 8 Характеристики бумажной массы, обеспечивающие получение гест-лайнера с максимально ^ возможными ^ величинами характеристик_

Максимальная Характерно шки бумажной массы

Характеристика Размерность величина ОСкв, СПдВ, СПкв,

характеристики % °ШР °ШР

1к мм 0,562* 44 29 41

П кПа 465 14 45 35

ЯСТ Н 275 50 35 35

ест кН/м 4,1 35 45 35

А„ мДж 171,5 J 44 41 29

¡1с кДж/м 1500 35 35 25

Е! МПа 2620 44 29 29

э, кН/м 710 44 41 29

Е1 мН см2 1460 44 41 29

* - минимальная величина характеристики

Это свидетельствует о невозможности или неэффективности общей оптимизации технологии В зависимости от того, какой вид тары (прочностная или жест-костная) необходим потребителю, характеристики картона необходимо разделить на группы Например, прочностные (П, ЯСТ, 11с) или деформационные Е1) Оптимизацию в этом случае необходимо проводить для каждой группы характеристик Представленные на рисунке 6 поверхности, отражающие совместное влияние степени помола коротко- и длинноволокнистых фракций на деформационные и прочностные характеристики подтверждают вышеизложенное

А Б В

Рисунок 6 Влияние степени помола на деформационные и прочностные характеристики тест-лайнера

Таким образом, проведенный эксперимент дал возможность получить адекватные математические модели, позволяющие прогнозировать величины характеристик качества тест-лайнера в условиях данной технологии, и позволил установить избирательность влияния характеристик бумажной массы на характеристики деформативности и прочности тест-лайнера

6. Анализ возможности повышения качества тест-лайнера и практические рекомендации. Для повышения качества гест-лайнера в условиях ОАО

«Караваево» с учетом полученных экспериментальных данных необходимо проведение следующих мероприятий

В размольно-подготовительном отделе фабрики необходимо 1) технологическая схема подготовки массы единая для двух КДМ должна быть разделена на два потока, что позволит оптимизировать свойства бумажной массы для производства данного вида продукции, 2) стабилизировать композицию бумажной массы по виду волокна, 3) разволокнение и набухание вторичного волокна должно продолжаться порядка 75 минут, 4) установить центробежно-гидродинамический фракционатор обеспечивающий во-первых, контроль фракционного состава по длине волокна используемой макулатуры, во-вторых, стабильность заданной концентрации на входе во фракционатор, в-третьих, обеспечить разделение массы в соотношении - 60 % длинноволокнистая и 40 % коротковолокнистая фракции, в-пятых, при использовании полученных математических моделей создать специальные программы для ЭВМ, управляющие процессом размола коротко- и длинноволокнистой фракций

При модернизации картоноделательной машины необходимо особое внимание уделить конструкции напорного ящика и режиму его работы Получение тест-лайнера с заданной степенью анизотропии и снижение вариации величины этой характеристики по ширине КДМ являются плодотворным путем повышения качества тест-лайнера

Научная поддержка производства Вопрос о выборе характеристик, наиболее точно отражающих потребительские свойства картонов-лайнеров, уже несколько лет обсуждается в гофроиндустрии Например, на ряде предприятий были проведены пробные выработки которые показали, что более точным показателем качества картонов-лайнеров является не сопротивление продавливанию (П), а сопротивление сжатию короткого участка образца в плоскости листа (БСТ)

Систематического исследования требует вопрос влияния параметров технологии кар гонов-лайнеров на все еще недостаточно изученные характеристики жесткости (Б1 и Е1) особенно при использовании такого весьма специфического полуфабриката как макулатура

Всестороннее исследование такой характеристики структуры материала, как «критическая» длина волокна, может существенно повлиять на технологию тароупаковочных материалов, в том числе и тест-лайнера

Экономические аспекты Практические рекомендации, сформулированные в данной работе на основе проведенных экспериментальных исследований, были реализованы при разработке плана модернизации КДМ ОАО «Кара-ваево» Оценка эффективности предложенных мероприятий приведена в актах, представленных в Приложениях А, Б и В диссертационной работы В результате, общий экономический эффект составил 5000 тыс рублей в год

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Разработан и используется в производстве усовершенствованный способ центробежно-гидродинамического фракционирования вторичного волокна, позволивший повысить качество бумажной массы в технологии тест-лайнера Эко-

номическая эффективность при использовании созданного фракционатора составила более 1 млн рублей в год

2 Получены регрессионные модели, связывающие характеристики деформа-тивности и прочности тест-лайнера с параметрами бумажной массы, что позволяет обоснованно регулировать свойства тест-лайнера

3 Установлено, что для анализа механического поведения картонов-лайнеров могут быть успешно применены положения теории прочности композитов Контроль величины «критической» длины волокна позволяет улучшить прогнозирование физико-механических свойств картона

4 Исследовано влияние основных параметров технологии на свойства тест-лайнера и установлено

- оптимальная продолжительность набухания вторичного волокна перед его обработкой составляет 75 минут,

- не допустима вариация заданной концентрации суспензии, поступающей на фракционирование,

- оптимальное относительное содержание фракций после фракционирования -40 % коротковолокнистой, 60 % длинноволокнистой при этом должны учитываться колебания фракционного состава по длине волокна в поступающем поту-фабрикате,

- оптимальная величина степени помола разделенных фракций варьирует в широких пределах для различных характеристик тест-лайнера Общая оптимизация степени помола бумажной массы возможна только при создании специальной программы для ЭВМ,

- сильное влияние степени анизотропии на качество тест-лайнера В исследованных пределах изменений Т81МВСВ в пределах 1 85-2 40 увеличение степени анизотропии приводит к возрастанию трещиностойкости, работы разрушения и сопротивления продавливанию, в то время как сопротивление сжатию кольца, сопротивление торцевому сжатию в плоскости листа, начальный модуль упругости и жесткость при изгибе снижается (речь идет об испытаниях образцов в направлении СБ)

5 Установлено, что и в случае использования в качестве полуфабриката вторичного волокна наблюдается избирательность влияния вариации характеристик волокна на характеристики деформативности и прочности тест-лайнера, что обусловливает необходимость разного подхода при переработке макулатуры при производстве прочностной или жест костной тары

6 Данные выполненных исследований использованы при модернизации КДМ на ОАО «Караваево» Технико-экономическая оценка эффективности модернизации КДМ показала значительный эффект за счет \величения производительности и повышения качества тест-лайнера

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях

1 Яблочкин Н И , Комаров В И , Ковернинский И Н Макулатура в технологии картона - Архангельск Изд-во АГТУ 2004 - 252 с

2 Фракционирование вторичных волокон в центробежно-гидродинамическом фракционаторе /НИ Яблочкин, В И Комаров, И Н Ковернинский Д А Дуль-кин//«ИВУЗ Лесной журнал» -2004 -№6-С 62-89

3 Патент 2210653 РФ 7Б 21Б 5/00 Способ центробежно-гидродинамической обработки макулатурной массы / Б Г Зайцев, М Д Овчинников, И Н Ковернинский, НИ Яблочкин Заявлено 20 03 2002 Опубликовано 20 08 2003 Бюл №12, 2004

4 Патент 71660 УКРА1НА С2 7 Б2Ю5/18 СПОС1Б В1ДЦЕНТРОВО-ГИДРОДИНАМ1ЧНО1 ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТО1 СУСПЕНЗП ТА УСТАНОВКА ВИХРОВИХ КОНЕЧНИХ ОЧИЩУВАЧ1В ДЛЯ ЙОКОГО ЗД11СННЯ (ВАРИАНТИ) / Зайцев Б Г , Ии, Овчинников М Д , Ии Ябчочкин Н И , Ии, Дуль-кин Д А , Ии Опубликовано 24 01 2005

5 Рациональная схема приготовления волокнистого материала из макулатуры и новая концепция в создании техно топического оборудования нового поколения / Б Г Зайцев, И А Бартковский М А Овчинников, Н И Яблочкин, А В Ях-но // Создание конкурентно-способного оборудования и технологий для изготовления бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистою сырья 3-ья Международная научно-техн конференция 15-17 мая 2002 Караваево-Правдинский Научные труды - С 33-36

6 Яблочкин Н И Повышение качества макулатурной массы фракционированием // «Развитие ресурсосберегающих технологий производства бумаги и картона из вторичного волокнистого сырья» 4-ая Международная научно-техн конф 21-23 мая 2003 Караваево Научные труды -С 12-17

