Tiss_jux
advertisement
Тиссью Основные свойства бумаги санитарно-гигиенического назначения Автор: Сергей Пилипенко, Киевский КБК обсудить статью на форуме Производство бумаги санитарно-гигиенического назначения, или тиссью, дело непростое. Ведь она должна отвечать многим параметрам, заложенным в различных стандартах качества, среди которых — прочность в сухом и влажном состоянии, белизна, мягкость и пухлость, впитывающая способность, ну и, конечно, санитарно-гигиенические требования. Некоторые параметры качества тиссью, а также основные приборы, с помощью которых можно проверить их соответствие, мы рассмотрим в этой статье. Paper for consumer-sanitary purposes also known as tissue, has to include certain parameters and be up to a particular standard in terms of the many exiting quality parameters. We will look at some quality parameters of tissue, as well as key devices which can examine its conformity to the required parameters. Специальные требования, предъявляемые к бумаге санитарно-гигиенического назначения, — повышенная мягкость, впитывающая способность, пухлость при относительно невысокой механической прочности и низкой массе 1 м2 (в основном 10–30 г/м2) диктуют жесткие условия ведения процессов ее отлива, обезвоживания и сушки. При этом, учитывая экономические аспекты, производители стремятся достичь максимальных скоростей работы бумагоделательных машин (более 1000 м/мин). В связи с этим, выработка санитарно-гигиенических видов бумаги осуществляется на специальном бумагоделательном оборудовании. В зоне формирования бумажного полотна предопределяются его основные свойства, профиль массы вдоль и поперек полотна. Быстрое обезвоживание массы садкого помола, используемой для получения санитарно-гигиенических видов бумаги, достигается применением специальных формующих устройств. Производство этих видов бумаги из слаборазмолотых волокон, склонных к хлопьеобразованию, требует при отливе высокой степени разбавления суспензии. Чем короче волокна, тем лучше обезвоживается бумажное полотно, особенно в случае использования садкой массы. В то же время, чрезмерное укорочение волокон нежелательно, так как приводит к снижению пухлости, мягкости и впитывающей способности. Наличие значительного количества мелких волокон в бумажной массе ведет также к увеличению их провала в процессе отлива, возрастанию пылимости бумаги. Впитывающая способность, мягкость, пухлость бумаги санитарногигиенического назначения в немалой степени зависят от режима сушки. Основное обезвоживание при производстве этих видов бумаги осуществляется на поверхности сушильных цилиндров большого диаметра, оборудованных колпаками скоростной сушки. Бумажное полотно после обезвоживания в формующей части бумагоделательной машины при влажности 75–80% из-за низкой степени помола имеет низкую механическую прочность. Прочность в сухом и влажном состоянии Требуемая механическая прочность бумаги санитарногигиенического назначения в сухом состоянии может быть достигнута при использовании практически всех видов Прибор для древесных волокон. При этом в ряде случаев в качестве определения композиционной добавки может применяться древесная масса и капиллярной вторичные волокна (макулатура). Содержание последней в впитываемости композиции некоторых видов бумаги достигает 100%. Ограничение верхнего предела прочности санитарно-гигиенических видов бумаги в сухом состоянии диктуется требованиями получения в большинстве случаев пухлой, мягкой, впитывающей бумаги. Для достижения необходимой прочности в сухом состоянии санитарно-гигиенических видов бумаги следует использовать бумажную массу садкого помола с минимальными повреждениями стенок волокна. Механическая прочность бумаги в сухом состоянии зависит от величины межволоконных сил связи, характер которых и определяет структуру и физико-механические свойства бумаги, в частности, ее прочность. Переменные факторы, от которых зависит прочность бумаги, можно подразделить на две группы: 1) определяемые качеством исходного волокнистого материала; 2) определяемые технологическим процессом производства бумаги (размолом, режимами прессования, отлива, сушки и последующей обработки). Наиболее важными из них являются: величина сил сцепления волокон в бумаге и площадь поверхности, на которой действуют эти силы; прочность составляющих бумагу волокон, их гибкость и размеры; расположение волокон в бумаге. В процессе разрыва бумаги происходит, как правило, разрушение межволоконных сил связи, поэтому изучение механизма связей и способа их регулирования приобретает особое значение 1. Лабораторное оборудование К основным приборам, которыми лаборатория производителя бумаги назначения, относятся: должна быть оснащена санитарно-гигиенического Нож для нарезания санитарно-гигиенической бумаги. Применяется для нарезки образцов для последующих испытаний. Толщиномер, использующийся для измерения толщины бумаги. Приборы для определения сопротивления разрыву (горизонтальная и вертикальная разрывная машина) и прибор для определения сопротивления