17 апреля в журнале ПРО ЦБП были опубликованы второй случай и вторая задача. Напомню суть. 

Вторая задача (напоминание). Случай на той же фабрике (где был и первый случай). 

Это было на фабрике, в первые годы освоения нейтральной проклейки. Фабрика выпускала бумагу мешочную 70-120 г/м2, которая производилась из 100% привозной белёной целлюлозы. В массу подавали катионную влагопрочную смолу, клей АКД, ПАА для удержания. Норма впитываемости по Кобб-60 была ≤ 25 г/м2 с каждой из сторон. Было замечено, что в одну из смен (группы работников) повышался расход клея АКД и участились случаи текущего брака мешочной бумаги по показателю впитываемости (получалось > 25 г/м2). Превышение расхода клея АКД от обычной нормы было небольшим ~ на 10-15%. И рулоны «бракованной» бумаги как будто восстанавливали впитываемость до нормы после отлёжки в течение 1-2 суток. Однако, требовательный главный технолог попросила меня разобраться в причинах таких отклонений.

Для выяснения причин периодического повышения показателя впитываемости бумаги и появления «брака», я пронаблюдал весь процесс работы людей той самой смены.

Подсказка. В дозировке химикатов отклонений я не нашел. Расход АКД, как это и должно быть, повышали, когда показатель впитываемости ухудшался, причем, в небольших пределах. На стадии подготовки массы – композиция целлюлозы, помол, и в работе БДМ - отлив, зеркало залива, прессование, сухость, режим сушки – тоже явных отклонений не наблюдалось. Дошло дело до лаборатории, которая проводила анализ. И ситуация стала проясниться.

Вопрос. Что такого могло происходить при проведении анализа в лаборатории, что приводило к росту показателя впитываемости бумаги? И именно в одну из смен (в смену одних и тех же людей).

Ответ. Наши уважаемые коллеги уже дали развернутый анализ факторов, влияющих на показатель впитываемости бумаги при проклейке АКД. Мне остается лишь дополнить, обобщить и рассказать, что именно произошло на конкретной фабрике.

Суть проблемы

Клей АКД, в отличие от других видов клея, на накате БДМ созревает лишь на ~ 20%. К слову, через сутки хранения в естественных условиях (при температуре ~20°С), реакция взаимодействия АКД с целлюлозой проходит на ~ 80%, и может продолжаться еще несколько месяцев, когда впитываемость продолжает понемногу снижаться. Для того, чтобы прогнозировать, какая будет впитываемость бумаги у потребителей (через несколько дней-недель естественного хранения) проводят искусственное созревание бумаги при повышенной температуре. Считается, что более-менее полное созревание АКД (взаимодействие с целлюлозой) достигается при термообработке бумаги в течение 10 мин. при температуре 105°С или 5 мин. при температуре 110°С. Однако, после термообработки возникает другая сложность – бумага сильно нагревается и высыхает до влажности ~ 1,0÷1,5%. А измерять впитываемость бумаги по Кобб-60 нужно при температуре 23°С и, желательно, при равновесной влажности бумаги ~6-7%. В условиях лаборатории бумага остывает за ~ 3-4 мин. Но влажность бумага набирает более медленно. За 5-10 мин. набирает влажность лишь до уровня 3-4%. В этом состоянии её обычно и испытывают по Кобб-60. Особенно быстро остывание и набор влажности бумаги происходит в первые минуты, поэтому каждая лишняя минута выдержки бумаги позволяет более точно получить результат анализа Кобб-60. Понятно, что более сухая бумага впитает больше воды, чем более влажная бумага (та же самая бумага). По аналогии - сухая губка может впитать больше воды, чем влажная губка.

Что происходило на конкретной фабрике

Лаборант, будучи загруженной и другими анализами с каждого тамбура, старалась провести испытания быстрее. По Кобб-60 надо было сделать 4 анализа (лицо/сетка и лицо-привод).