7 Яблочкин Н И , Дулькин Д А , Ковернинский И Н Фракционирование и новый фракционатор для повышения эффективности использования вторичного волокна // Теория и технология бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистого сырья 5-ая международная научно-техн конф 19-21 мая 2004 Правда - Караваево Научные труды -С 11-15

8 Сравнение деформационных свойств тарных картонов /НИ Яблочкин, Н В Сысоева, А В Гурьев В И Комаров / Создание конкурентоспособного оборудования и технологий для изготовления бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистого сырья 3-я Международная научно-техн конф 15-17 мая 2002 Караваево-Правдинский Научные труды -С 87-91

9 Яблочкин Н И , Комаров В И Различия в механическом поведении картонов-лайнеров, произведенных из первичного или вторичного волокна // «ИВУЗ Лесной журнал» -2004 -№5 -С 105-110

10 Яблочкин Н И , Блинова Л А Комаров В И Влияние некоторых фундаментальных свойств вторичного волокна на характеристики тест-лайнера / «Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского Севера Межд научно-техн конференция, посвященная 75-летию АЛТИ-АГТУ 2004, Архангельск Том 1 - С 292-294

11 Яблочкин Н И , Токарева Л А Статистическая оценка параметров процессов производства и характеристик качества тест-лайнера / «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» Сборник научных трудов Выпуск 1Х -Архангельск Изд-во АГТУ, 2004 -С 283-287

12 Яблочкин Н И , Комаров В И Влияние анизотропии структуры на деформационные и прочностные характеристики тест-лайнера // «ИВУЗ Лесной журнал» -2004 -№5 -С 133-136

13 Яблочкин Н И , Овчинников М Д Производительность и качество - приоритеты модернизации//Целлюлоза Бумага Картон -2004 № 10 -С 56-57

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

МО - машинное направление, СБ - поперечное направление, ЯСТ - разрушающее усилие при сжатии кольца, Н,

8СТ - сопротивление сжатию короткого участка образца вдоль плоскости, кН/ч. П - сопротивление продавливанию кПа

ТЕА - энергия, поглощаемая при растяжении образца до разрушения, Дж/м2, N - сопротивление излому, ч д п , йс - трещиностойкость, кДж/м,

ТЗО}г01.Мо - угол ориентации жесткости при разрыве или потярш шм' I а

Т51мсусо - степень анизотропии,

81 - жесткость при растяжении, кН/м

Е1 - жесткость при изгибе мН см*

Е[ - начальный модуль упру| ости М1Ц

а - напряжение, МПа,

стр - разрушающее напряжение МПа

е - деформация, %,

бр -деформация разрушения, %,

Ар-работа разрушения чДж,

Ау- упругая составляющая работы разрушения, мДж

Аз у - замедленно-упругая составляющая работы разр>шения, мДж

Ап - пластическая составляющая работы разрушения, мД к,

Ат - составляющая работы в области предразрушения мДж

1К- критическая длина волокна мм,

1 - продолжительность набухания, мин

Ьо - собственная прочность волокна (н\левая разрывная длина), м, 6 - толщина образца, м

ОСкв - относительное содержание коротковочокнистой фракции '/о СПкв - степень помола коротковолокнистой фракции °ШР СПдв - степень помола длинноволокнистой фракции °ШР

X - средняя величина характеристики,

V - коэффициент вариации %,

Я - коэффициент множественной корреляции,

Дс - средняя относительная погрешность аппроксимации

05.40524

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными гербовой печатью и подписями просим направлять по адресу

163002. г Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, АГТУ, диссертационный совет Д 212 008 02

Сдано в произв 11 04 2005 Подписано в печать 11 04 2005 Формат 60x84/16 Бумага писчая Гарнитура Тайме Уел печ т 1,0 Уч -изд л 1,0 Заказ № 76 Тираж 100 экз

Отпечатано в типографии Архангельского государственного технического университета

163002, г Архангельск, наб Северной Двины. 17

?; ; 520

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Общие положения.

1.2. Бумагообразующие свойства вторичных волокон.

1.3. Технология подготовки вторичного волокна к отливу.

1.4. Теоретические подходы к описанию деформации и прочности.

1.5. Выводы по обзору литературы и постановка задачи эксперимента.

2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Материалы подвергнутые испытанию.

2.2. Изготовление образцов и подготовка их к испытаниям.

2.3. Определение характеристик волокна.

2.4. Определение стандартных хараетеристик тест-лайнера.

2.5. Определение характеристик деформативности.

2.6. Фракционирование вторичного волокна в центробежно-гидродинамическом фракционаторе (теоретические представления).

2.7. Планирование лабораторного эксперимента с использованием математических методов.

2.8. Статистическая обработка данных эксперимента.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Предварительные опыты по уточнению параметров работы усовершенствованного фракционатора и их влияния на характеристики тест-лайнера

3.2. Исследование механического поведения картонов-лайнеров, произведенных из первичного или вторичного волокна.

3.3. Статистическая оценка параметров производства и характеристик качества тест-лайнера.

3.4. Влияние технологических параметров на деформационные и прочностные характеристики тест-лайнера.

3.5. Влияние процессов фракционирования и размола вторичного волокна на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера.

3.6. Анализ возможности повышения качества тест-лайнера и практические рекомендации.

Во второй половине 20 века в мировой практике производства бумаги и картона значительно возрос интерес к использованию макулатуры в качестве источника вторичного волокна, что объясняется с одной стороны, ужесточением законодательства по охране окружающей среды, а с другой - экономической целесообразностью. Кроме того, использование вторичного волокна для производства различных целлюлозно-бумажных материалов позволяет существенно снизить общий уровень энергопотребления.

Основным видом потребляемой макулатуры является упаковка из гофрокартона. Анализ имеющейся информации показывает, что при возрастающем сборе макулатуры ее использование в технологии тест-лайнера затрудняется, так как вторичное волокно заметно ухудшает деформационные и прочностные характеристики, т.е. снижаются потребительские свойства. В связи с этим первостепенное значение приобретают такие процессы подготовки бумажной массы из вторичного волокна, как: набухание до оптимального состояния; фракционирование с последующей раздельной обработкой длинно- и коротковолокнистой фракций; напуск и формование листа картона на сеточном столе и другие.

Важнейшим потребительским свойством тест-лайнера наряду с определенной прочностью, является способность к деформированию при приложении растягивающей или изгибающей нагрузки. В Российской Федерации характеристики деформативности у тест-лайнера не нормируются отечественными стандартами и фактически не контролируются. В то же время ряд потребителей картона требует представления ряда деформационных характеристик. Это определяет целесообразность проведения комплексных исследований свойств вторичных волокон, деформационных и прочностных свойств тест-лайнера и корреляции их характеристик.

Актуальность и значимость выполнения исследований, направленных на повышение качества тест-лайнера, обусловили их включение в Государственный контракт Минпромнауки России с ОАО «ЦНИИБ» по теме № 02.190.11.005 «Разработка и промышленное освоение технологии производства новых видов высококачественного картона с использованием вторичного волокна». Основанием для заключения договора является решение Конкурсной комиссии по организации и проведению конкурсов на право заключения государственных контрактов на выполнение в 2003-2006 годах важнейших инновационных проектов государственного значения от 18 февраля 2003 г. (пункт № 1 протокола № 3 от 03 марта 2003 г.).

Целью настоящей диссертационной работы является разработка обоснованной технологии получения тест-лайнера с повышенными деформационными и прочностными характеристиками и развитие научных представлений о механическом поведении данного материала.

Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1) разработать усовершенствованный способ центробежно-гидродинамического фракционирования вторичного волокна, отличающийся повышенной надежностью в эксплуатации;

2) исследовать деформационные и прочностные характеристики длинно- и ко-ротковолокнистой фракций вторичного волокна, полученных при различных режимах фракционирования;

3) установить различия в механическом поведении различных образцов крафт- и тест-лайнеров, обусловливающих их деформационные и прочностные характеристики;

4) исследовать влияние вариации величин параметров основных технологических процессов на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера;

5) оценить возможность применения некоторых теоретических аспектов разрушения композитов в технологии тест-лайнера;

6) анализ возможности повышения качества тест-лайнера и практические рекомендации.