продавливания, которые используются для испытаний механической прочности тиссью. Прибор для определения капиллярной впитываемости. Спектрофотометр для определения белизны бумаги и координат цветности для окрашенных бумаг. Механическую прочность санитарно-гигиенических видов бумаги оценивают, как правило, величиной разрушающего усилия, усредненного по двум направлениям (ДСТУ 2334-93/ГОСТ ИСО Толщиномер 1924/1-96). При определении разрушающего усилия некоторых видов бумаги испытуемый образец после достижения максимального разрушающего усилия разрывается не сразу, что обычно происходит при испытании других видов бумаги, а продолжает растягиваться при одновременном уменьшении разрушающего усилия. В этом случае разрушающее усилие определяется как максимальное усилие, достигнутое при испытании, а удлинение соответствует максимальному разрушающему усилию. Следует отметить, что разрывная длина, часто используемая для характеристики механической прочности многих видов бумаги, не пригодна для оценки прочности крепированных санитарно-гигиенических видов бумаги. Это связано с тем, что масса 1 м2 крепированной бумаги зависит от степени крепирования, и соответственно разрывная длина бумаги с разной степенью крепирования будет отличаться при одинаковом разрушающем усилии. Киевский картонно-бумажный комбинат — крупнейший в Украине производитель бумаги санитарно-гигиенического назначения. Бумажное производство включает в себя бумагоделательный цех и цех переработки бумаги. В эксплуатации находятся две бумагоделательных машины фирмы Voith (Австрия) мощностью 30 тыс. тонн бумаги в год каждая. В бумагоделательном цехе изготавливается макулатурная и целлюлозная бумага-основа, которая может быть окрашена в различные цвета. В 1998 году был введен в эксплуатацию продольно-резательный станок фирмы СeLLI (Италия), который позволил дублировать бумагу в два, три слоя и выпускать новые виды продукции. В цехе переработки бумаги происходит переработка рулонов туалетной бумаги на рулончики шириной 90 мм, диаметром 100 мм. Резка и упаковка рулончиков осуществляется на 5-ти автоматизированных линиях фирмы Cymitomo (Япония), общей производительностью 240 млн. рулончиков в год. В этом же цехе установлено и оборудование для изготовления листовых полотенец. В некоторых случаях для оценки механической прочности санитарногигиенических видов бумаги определяют сопротивление продавливанию. Это относительно новый метод испытаний описан в TAPPI T 570, ISO /FDIS 12625:92001. Преимущество этого метода состоит в получении лучшей корелляции результатов при использовании для тиссью, так как оно имеет механическую прочность ниже ряда обычных бумаг. Этот метод не имеет ничего общего с традиционным методом определения сопротивлению продавливанию по ГОСТ 113525.8-1986. Для бумаг, использующихся, в качестве основы для хозяйственных полотенец, специальных салфеток медицинского и бытового назначения и т. п., важным является показатель влагопрочности бумаги. О влагопрочности бумаги судят по степени сохранения ею во влажном состоянии той прочности, которую она имела ввоздушно-сухом состоянии. Влагопрочность выражают в процентном отношении разрушающего усилия при растяжении бумаги во влажном состоянии к разрушающему усилию при растяжении этой бумаги в воздушно-сухом состоянии, или абсолютным значением разрушающего усилия при растяжении влажного образца бумаги (ГОСТ13525.7-68). Низкая влагопрочность обычной бумаги (без влагопрочных добавок и предварительной модификации волокон) объясняется, прежде всего, быстрым разрушением межволоконных связей при набухании бумаги в воде и последующем растаскивании волокон при приложении механической нагрузки. При погружении в воду и намокании обычная бумага теряет до 97–98% первоначальной прочности. Крепирование Для повышения мягкости и пухлости бумага в процессе сушки на сушильном цилиндре обычно подвергается крепированию — операции, изменяющей ее макроструктуру. Качество крепирования (высота и форма складок) зависит от многих переменных факторов — величины адгезии бумажного полотна к поверхности сушильного цилиндра, характера заточки крепирующего шабера, угла его наклона к поверхности цилиндра и влажности бумажного полотна в момент крепирования. В зависимости от назначения бумаги степень крепирования может составлять 5–100%. Крепирование осуществляется с помощью лезвия крепирующего шабера в процессе отделения бумажного полотна от сушильного цилиндра. Различают сухое, полусухое и влажное крепирование. Сухое крепирование осуществляется при сходе бумажного полотна с поверхности сушильного цилиндра при влажности 3–10%. При полусухом крепировании лезвие шабера устанавливается в середине сушильной части бумагоделательной машины, где влажность бумажного полотна составляет 15–25%. В этом случае достигается минимальная степень крепирования. Влажное крепирование осуществляется на специальных станках за пределами бумагоделательной машины, на последнем прессе или на первом сушильном цилиндре обычной многоцилиндровой машины при