Погрешности, допущенные конкретным лаборантом:

1) взвешивание сухих образцов проводилось через ~ 3 минуты (а не 5-6 мин). Образцы при этом были еще теплыми и имели пониженную влажность;  
2) сначала взвешивались все 4 сухих образца сразу (по очереди) и взвешенные образцы (с написанным весом) лежали, ожидая начала испытания (до 6-8 мин). При этом их вес за счет набора влажности (и остывания) возрастал против написанного;
3) после взвешивания сухих образцов лаборант иногда отвлекалась на другие анализы. При этом взвешенные образцы лежали и продолжали набирать вес (против веса по п.2).

Оценим, к какой погрешности по Кобб-60 приводит ситуация, если мы проведем анализ следующим способом:

а) взвесим сухой образец бумаги массой 100г/м2 (в расчете на абсолютно сухой вес) и влажностью 1,5%. Размер образца – обычный для Кобб = (12,5 х12,5)см2 . Вес нашего сухого образца перед испытаниями составит (0,125х0,125х101,5) ~ 1,585г
б) дадим ему полежать еще 5-7 мин, когда он наберет дополнительную влажность до уровня 3,5÷4%. Его вес составит (0,125х0,125х104) ~ 1,625г.
в) приведем процесс впитывания по Кобб-60 в соответствии с методикой. Если наш образец бумаги имеет ожидаемую впитываемость по Кобб-60, например, 25 г/м2, то вес впитавшейся воды на испытуемую площадь 100см2 составит 0,25г (или 25 г/м2). Тогда фактический вес испытанного образца бумаги оставит: вес сухого образца непосредственно перед испытанием (1,625г) плюс вес впитавшейся воды 0,25г. Или 1,625+0,25=1,875г.

То есть вес испытанного влажного образца будет 1,875г. А показатель впитываемость по Кобб-60 составит 25 г/м2.

Если же из фактического веса испытанного образца 1,875г вычесть вес пересушенного образца (по п. а), который равен 1,585г, то показатель впитываемости составит 1,875-1,585=0,29г или в пересчете на 1 м2 показатель Кобб-60 составит 29г/м2.

Таким образом, если проводить анализ правильно, то есть получаем впитываемость по Кобб-60 25г/м2, если проводим испытания с ошибками, указанными выше, то ошибка (завышение) показателя Кобб-60 может достигать 4 г/м2. Надо иметь ввиду, что даже если не делать паузу между взвешиванием сухого образца и проведением впитываемости, то впитываемость пересушенных образцов будет выше, чем кондиционированных.

В реальности на фабрике в ту смену, о которой шла речь, имело место именно такая ошибка – завышение показателя Кобб-60 на 3-4 г/м2. И это приводило к тому, что расход АКД немного увеличивали, чтобы снизить впитываемость до нормы ≤ 25г/м2. А рулоны, которые по текущему анализу имели показатель 26-29г/м2 после отлежки на складе в течение 2 дней имели впитываемость нормативную 23-25г/м2.

После того как картина прояснилась лаборанты устранили недочеты, а фабрика установила для себя допустимый норматив по текущему анализу Кобб-60 ≤ 27-28г/м2 (при норме ≤ 25 г/м2). Поскольку образцы бумаги после термообработки все равно имеют низкую влажность и впитывают больше, чем образцы после отлёжки и кондиционирования.

Перечислю наиболее важные моменты и часто встречающиеся ошибки, которые вносят наибольшую погрешность при проведении анализа на показатель впитываемости по Кобб-60 после термообработки (касается АКД):

1) После термообработки бумаги (картона) нужно выдерживать образец не менее 5-6 мин (желательно 10 мин.) до полного остывания и частичного набора влажности;

2) Взвешивать сухой образец надо непосредственном перед помещением в аппарат Кобб и проведением впитываемости. Не взвешивать заранее;

3) При повышенной температуре в лаборатории необходимо проверять температуру воды в аппарате (летом надо охлаждать воду для Кобб в холодильнике). Повышенная т-ра воды сильно завышает показатель Кобб;

4) Необходимо контролировать уровень воды в аппарате (10мм по метке). Завышенный уровень повышает, а заниженный - понижает показатель Кобб;

5) Фильтровальная бумага не должна быть сильно замятой от многократного использования. Сильно замятая фильтровальная бумага не полностью промокает испытуемый образец и может оставлять влажные полосы, что завышает показатель впитываемости;

6) Нельзя класть образец бумаги после термообработки в сухой эксикатор для охлаждения. Такую (ошибочную) рекомендацию давали некоторые представители одной иностранной фирмы-поставщика АКД.