Автором выносятся на защите следующие основные положения диссертационной работы: разработка и использование усовершенствованного центробежно-гидродинамического фракционатора для фракционирования вторичного волокна; теоретические представления и экспериментальные данные о природе различного механического поведения крафт- и тест-лайнеров;; данные о влиянии вариации технологических параметров на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера; исследование влияния основных технологических параметров на деформационные и прочностные свойства тест-лайнера; анализ возможности повышения качества тест-лайнера и практические рекомендации.

Работа выполнена на кафедре технологии целлюлозно-бумажного производства Архангельского государственного технического университета и на ОАО «Вторресурсы - Караваево».

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общие положения

Способность целлюлозно-бумажной продукции к вторичному использованию. Бумажная промышленность является основным потребителем макулатуры в качестве вторичного сырья. Некоторые виды картона производятся исключительно из вторичного волокна, в частности это гофробумага и тест-лайнер. Другие виды представляют смеси первичных и вторичных волокон [1,2].

В настоящее время вторичное волокно играет весьма важную роль в качестве заменителя свежего волокна в производстве бумаги и картона. На рисунке 1.1 показано потребление волокнистого сырья в Европе и мире.

Рисунок 1.1 Использование волокнистых материалов для производства бумаги и картона в Европе и в мире в 1997 году [3]

ОБЪЕМ ПРОИЗВОДСТВА В МИРЕ 300 ООО ООО т

ОБЪЕМ ПРОИЗВОДСТВА В ЕВРОПЕ 79 ООО ООО т

СТЕПЕНЬ УТИЛИЗАЦИИ МАКУЛАТУРЫ В МИРЕ 43 %

СТЕПЕНЬ УТИЛИЗАЦИИ МАКУЛАТУРЫ В ЕВРОПЕ 43 %

Широкое распространение использование макулатуры получило начиная с 1980-х годов. В 1980-1996 гг. потребление макулатуры ежегодно увеличивалось примерно на 6 %.

Макулатура должна находить широкое применение в густонаселенных регионах страны с высоким потреблением бумаги на душу населения. В таком регионе обязательно должна быть бумажная промышленность с достаточно современной технологией и традиционными методами переработки вторичного волокна.

Для учета потребления макулатуры используется два статистических параметра:

1. Степень утилизации макулатуры (%). Это количество макулатуры, используемой в год в качестве сырья в бумажной промышленности (т), отнесенное к количеству всей произведенной бумаги (т) и умноженное на 100.

2. Степень восстановления (%). Это количество макулатуры в год, пригодной для переработки (т), отнесенное к общему количеству макулатуры (т) и умноженное на 100.

Вышеупомянутые параметры можно вычислить для страны в целом или для отдельного региона. На рисунке 1.2 показана степень утилизации макулатуры крупнейших стран с хорошо развитой бумажной промышленностью. В тоже время потребление бумаги в них составляет 80 % от мирового объема. На первом месте в списке стран стоит Корея и Великобритания. По причине недостатка местных древесных ресурсов степень утилизации в Японии составляет не менее 55 %. Самая низкая степень утилизации в Финляндии и Швеции. Это происходит по причине того, что не менее 85 % произведенной бумаги идет на экспорт, также там более низкая плотность населения и относительно низкий уровень потребления получаемой бумаги и ее переработки в сравнении с уровнем ее производства.

Уровень утилизации макулатуры в мире в 1997 году достиг 43 %. К 2010 году балансовый уровень утилизации макулатуры составит около 50 %. По причине уменьшения ассортимента видов макулатуры и по причине повышения требований к качеству производимых бумаги и картона степень утилизации макулатуры вряд ли превысит в будущем 50 %-й уровень.

В настоящее время в Европе существует четыре типа директивных документов, в которых сформулированы требования к различным сортам макулатуры.

100

80

60

40

20

73

72

ОБЩИЙ ОБЪЕМ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ 240 мил.т ОБЩАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В МАКУЛАТУРЕ 98 мил.т

СРЕДНЯЯ СТЕПЕНЬ УТИЛИЗАЦИИ 41 % Ш ш

-ж ее м о. О

60

54 Шщ

49

49

39

38

34 щ ж ц Я'. н ь, м к О = х я 3 к ы ш х с

Си

5 5 Я О С к в5 5 г

В5 < я =: г£ и ©

В5 Ы Си С

24

И-У: < Я а, а

17 ы с: 5

5 я

С5 К

Рисунок 1.2. Степень утилизации макулатуры в 12 крупнейших странах - производителях бумаги в мире в 1997 году [3]

Кроме национальных документов [4], существует три типа специальных европейских нормативных документов. Во-первых, это документ, выпущенный конфедерацией европейской бумажной промышленности — СЕР1 [5]; во-вторых, документ, разработанный торговыми компаниями, продающими макулатуру (так называемое международное бюро по рекуперации) - ВЛ.Я. [3]; и, в-третьих, Европейский союз разработал европейский стандарт ЕЫ 643, в котором содержится стандартный перечень сортов макулатуры [6].

Во всех вышеуказанных документах указаны наиболее важные сорта макулатуры, которые определяются качественными характеристиками, обеспечивающими стандартное, среднее, высокое качество или качество, обеспечивающее крафт - свойства. Ограничивается содержание небумажных компонентов, которые не используются в производстве. Небумажные компоненты в макулатуре представляют собой инородные тела, которые могут вызывать повреждение машин, технологические затруднения или снижение качественных показателей готовой продукции. К ним относятся: металл; пластик; канатно-веревочные отходы; стекло; текстильные материалы; древесина; песок и строительные материалы; синтетические материалы; синтетические бумаги. Эти компоненты могут вызывать повреждение оборудования, или же их присутствие делает всю партию макулатуры непригодной. Сюда входят такие виды бумаги и картона, которые в виде макулатуры непригодны в качестве сырья для производства бумаги и картона, в частности: битуми-рованная бумага; копировальная бумага; пергамент и жиронепроницаемая бумага; влагопрочная бумага; парафинированная бумага. На рисунке 1.3 показано, что использование макулатуры при производстве бумаги в странах СЕР1 (Европейский Союз плюс Норвегия и Швейцария) значительно меняется от ее сорта. В 1996 г. потребление макулатуры во всех странах СЕР1 было следующим: 40 % сортов ОСС (не поддающихся обесцвечиванию); 27 % обесцвечиваемых сортов; 23 % смешанных сортов; 10 % других сортов, включая высококачественные.

100 75 50 25 0

0 25 50 75 100

ОБЪЕМ ПРОИЗВОДСТВА, % Рисунок 1.3. Утилизация макулатуры по сортам в странах СЕР1 в 1996 году: 1 - упаковочные виды бумаги и картона; 2 - печатная бумага; 3 - санитарно-гигиеническая бумага; 4 -другие виды бумаги; О - сорта подвергающиеся обесцвечиванию; ЕЗ - темные сорта; ЕЭ - смешанные сорта;^—' - другие сорта

При поставке макулатуры на бумажные фабрики в основном определяется уровень ее влажности. Это объясняется трудоемкостью проведения количественного анализа, при относительно низкой стоимости большинства сортов макулатуры.

Однако, закупаемые темные сорта макулатуры, используемые для производства тест-лайнера, должны проходить строгий контроль при приемке. В этом случае повышенное внимание уделяется присутствию используемых материалов, содержание которых требует больших затрат на их удаление при переработке.

КОЛИЧЕСТВО МАКУЛАТУРЫ, %

ХЧ . у. , ,

XV/." х-.