скоростях, не превышающих 250–300 м/мин. Высушенное бумажное полотно увлажняют водой до 40–50%, а затем прикрепляют к поверхности горячего сушильного цилиндра и подвергают крепированию. При влажном крепировании достигают более высокого качества крепа, а бумага приобретает большую мягкость и растяжимость. Однако на практике чаще применяется полусухое и сухое крепирование. Впитывающая способность бумаги Впитывающая способность санитарно-гигиенических видов бумаги по отношению к воде, водным растворам, жидким пищевым продуктам (молоку, маслу, уксусу и т. п.), а также жидким выделениям человеческого организма — одно из основных физико-механических показателей, характеризующих ее свойства. Впитывающая способность бумаги зависит как от свойств впитываемой жидкости, так и от свойств бумаги, ее микро- и макроструктуры. Санитарногигиенические виды бумаги должны обладать, как правило, более высокой впитывающей способностью, чем другие виды бумаги, что связано с ее целевым использованием. Для получения высокой впитывающей способности бумага должна иметь слабосвязанную структуру и высокую пористость, что достигается за счет использования волокнистых полуфабрикатов садкого помола, механического разрушения структуры бумажного полотна (крепирования, тиснения), интенсивной сушки, повышения гидрофильности волокон, в том числе и путем использования химических вспомогательных веществ. В зависимости от назначения изделий санитарно-гигиенического назначения из бумаги, их впитывающая способность может колебаться в широких пределах. Ее оценивают, определяя капиллярную, объемную и поверхностную впитываемость. Каждый из этих показателей характеризует одну из сторон адсорбционной способности бумаги: капиллярная впитываемость — скорость впитывания; объемная — способность удерживать влагу, и поверхностная — способность бумаги к смачиванию. Основным методом оценки впитываемости для санитарно-гигиенических бумаг является определение капиллярной впитываемости по Клемму (ГОСТ 12602-93). Как правило, при всех прочих равных условиях скорость проникновения влаги в бумагу в машинном направлении из-за преимущественной ориентации волокон в продольном направлении выше, чем в поперечном, а в направлении, параллельном ее поверхности, выше, чем в направлении, перпендикулярном поверхности. На практике капиллярную впитываемость санитарногигиенических видов бумаги усредняют по двум направлениям — продольному и поперечному. При этом значительную роль играет степень крепирования. С ее увеличением капиллярная впитываемость в продольном направлении падает. Мягкость бумаги Мягкость санитарно-гигиенических видов бумаги, наряду с повышенной впитывающей способностью, является одним из основных ее потребительских свойств. К сожалению, ее нельзя Прибор для определить однозначно, и в общем случае понятие мягкости определения бумаги объединяет комплекс упругопластических и сопротивления разрыву органолептических свойств. Мягкость характеризуют упругодеформационные показатели, такие, как упругость, пластичность, растяжимость, гибкость, а также пухлость и состояние поверхности бумажного листа, то есть ее рельеф, шероховатость, коэффициент трения. Определенное соотношение этих параметров характеризует показатель наивысшей мягкости. Структура бумаги и, в первую очередь, подвижность структурных элементов (волокон), их свойства в значительной степени определяют мягкость бумаги. Чем выше подвижность волокон при прочих равных условиях, тем выше мягкость бумаги и выше значения ее пластичности. В то же время санитарногигиенические виды бумаги должны обладать и определенными значениями упругости, т. е. способностью возвращаться в первоначальное состояние (недеформированное) после снятия внешней нагрузки, сохраняя свою пухлость. Последнее важно, если речь идет о впитывающих видах бумаги. Учитывая то, что некоторые виды бумаги санитарно-гигиенического назначения подвергаются тиснению и фальцовке, они должны обладать и достаточной пластичностью, то есть принимать под действием определенной нагрузки требуемую форму поверхности сложенного изделия, не подвергаясь при этом разрушению и сохраняя эту форму после прекращения действия нагрузки. На показатель мягкости бумаги существенное влияние оказывает макроструктура бумажного полотна — масса 1 м2, толщина, пухлость, состояние поверхности. Белизна Белизна — важнейшее свойство бумаги и целлюлозы, характеризующее во многих случаях ее пригодность к использованию и дальнейшей переработки. Вообще, белый цвет ассоциируется всегда с представлением о чистоте и высоком качестве продукции (как то салфетки, или полотенца). Белизна бумаги оценивается величиной коэффициента отражения и яркости при длине волны сравнения 457 ±5 нм (brightness ISO) по ДСТУ 2570-94(ГОСТ 30113-94). Значение показателя зависит от качества используемого волокнистого сырья и количества оптического отбеливателя, технологических параметров изготовления бумаги. 1 В. А. Горбушин. Производство санитарно-бытовых видов бумаги. – М.: Лесная промышленность, 1986.-237 с.