Рекомендация. Существенной погрешности при анализе Кобб-60 можно избежать, если после термообработки бумагу (или картон) класть на 5-6 мин. в эксикатор с активной циркуляцией воздуха и влажностью 50%. При этом происходит быстрое остывание и быстрый набор влажности бумаги до уровня ~ 6%, что позволяет быстро кондиционировать образцы и делает анализ Кобб-60 более точным. Данный метод уже используется для быстрого кондиционирования образцов перед испытаниями на одной из фабрик.

Благодарность. Благодарю наших коллег, Константина Константина и Danila Rinatovicha, которые приняли участие в обсуждении и правильно указали большинство факторов в поставленной производственной задаче.

Третья задача. Случай фабрике, выпускающей бумагу для СГИ.

Данный случай отличается тем, что актуальную проблему удалось решить по телефону.

Это было 15-20 лет назад на фабрике, выпускающей бумагу из белёной сульфитной целлюлозы. Фабрика выпускала (и выпускает) бумагу типа офсетной и бумагу для санитарно-гигиенических изделий, в частности, для бумажных полотенец.

Для более полной картины опишу ситуацию подробнее.

На данной фабрике сначала я принимал участие в освоении отечественных химикатов нейтральной проклейки в технологии офсетной бумаги. Внедряли отечественный клей АКД, оптический отбеливатель, влагопрочную смолу, смолы сухого упрочнения. Освоение прошло достаточно успешно. С технологической службой сложились доброжелательные рабочие отношения.

Через несколько лет фабрика приобрела новую БДМ для производства бумаги-основы для сан-гиг изделий (СГИ). После освоения новой БДМ фабрика начала производить туалетную бумагу и бумагу для полотенец. Причем как из собственной сульфитной целлюлозы, так и из беленой макулатуры.

Для производства бумаги для СГИ нами были предложены и освоены отечественные химикаты: катионная влагопрочная смола типа ППЭ с расходом от 6 до 40 кг/т для придания разного уровня влагопрочности бумаге-основе для бумажных полотенец, а также полиоксихлорид алюминия (ПОХА) с расходом 1-3 кг/т для нескольких целей: 1) для повышения эффективности влагопрочной смолы и 2) для фиксации частиц вредной древесной смолы и снижения смоляных затруднений, характерных для сульфитной целлюлозы. Для снижения пенообразования было рекомендовано испытать и применять доступные пеногасители. При производстве туалетной бумаги в массу подавали только ПОХА, поскольку влагопрочности там не требовалось.

На Янки-цилиндр подавали стандартный набор химикатов, включая релиз и адгезив.

В целом внедрение химикатов прошло нормально и фабрика долгое время производила бумагу для СГИ по данной технологии.

Однако, через 1-2 года после освоения бумаги СГИ главный технолог фабрики позвонила мне и попросила о помощи. Возникла проблема – бумага для полотенец (и, по-моему, туалетная) перестали впитывать, что приводит к браку. Фабрика не знала, что делать.

В ходе разговора по телефону я спросил, не было ли изменений в подаче химикатов при производстве бумаги для СГИ. Главный технолог ответила, что такие изменения были. Я высказал предположение и дал рекомендации. Через пару дней главный технолог перезвонила и сказала, что проблему удалось решить.

Вопрос. Как вы думаете, что могло произойти на фабрике при производстве бумаги для СГИ и какие изменения в подаче химикатов могли привести к снижению впитываемости воды у бумаги для СГИ из сульфитной целлюлозы?