Классификация макулатуры в России в зависимости от состава, источников поступления, цвета и способности к роспуску проводится в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 107000-97 [7]. Описание марок приводится в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Марки макулатуры

Группа Марка Состав

А МС-1А* Отходы производства белой бумаги (кроме газетной): бумага для печати, писчая, чертежная, рисовальная, основа светочувствительной бумаги и другие виды белой бумаги

МС-2А Отходы производства всех видов белой бумаги в виде обрезков с линовкой и черно-белой или цветной полосой — бумага для печати, писчая, диаграммная, рисовальная

МС-ЗА Отходы производства бумаги из сульфатной небеленой целлюлозы: упаковочной, шпагатной, электроизоляционной, патронной, мешочной, основы абразивной, основы для клеевой ленты, а также перфокарты, бумажный шпагат, отходы производства электроизоляционного картона

МС-4А Использованные мешки бумажные невлагопрочные (без битумной пропитки, прослойки и армированных слоев)

Б МС-5Б** Отходы производства и потребления гофрированного картона, бумаги и картона применяемых в его производстве

МС-6Б** Отходы производства и потребления картона всех видов (кроме электроизоляционного, кровельного и обувного) с черно-белой и цветной печатью

МС-7Б Использованные книги, журналы, брошюры, проспекты, каталоги, блокноты, тетради, записные книжки, плакаты и другие виды продукции полиграфической промышленности и бумажно-беловых товаров с однокрасочной и цветной печатью, без переплетов, обложек и корешков, изданные на белой бумаге

В МС-8В Отходы производства и потребления газет и газетной бумаги

МС-9В Бумажные гильзы, шпули (без стержней и пробок), втулки (без покрытия и пропитки)

МС-10В Литые изделия из бумажной массы

МС-11В Отходы производства и потребления бумаги и картона с пропиткой и покрытием: влагопрочные, битумированные, ламинированные, а также бумажные мешки, изготовленные из бумаги указанных видов

МС-12В Отходы производства и потребления бумаги и картона черного и коричневого цветов, бумага с копировальным слоем, для вычислительной техники, бумага-подложка с нанесенным дисперсным красителем разных оттенков, а также кровельный картон

МС-13В Отходы производства и потребления различных видов картона, белой и цветной бумаги (кроме черного и коричневого цветов), обложечной, светочувствительной, в том числе запечатанной на аппаратах множительной техники, афишной, обойной, пачечной, шпульной и др. - по согласованию с потребителем допускается в составе макулатуры марки МС-1А наличие бумажных мешков из под каолина, цемента, мела, соды, асбеста, гипса, минеральных удобрений и др. химических нетоксичных продуктов без остатка затариваемых веществ: **) по согласованию с потребителем допускается в макулатуре марок МС-5Б и МС-6Б наличие этикеток, торговых ярлыков и трудно отделяемой бумажной клеевой ленты (кроме полиэтиленовой ленты).

Оценка способности бумажной и картонной продукции к вторичному использованию, в частности, складных коробок, различной упаковки имеет очень большое значение в области применения макулатуры.

Основные факторы, подтверждающие способность бумажной и картонной продукции к вторичному использованию - это количество и природа небумажных компонентов. В методе Papiertechnische Stiftung (PTS) по определению содержания, не способных к превращению в волокнистую массу небумажных компонентов определяют после превращения в волокнистую массу на лабораторном дезинтеграторе с последующим сортированием путем просеивания через отверстия диаметром 0,7 мм [8]. Когда содержание сухих отходов менее 5 % от общей массы, то упаковку относят к категории «бумажный продукт»; если содержание сухих отходов более 5 %, то остаток следует исследовать в первую очередь на содержание остаточного волокна с помощью микроскопа с последующим тщательным удалением волокон; если же остаток неволокнистого материала по-прежнему более 5 %, то упаковочный материал следует отнести к категории «композиционный материал».

Тест на определение бумажно-картонной упаковочной или печатной продукции ко вторичному использованию по методу PTS RH 021/95 проводят в лабораторных условиях.

Необходимо отметить, что испытания касаются исключительно отдельных видов упаковочных материалов или печатной продукции как потенциальных компонентов макулатуры, а не в общем смысле макулатуры разных сортов, поставляемой на предприятия, которая может содержать эти бумажные продукты в разных количествах.

Первое требование - разделить упаковочный или печатный материал, предназначенный для переработки (т.е. собственно бумажный продукт), на две категории - I и И, как показано на рисунке 1.4. Это разделение не представляет собой какую-либо оценку качества. Здесь просто констатируется факт, что в связи с намечаемой областью применения новых продуктов из бумаги и картона, содержащих вторичное волокно, к ним предъявляются разные требования. В зависимости от категории бумажного продукта содержание отходов тоже имеет большое значение для проведения теста на способность к вторичному использованию по методу РТ8

9].

В категорию I входят бумажные продукты из белой или беленой бумаги, которую можно переработать до получения обесцвеченной массы ввиду состава композиции и ее типа. В данном случае нас интересует II категория. В категорию II входят все виды вторичных материалов (макулатуры), которые пригодны для изготовления тест-лайнера, темных сортов картона или бумаги для гофрирования.

Категория II Макулатурная масса просеивается на перфорированной пластине с отверстиями диаметром 0,7 мм (см. рисунок 1.5).

НЕ1»УМАЖ11ЫЕ КОМПОНЕНТЫ НЕТ

Рисунок 1.5. Схема оценки продуктов из бумаги и картона для категории II (упаковочный материал) [3]

КАТЕГОРИЯ 1|

Рисунок 1.4. Разделение бумажных продуктов в связи с возможностью их утилизации

Если масса остатка составляет более 50 %, то бумагу или картон классифицируют как «материал, ие подходящий для вторичного использования». При остатке, составляющем от 20 до 50 % материал «можно использовать, но необходимо улучшить его качество» с учетом всех необходимых параметров. При массе остатка менее 20 % и удовлетворительных всех других параметрах продукт определенно относят к категории «годен для вторичного использования».

Когда масса остатка меньше 50 %, то в операцию тестирования также входит просеивание через пластину с отверстиями 0,15 мм и изготовление пробного листа (отливки) из отсортированной массы. Отливка не должна прилипать к картонной прокладке или покровному листу, используемым на листоотливном аппарате Rapid - Kothen по германскому стандарту.

В настоящее время в существующих тест-методах по определению способности бумаги и картона к вторичному использованию не устанавливаются никакие предельные показатели, оценивающие влияние на качество производственной воды. Отсюда, основным требованием к бумаге и картону, подходящим для повторного использования является то, что неволокнистые компоненты должны обладать максимальной стойкостью при измельчении во влажном состоянии, чтобы иметь уверенность в том, что их можно легко удалить в процессе переработки макулатуры. Разработка связующих, которые можно было бы удалять сортированием из волокнистой массы, а не измельчать или растворять, очень не желательна для отрасли, занимающейся переработкой макулатуры. Это неоспоримое и не подлежащее никакому обсуждению предварительное условие для разработки сортов бумаги и картона, пригодных для повторного использования.

Тароупаковочные картоны [10. 15]. Полагают, что русское слово "картон" происходит от итальянского слова "cartone", что значит твердый, жесткий. Начало картонного производства относят к середине XVI в. и связывают с появлением книгопечатания, когда для переплета книг, наряду с деревянными дощечками, обтянутыми кожей, шелком или пергаментом, стали использовать обложки из склеенных между собой листов бумаги. Картон отличается от бумаги тем, что имеет большую толщину и массу 1 м2 свыше 250 г, более высокую прочность.

Следует отметить исключительно важное для экономики и культуры современного общества значение тароупаковочного картона, предназначенного для упаковки и расфасовки различных продовольственных и промышленных товаров.

Картон, по сравнению с другими упаковочными материалами (деревом, металлом, кожей, тканями и т.д.), имеет ряд существенных преимуществ: относительную дешевизну и доступность исходного сырья, возможность получения материала с заранее заданными физико-механическими и другими потребительскими свойствами.

Картонная тара легко утилизируется и до 80 % ее в виде макулатуры повторно используется, что имеет огромное ресурсосберегающее и экологическое значение. Поэтому в перспективе производству тароупаковочных видов картона намечено уделять значительное внимание, так как это будет способствовать более полному и эффективному применению имеющихся в наличии и еще недостаточно используемых таких огромных сырьевых ресурсов, как мелкотоварная и низкокачественная древесина, отходы лесопиления и деревообработки, а также макулатура.

Среди тароупаковочных (или просто упаковочных) картонов выделяют две основные группы. К первой группе относят материалы для производства гофрированного картона - картон для плоских слоев (linerboard - картон-лайнер) и бумага для гофрирования (corrugating medium или fluting - флютинг). В европейских странах эти материалы объединяют термином containerboards - картон для производства контейнеров (ящиков), что обусловлено основной областью применения гофрированного картона - производством транспортной тары. Например, в России для этой цели используется около 80 % производимого гофрокартона. В свою очередь. 76.78 % транспортной тары составляют картонные ящики.

Картон-лайнер состоит из двух или более слоев и подразделяется на отдельные виды в зависимости от используемых при его производстве полуфабрикатов и внешнего вида покровного (наружного) слоя. Выделяют картон-лайнер естественного «коричневого» цвета (brown) с использованием в композиции только первичных полуфабрикатов - сульфатной небеленой целлюлозы и полуцеллюлозы (крафт-лайнер) либо с использованием вторичного макулатурного сырья (тест-лайнер). Причем в последнем случае применяют преимущественно макулатуру из отработанной картонной тары, имеющую собственное условное обозначение -ОСС (old corrugated containers).

Покровный слой картона может иметь пестрый "мраморный" вид (mottled top liner), который достигается за счет применения беленой целлюлозы и уменьшения массы 1 м2 наружного слоя до 40 г и ниже. При этом формирование покровного слоя осуществляется из массы более высокой концентрации, что вызывает опредеI ленную флокуляцию волокон. В итоге достигается эффект "пестрой окраски".

Также производят картон-лайнер с белым покровным слоем (топ-лайнер) и небольшое количество мелованного лайнера (coated white top liner). В качестве полуфабриката для покровного слоя применяются беленая хвойная или лиственная целлюлозы либо их смесь.

Флютинг обычно изготовляют однослойным и подразделяют на два вида -полуцеллюлозный (cemichemical) и макулатурный (recycled). В обоих случаях в композицию могут добавляться первичные целлюлозные волокна, в основном хвойные сульфатные.

Резюмируя вышеизложенное можно выделить следующее:

1) в настоящее время вторичное волокно играет все большую роль в качестве заменителя первичного (свежего) волокна;

2) первое и важнейшее требование к вторичным полуфабрикатам - это необходимость разделения упаковочных или печатных материалов, предназначенных для переработки;

3) темные сорта макулатуры, используемые для производства тест-лайнера должны проходить строгий приемочный контроль, с целью оценки присутствия неиспользуемых в технологии материалов, содержание которых требует больших затрат на их удаление при подготовке бумажной массы к отливу на КДМ.

3.7. Общие выводы

1. Разработан, защищен патентами и используется в производстве усовершенствованный способ центробежно-гидродинамического фракционирования вторичного волокна, позволивший повысить качество бумажной массы в технологии тест-лайнера. Экономическая эффективность при использовании созданного фракционатора составила более 1 млн. рублей в год.

2. Получены регрессионные модели, связывающие характеристики дефор-мативности и прочности тест-лайнера с параметрами бумажной массы, что позволяет обоснованно регулировать свойства тест-лайнера.

3. Установлено, что для анализа механического поведения картонов-лайнеров могут быть успешно применены положения теории прочности композитов. Контроль величины «критической» длины волокна позволяет улучшить прогнозирование физико-механических свойств картона.

4. Исследовано влияние основных параметров технологии на свойства тест-лайнера и установлено: оптимальная продолжительность набухания вторичного волокна перед его обработкой составляет 75 минут; не допустима вариация заданной концентрации суспензии, поступающей на фракционирование; оптимальное относительное содержание фракций после фракционирования - 40 % коротковолокнистой, 60 % длинноволокнистой, при этом должны учитываться колебания фракционного состава по длине волокна в поступающем полуфабрикате; оптимальная величина степени помола разделенных фракций варьирует в широких пределах для различных характеристик тест-лайнера. Общая оптимизация степени помола бумажной массы возможна только при создании специальной программы для ЭВМ; сильное влияние степени анизотропии на качество тест-лайнера. В исследованных пределах изменений ТБГмо/со в пределах 1,85-2,40 увеличение степени анизотропии приводит к возрастанию трещиностойкости, работы разрушения и сопротивления продавливанию, в то время как сопротивление сжатию кольца, сопротивление торцевому сжатию в плоскости листа, начальный модуль упругости и жесткость при изгибе снижается (речь идет об испытаниях образцов в направлении СО).

5. Установлено, что и в случае использования в качестве полуфабриката вторичного волокна наблюдается избирательность влияния вариации характеристик волокна на характеристики деформативности и прочности тест-лайнера, что обусловливает необходимость разного подхода при переработке макулатуры при производстве прочностной или жесткостной тары.

6. Данные выполненных исследований использованы при модернизации КДМ на ОАО «Караваево». Технико-экономическая оценка эффективности модернизации КДМ показала значительный эффект за счет увеличения производительности и повышения качества тест-лайнера.

1. Papermaking Science and Technology. Book 7. Recycled Fiber and Deinking. Book editor Gottsching L. Pakarinen H. Jyvaskyla, Finland, 2000. - 649 p.

2. Смоляницкий Б.З. Переработка макулатуры. M.: Лесная пром-сть, 1980. - 176 с.

3. Мировые тенденции в развитии и технологии переработки макулатуры. Д.А. Дулькин, И.Н. Ковернинский, В.И. Комаров, В.А. Спиридонов. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - 108 с.

4. Kubat К. // Wochenbl. Papierfabr, 1996. № 14-15. - P. 656.

5. Kubat К. // Wochenbl. Papierfabr, 1998. № 6. - P. 742.

6. Analysis of Waste Paper Recycling and Disposal Option in Germany / Gottsching L., Hamm U., Platzer E. et al // Towards a Sustainable Paper Cycle. II ED, London, 1996. -185 p.

7. ГОСТ 10700-97. Макулатура бумажная и картонная. Технические условия. Взамен ГОСТ 10700-89. Введен 01.01.2001.

8. Carbonnier S. Paper Recycling and the Waste Paper Business in Japan // Towards a Sustainable Paper Cycle, II ED, London, 1996. 113 p.

9. H. Holik The next decade a challenge for paper production technology / SPCI Conference Proceedings, SPCI, Stockholm, 1993. - 10 p.

10. Комаров В.И., Гурьев A.B., Елькин В.П. Механика деформирования целлюлозных тароупаковочных материалов. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. -200 с.

11. ОК 005-93. Общероссийский классификатор продукции. М.: Изд-во стандартов, 1994. - 98 с.

12. Козырев А.А. Коробочный картон, его производство и применение. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. - 78 с.

13. Все о бумаге. М.: Изд-во «Дубль В», 1999. - 201 с.

14. Чикирисов Н. Давайте определяться в терминах: картон // Бумага и жизнь. -2001.-№3.-С. 40-43.

15. Козлов М. Упаковочные картоны. Правильно ли мы их выбираем? (по материалам сайта http // www. kursiv. ru/paket/archive/06/kartol.html).

16. Аккерман К., Гетшинг J1., Пакаринен X. Бумагообразующие свойства вторичного волокна // В кн.: Papermaking Science and Technology. Book 7. Recycled Fiber and Deinking. Jyvaskyla, Finland, 2000. - P. 359-441.

17. U. Weise und H. Paulopuro / «Der Zusammen hang zwishen Faserschampfung und Verhrnung». Das Paper 50 (60): 328 (1996).

18. Korpela, A., personal communication.

19. Scallan, A. and Tigerstrom, A.C., «Elasticity of fiber wall; affects of pulping and recycling», 1991 CPPA 1 st Research Forum on Recycling, CPPA, Montreal, p. 149.

20. Bouchard, J. and Douek, M., «The effects of recycling on the chemical properties of pulps», 1993 CPPA 2 nd Research Forum on Recycling, CPPA, Montreal, p. 23.

21. Alanko, K., «Recyclability of thermomechanical fibers», M.Sc.thesis, Helsinki University of Technology, Department of Forest Products Technology, Espoo, Finland, 1993.

22. Katz, S., Liebergott, N. and Scallan, A.M. // Tappi J. 64(7):97(1981).

23. Norayr Gurnagul / «Sodium hydroxide addition during recycling: Effects on fiber swelling and sheet strength» / Tappi J. 78 (12): 119 (1995).

24. Stenius, P., Hynynen, R., and Laine, J., «The surface properties of virgin and recycled fiber», Interim Report of Nordpap Project: Properties of virgin and Recycled fiber, Helsinki University of Technology, Helsinki, 1996, p. 23.

25. Ericsson, I., Lunabba, P., and Pattersson, A., «Recycling potential of printed thermomechanical fibers for newsprint», 1995 CPPA 3rd Research Forum on Recycling, CPPA, Montreal, p. 269.

26. Brandal, J., and Lindheim, A. // Pulp Paper Can. 67(10):431 (1996).

27. Villfor, S., «Inverkan av extraktivamnen och polysackarider pa egeskaper hos papper», M.Sc. thesis, Abo Akademi University, Department of Forest Products Chemistry, Turku, Finland, 1996.

28. Okayama, T., Yoshinaga, N., and Take, Y. «Effect of recycling on wetting and liquid penetration of paper», TAPPI 1995 Coating Conference Proceedings, TAPPI PRESS, Atlanta, p. 369.

29. Viitaharju, P., personal communication.

30. Howard, R.C. and Richard, W.//J. Pulp Paper Sci. 18(4):J151(1992).

31. Mohlin, U.-B. //J. Pulp Paper Sci. 23(1):J28(1997).

32. Lammi, T. and Heikkurinen, A., PSC Report No. 102, KCL, Espoo, Finland, 1997, p. 18.

33. Lumiainen, J., // Paperi Puu 74(4):319(1992).

34. Lumiainen, J., // Tappi J. 75(8).92(1992).

35. Selder, H. and Linck, E. // World Paper 220 (Jan. Feb):26(1995).

36. Latomaa, A., personal communication.

37. Kibblewhite, R.P. and Bailey, D.G. //Appita J. 41(4):297( 1988).

38. Bawden, A.D. and Kibblewhite, R.P. // J. Pulp Paper Sci, 23(7):J340(1997).

39. Houen, P.J. and Fjerdingen, H., «On the effect of recycling on cross-sectional shapes and dimensions of sulphate pulp fibers», TAPPI 1997 Recycling Symposium Proceedings, TAPPI PRESS, Atlanta, p. 347.

40. Waterhouse, J.F. and Omori, K., «Products of Papermaking», 1993 Fundamental Research Symposium, PIRA, Leatherhead, UK, p. 1261.

41. Poli, M. // Progress in Paper Recycling 6(2):99( 1997).

42. Maddern, R., «Experience of Krima dispersion unit in treating white waste for printing grades», Recycling Conference, PIRA, Leatherhead, UK, 1993, Paper No. 05.

43. Freeland, S.A. and Hrutfjord, B.F.//Tappi J. 77(4): 185(1994).

44. Drehmer, B. and Back, E., «Effect of dispersion variables on the papermaking properties of OCC», 1995 CPPA 3rd Research Forum on Recycling, CPPA, Montreal, p. 141.

45. McKinney, R.J.W. // Pulp Paper International 39(1):37(1997).

46. Page, D.H., Barbe, M.C., and Seth, R.S. // J. Pulp Paper Sei. 10(5):J74(1984).

47. Bliss Т. Pulp fractionation can benefit multilaer paperboard operations // Pulp and Paper. 1987.-N61/2.-p.104-107.

48. Musselman W. und Menges W. Konzept und Funktion einer altpapier Faserfraktionierungsanlage und Erfahrungen im praktischem Betrieb // Wochenblatt fur Papier fabrication. 1982. - N11/12. - s.368-379.

49. Макаренко A.A., Яхно A.B. Улучшение бумагообразующих свойств вторичного волокна. // Целлюлоза, бумага и картон. 1988. - N3-4. - с.29-31.

50. Seifert P. and Long К. Fiber fractionation methods and applications // Tappi. -1974. - N57 - p.69-72.

51. Stockmann V.E. Performance of stratified sheels // Tappi. 1974. - N57/10. - p.108-111.

52. Meersman T. Paper presented at 1976 Tappi Secondaiy Fiber Conference // Los Angeles. Calif. 22-22.sept. 1976.

53. Yan Т., Sinkey D. Paper presented at the symposium "Fundamental Concepts of Refining" at the Institute of Paper Chemistry // Appleton, Wis. 1980.

54. Bliss T. A study of Fiber Fractionation Using Centrifugal Cleaners // Masters Thesis. -Miami Univ. 1983.

55. Wood R., Karnis A. //Paperi Jan Puu. 1977. - N59/10. - p. 660-662, 665-668, 671674.

56. Wood R., Karnis A. Distribution of fibre specific surface of papermaking pulps // Pulp and Paper. Canada. - 1979. - N4. p. 73-79.

57. Pesch A. USA Patent 3.085.927. 16Apr.l963

58. Jones E., Campbell R.,Nelson G. // Tappi. 1966. -N49/9. -p. 410-414.

59. Coppick S., Brown R. U.S. Patent 3.301.745 31.Jan. 1967.

60. Boettohet P.C. Paper presented at 1986 Tappi Pulping Conference // Toronto. 2629 oct. 1986.

61. Bliss T. Through flow cleaners of fer good efficiency with low pressure drop // Pulp and Paper. - 1985.-N69/3. p. 131-135.

62. Mitra R. Description and operating experience of an optimized and fully automated stock preparation system// Pulp and Paper. Canada. - 1985. -N87/5. -p.51-55.

63. Selder H. Faser fraktionierung ein neuer wed zur Optimierung der Papierqualitat bei gleicchzeitiger senkung der Rohstoff - und Energiekosten // Das Papier. - 1984. -N29/9.-s. 435-440.

64. Мюлльнер. Утилизация макулатуры в качестве сырья для производства бумаги на предприятиях Австрии // Материалы фирмы VOITH. Киев. 25.10.1985. - 36с.

65. Ламбергер Эрнст. Фракционирование макулатуры — средство к управлению качеством и его улучшению. // Материалы фирмы VOITH. Москва. - 1985. - 15с.

66. Menges W. Wastepaper fiber fractionation is the key at PWAs Redenfelden mill II Pulp and Paper. 1984.-N58.-p. 118-122.

67. OOC Processing System // Материалы фирмы Alfa Laval Celleco (Sweden) -Tumba.-2000.-4c.

68. Moller K., de Ruvo A., Norman B. Screening cleaning and fractionation with an atomizer // Paper Technology and Industry. 1979, april. - p. 110-114.

69. Siewert W.H. Потенциал улучшения качества макулатурной массы // Wochenblatt fur Papierfabrikation. 1996 -N 6. -c.217-220.

70. Фудзии Т., Дзако M. Механика и разрушение композиционных материалов -М.: Мир 1982.-232 с.

71. Холистер Г.С., Томас К. Материалы упрочненные материалами. М.: Металлургия, 1969. - 167 с.

72. Rosen B.W. Mechanics of Composite Strengthening, Fiber Composite Materials. — ASM 72, 1965, p. 75.

73. Комаров В.И. «Критическая» длина волокна фактор, определяющий деформативность и прочность целлюлозно-бумажных материалов // ИВУЗ Лесной журнал. - 1993. - №4. - с. 79-83.

74. Кларк Дж. Технология целлюлозы М.: Лесная промышленность, 1983. - 456 с.

75. Фляте Д.М. Свойства бумаги. 3-е изд. М.: Лесная промышленность, 1986 -680 с.

76. Комаров В.И., Казаков Я.В. Связь фундаментальных свойств (по Кларку) неразмолотой сульфатной небеленой целлюлозы с характеристиками деформативности и прочности // ИВУЗ. Лесной журнал. 1983. - №2-3. - с. 112116.

77. Волокнистые композиционные материалы / Пер. с англ. под ред. С.З. Бокштейна. М.: Мир, 1967. - 284 с.

78. Структура и сврйства композиционных материалов / К.И. Портной, С.Е. Салибеков, И.Л. Светлов, В.М. Чубаров. -М.: Машиностроение, 1979. -255 с.

79. Комаров В.И. Деформативность целлюлозно-бумажных материалов при изгибе // ИВУЗ. Лесной журнал. 1994. - №1. - с. 96-103.

80. ГОСТ 9582-75. Бумага и картон. Метод определения жесткости при статическом изгибе. Введ. 01.01.77.

81. Фляте Д.М., Финкельштейн Г.Э., Холоденко Л.Б. Авторское свидетельство № 288396, кл. 42К.52 // «Бюллетень изобретений» 1970. - №36.

82. Brecht W., Müller F. Über die Steifigkeitsprufung von Papier, Karton und Pappen // Das Papier. 1960. - vol. 14 - s. 7-9.

83. Тимошенко С.П. Теория упругости. Л - M.: ОНТИ, 1937. - 169 с.

84. Белянкин Ф.П. Пластические деформации дерева при изгибе. // Тр. 1-й Всесоюзной конференции по прочности авиаконструкций, 1936.

85. Иоселевич Г.В., Лебедев П.А., Стреляев B.C. Прикладная механика. М.: Машиностроение, 1985. - 575 с.

86. Комаров В.И. Механизм разрушения целлюлозно-бумажных материалов // ИВУЗ. Лесной журнал. 1999. - № 4. - С. 96-103.

87. Комаров В.И. «Критическая» длина волокна фактор, определяющий деформативность и прочность целлюлозно-бумажных материалов - ИВУЗ. Лесной журнал, - 1993.-№4.-С. 79-83.

88. Комаров В.И., Казаков Я.В. Расчет коэффициента Пуассона при испытании на растяжение целлюлозно-бумажных материалов // ИВУЗ. Лесной журнал 1993. -№5-6.-с. 133-136.

89. Комаров В.И. J-интеграл характеристика структуры целлюлозно-бумажных материалов // «Целлюлоза. Бумага. Картон». - 1997. - № 5-6. - С. 26-29.90. ГОСТ 16296-79

90. ГОСТ 13523-78. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод кондиционирования образцов. Введ. 01.10.78. М., 1989.

91. ГОСТ 14363.4-89. Целлюлоза. Метод подготовки проб к физико-механическим испытаниям. Введ. 01.01.91.93. ГОСТ 13199-88

92. ГОСТ 27015-86. Бумага и картон. Методы определения толщины, плотности и удельного объема. Взамен ГОСТ 13199-67, ГОСТ 12432-77. Введ. 01.07.87.

93. Page D.H. A theory for the tensile strength of paper // Tappi 1969 - № 4 - P. 674681.

94. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. M.: Медицина. 1990. - 384 с.

95. Иванов С.Н. Силы сцепления волокон в бумаге // Бум. пром-сть 1948. - № 3. -С. 8-17.

96. ГОСТ 13525.8-86. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения сопротивления продавливанию. Взамен ГОСТ 13525.8-78, ГОСТ 13648.7-78. Введ. 01.07.87.

97. ГОСТ 10711-74 (CT СЭВ 4164-83) Бумага и картон. Метод определения разрушающего усилия при сжатии кольца (RCT). Взамен ГОСТ 10711-63. Введ. 01.07.75.

98. Комаров В.И., Гурьев A.B., Елькин В.П. Механика деформирования целлюлозных тароупаковочиых материалов Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. -С. 145-150.

99. Комаров В.И., Казаков Я.В. Анализ механического поведения целлюлозно-бумажных материалов при приложении растягивающей нагрузки // Лесной всстпик /2000. -№3(12).-С. 52-62.

100. Markstrom Н. Testing Methods and Instruments for Corrugated Board. Elanders Toilers AB. - 1999. - 103 p.

101. Lindblad G., Fürst Т. Технология ультразвуковых измерений свойств бумаги и картона // Elanders Tofters AB, Östervala, 2001. P. 160.

102. Фракционирование вторичного волокна в центробежно-гидродинамическом фракционаторе / Н.И. Яблочкин, В.И. Комаров, И.Н. Ковернинский, Д.А. Дулькин // ИВУЗ. Лесной журнал. 2004. - № 6. - с.

103. Robert С. Мс Kee. Effekt of repulping on sheet properties and fiber characteristics. // Paper Trade Journal. 1971. - № 24. - v. 155. - P. 34-40.

104. Under E., Freund F. Zur morphologischen Bewertung von Altpapierstoffen mit der Siebanalyse // Zellstoff und Papier. 1976. - № 3. - S. 76-82.

105. Blechschmidt Y., Vogel Y. Morphologische und chemische Eigenschaften von Altpapierstoffen // Zellstoff und Papier. 1981. - № 3. - S. 113-118.

106. Carlsson Gustav, Lindstrom T. Hornification of Cellulosic fibers during wet pressing. // Svensk Papperstidning. - 1984. - T. 87. - № 15. - P. 119-125.

107. Szwarcsztajn E., Przybyez K. Einige Aspekte der Fraktionierung von Zellstoff und Altpapier // Das Papier. 1975. - Heft 7. - T. 29. - S. 295-300.

108. Soucek M. Zmeny Vlastnosti Vläken pri mleti // Papir a celuloza. 1965. - S. 17-19.

109. Nordman Lars S., Niemi Jukka A. The Determination of Fiber Length Distribution in Connection with Beating Research II Tappi. 1960. - vol. 43. - № 3. - P. 260-266.

110. Барсов B.B. Теория и практика фракционирования целлюлозного волокна. О глубоком отборе мелкого целлюлозного волокна // Труды ЛТИ ЦБП. Вып. 18. М.: «Лесная промышленность», 1965. - С. 37-44.

111. Strazdins Е. Conenical Aids сап Effect Strencut loss secondary Fiber Furnish usd. // Pulp Pappe. 1984. -№ 3. - P. 73-77.

112. Патент Польши № 86538, Д21с, 5/02. Sposob przerobu makulatury na papier. publ. 15.11.76. Szwarczstain E., Przybysz K.

113. Sandgren В., Wahren D. Studies on pulp Crill. // Svensk Papperstidning. 1960. - T. 63. -№ 23. - P. 854-858.

114. Yngmanson W.L., Andrews B.D. // Tappi. 1959. - T. 42. - № i. p. 29.

115. Кугушев И.Д., Смирнов К.А. Сортирование бумажной массы. М.: Лесная промышленность, 1971.-200 с.

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

117. Хертль Э. Современные установки для массоподготовки. Оборудование и общие концепции: Материалы фирмы «Andritz». — М.: 2001. 20 с.

118. Weber А. Fasserfraktionierrung mit dem Cellusizer. // Wochenblatt für Paperfabrikation. -1978.-№ 8,-S. 309-311.

119. Musselmann W. Grundlagen, Einflussgrösen der Fraktionierung und Eigenschaften der Fraktionen. Т. I // Wochenblatt für Paperfabrikation, 1982. - № 11/12. - S. 368-373.

120. Menges W. Einsatz und Funktion im Praktischen Betrieb. Т. II. // Wochenblatt für Papierfabrikation. 1982. - № 11/12,- S. 374-379.

121. Schreening cleaning and fractionation with atomiser. / K. Moller, A de Ruvo, В. B. Norman, K. Felsvang // Paper Technology and Yndustry. 1979. - v. 20. - № 3. - Р. 110-114.

122. Dickstoffsortierung mit Sprühverfahren. / K. Moller, K. Felsvang, A de Ruvo, и др. // Wocheublatt für Papierfabrikation. 1978. - № 11/12. - S. 445-448.

123. Leblanc P., Harrison R. Fractionation of Secondary Fibers. // Tappi. 1975. - v. 58. - № 4. - P. 85-87.

124. Seider H., Siewert W.H. The Escher Wyss Fibersorter for the High Density Screening of Recycled Fibres. Материалы конференции Tappi, Seatle: 1980.

125. Patent USA № 3363759, MKU 209-273. Y. Clarke Pounder. Screening apparatus with rotary Pulsing member. Publ. 16.01.1968.

126. Musselmann W. Die Fraktionierung von Fasserstoffen aus Altpapier // Wochenblatt für Papierfabrikation. 1978. - № 6. - S. 242-377.

127. Ranhagen Gustaf. How to Screen sulphite Pulp. // Paper Trade Journal. 1954. - vol. 138. -№1.-P. 19-22.

128. Lindgren K. Modern Pulp Screening Equipment and Systems //Paper Trade Journal. -1955. vol. 139. -№ 13 - P. 30-37.

129. Ackermann Ch., Putz H-J., Gottsching L.- Entfernung von Makro-Stickies bei der Aufbereitung gemischter Altpapiere fur die Herstellung von Wellpappenrohpapieren. Wochenblatt für Papierfabrikation. 2000. - № 7. - S. 410-418.

130. Lindgren K. New Development in groundwood Pulp Screening// Paper Trade Journal. -1955. vol. 139.- № 16. - P. 33-34.

131. Lindgren K. How to screen Waste Paper Stock // Paper Trade Journal. 1955. - vol. 139.-№ 17. -P.33.

132. Siewert W.H. Funktion und Bedeutung eines neuartigen Endstufensortierers für die Stiffaufbereitung // Sonderdruck aus der Zeitschrift "Das Papier". 1983.-№ 10. - S. 1-8.

133. Musselmann W., Menges W. Die Sortierung von Altpapier im Bereich mittlerer Stoffdichte. Menges W. Betriebserfahrungen mit.Contaminex und Turbosorter // Wochenblatt für Papierfabrikation. 1983. -№ 11/12. - S. 376-388.

134. Lindsay M. High-consistency screening guts Equipment costs // Pulp and Paper.-1984. -vol. 56.-№3.-P. 80-82.

135. Rienecker R. Sortierung von Altpapierstoff zur Herstellung von graphischen Papieren // Wochenblatt fürPapierfabrikation. 1997. - № 23/24. - S. 1149-1159.

136. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. Перевод с английского Шульмана 3.11. -М.:Мир.- 1964.-216 с.

137. Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем.: Ленинград, 1981. 171 с.

138. Терентьев O.A. Гидродинамика волокнистых суспензий в целлюлозно-бумажном производстве. М.: Лесная промышленность. - 1980. - 248 с.

139. Шайдуров Г.Ф. О вязкости и упругости бумажной массы // Коллоидный журнал. Т. XVII. - Вып. 5. - 1955. - С. 397-402.

140. Тотухов Ю.А., Терентьев О.А. Теоретическая модель реологической характеристики волокнистой суспензии повышенной концентрации // Машины и оборудование ЦБП. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск V. Ленинград, ЛТА, 1977.- С. 48-50.

141. Forgacs O.L., Robertson А.А., Mason S.G. The Hydrodynamic Behaviour of Papermarking Fibres // Pulp and Paper Magazine of Canada. -1958. vol. 59. - № 5. -P. 117-128.

142. Skali Lami S., Cognet G., Quemada D. Ecoulement de pate a papier en conduite Floculation et turbulence //Journal de Mecanigne Theorione et Appliquie. 1985. - P. 253-266.

143. Sanders H.T., Meyer H. Consistency Distributions in Turbulent Tube Flow of Fiber Suspensions // Tappi, May, 1971. - vol. 54. - № 5. - P. 722-730.

144. Bugliarello G., Daily J.W. Rheological Models and Laminer Flow of Fiber Suspensions // Tappi, December, 1961. - vol. 44. -№ 12. - P. 881-893.

145. Daily J.W., Bugliarello G. Basic Data for Dilute Fiber Suspensions in Uniform Flow with Shear // Tappi. 1961. - vol. 44. - № 7. - P. 497-512.

146. Mih W., Parker J. Velocity Profile Measurements and a Phenomenological Description of Turbulent Fiber Suspension Pipe Flow // Tappi. May, 1967. - vol. 50. - № 5. - P. 237-246.

147. Климов В.И. Гидротранспорт волокнистых материалов в целлюлозно-бумажном производстве. М.: Лесная промышленность. 1971. - 280 с.

148. Hemstrom G., Moller К., Norman В. Boundary layer studies in Pulp suspension flow. // Tappi. 1976,- vol. 59.-№ 8. - P. 115-118.

149. Шульман З.П., Берковский Б.М. Пограничный слой неныотоновских жидкостей. Минск: 1966.-240 с.

150. Andersson О. Some Observation on Fibre Suspensions in Turbulent Motion // Svensk Papperstidning. 1966. -vol. 69. - № 2. - P. 23-31.

151. Raij U., Wahren D. An Experimental Ynvestigation of Paper pulp Stock Flow in a Straight Pine // Svensk Papperstidning. 1964. - vol. 67.- № 5. - P. 186-195.

152. Овчинников П.Ф., Круглицкий H.H., Михайлов H.B. Реология тиксотропных систем. Наукова думка: Киев. 1972. - 120 с.

153. Lund A.M. Роль выходного отверстия напорного ящика бумажной машины в формировании бумажного листа (Перевод из журнала "Paper Trade Journal", 1924, 9/VIII, № 6) // Бумажная промышленность. 1935. - № 1. - С. 82-92.

154. Gottsching L., Stürmer L. Faserfraktionierung mit Hilfe hydrodynamischer Kräfte, Eine Studie Liber den Johnson - Fraktionator // Wocheublatt für Papier - fabrication.- 1975. - 103. - № 11-12.-S. 372-381.

155. Olgard Gunnar. Fractionation of Fiber Suspensions by Liquid Column Flow // Tappi. -1970.-vol. 53. -P. 1240-1246.

156. Яхно A.B. Установка для сортирования волокнистых материалов (гидродинамическая сортировка). Сборник научных трудов УкрНИИБ "Совершенствование технологии и оборудования по переработке макулатуры". Киев. -1989.- С. 83-94.

157. Condolios Е., Constans J. Strömung von Faserstoff Suspensionen durch Rohrlitungen // Allgemein Papier Rundschau. - 1964. - № 3. - S. 136-138.

158. Чичаев В.А. Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Том 1. Оборудование для производства волокнистых полуфабрикатов. М.: Лесная промышленность. 1981. - С. 244-260.

159. Примаков С.Ф., Барбаш В.А., Шутько А.П. Технология бумаги и картона. М.: «Экология». - 304 с.

160. Авт. св. СССР № 1116771, МКИ Д21Д 5/02. Устройство для сортирования твердых частиц суспензии. Яхно A.B. Опубл. 1.06.1984.

161. Авт. св. СССР № 1139174, МКИ Д21Д 5/02. Устройство для сортирования твердых частиц суспензии. Яхно A.B. Опубл. 8.10.1984.

162. Авт.св. СССР № 1522807, МКИ Д21Д 5/02. Устройство для сортирования твердых частиц суспензии. -Яхно A.B. Опубл. 15.08.1989.

163. Патент ГДР № 257556, Д21Д 5/02. Vorrichtung zum Sortieren der festen Teilchen einer Suspension. Jachno A.W. Publ. 22.06.88.

164. Пен Р.З. Планирование эксперимента в Statgraphics. Красноярск: СибГТУ -Кларетианум, 2003. — 246 с.

165. Богданович Н.И. Расчеты в планировании эксперимента. Учебное пособие. JL: РИОЛТА, 1978.-80 с.

166. Оптимизация качества. Сложные продукты и процессы / Э.В. Калинина, А.Г. Лапига, В.В. Поляков и др. М.: Химия, 1989. - 256 с.

167. Комаров В.И., Ленюк H.A. Статистические методы контроля и управления качеством на предприятиях ЦБП: Учебное пособие Л.: ЛТА, 1987 - 76 с.

168. Патент 2210653 РФ. 7D 21D 5/00. Способ центробежно-гидродинамической обработки макулатурной массы / Б.Г. Зайцев, М.Д. Овчинников, И.Н. Ковернинский, Н.И. Яблочкин. Заявлено 20.03.2002. Опубликовано 20.08.2003. Бюл. № 12, 2004.

169. Патент 71660 УКРА1НА. С2 7 D21D5/18. СПОСШ ВЩЦЕНТРОВО

170. ГИДРОДИНАМГЧНО! ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТО* СУСПЕНЗП ТА УСТАНОВКА ВИХРОВИХ КОНЕЧНИХ О ЧИЩУ В A4iB ДЛЯ ЙОКОГО ЗДНСННЯ (ВАРИАНТИ) / Зайцев Б.Г., RU, Овчшшков М.Д., RU, Яблочкш Н.И., RU, Дулькин Д.А., RU. Опубликовано 24.01.2005.

171. Комаров В.И. Жесткость при изгибе целлюлозно-бумажных материалов. Анализ методов измерения и влияния технологических факторов // ИВУЗ. Лесной журнал. 1994.- № 3. С. 112-142.

172. Сысоева Н.В., Гурьев A.B., Комаров В.И. Характеристики жесткости при изгибе и при растяжении компонентов гофрированного картона // Лесной вестник / МГУЛ-2000-№ 4(13)-с. 125-134.

173. Яблочкин Н.И., Комаров В.И. Различия в механическом поведении картонов-лайнеров, произведенных из первичного или вторичного волокна // «ИВУЗ. Лесной журнал». 2004. -№ 5. - С. 105-110.

174. Комаров В.И. Вязкоупругость целлюлозно-бумажных материалов // ИВУЗ. Лесной журнал. 1997. - № 6. - С. 25-44.

175. Комаров В.И., Ленюк H.A. Статистические методы контроля и управления качеством на предприятиях ЦБП. Л.: РИО ЛТА, 1987. - 76 с.

176. Митропольский А.К. Элементы математической статистики. Л.: РИО ЛТА, 1969.- 273 с.

177. Папков С.П., Файнберг Э.З. Взаимодействие целлюлозы и целлюлозных материалов с водой. М.: Химия, 1976. - 231 с.

178. Фляте Д.М. Свойства бумаги. 2-е изд.-М.: Лесная пром-сть, 1976.-648 с.

179. Яблочкин Н.И., Комаров В.И. Влияние анизотропии структуры на деформационные и прочностные характеристики тест-лайнера // «ИВУЗ. Лесной журнал». -2004.-№5.-С. 133-136.

180. Пен Р.З., Менчер Э.М. Статистические методы в целлюлозно-бумажном производстве. М.: Лесная пром-сть, 1973. - 120 с.