29 мая в журнале ПРО ЦБП были опубликованы шестой случай и шестая задача. Напомню суть и дам ответ на Задачу 6. 

Напоминание и ответ на Случай 6

Резонансный случай произошел в конце 80-х или начале 90-х годов при освоении новой линии производства бумаги для сдвижной деколи. Сотрудники ЦНИИБа были подключены к решению возникшей проблемы срочным указанием замминистра Минбумпрома.

Фарфоро-фаянсовая промышленность СССР в те годы нуждалась в высококачественном сырье для переноса изображения (цветных лаковых картинок) на посуду. Для переноса изображения (картинок) на посуду была нужна высококачественная бумага для сдвижной деколи, она же гуммированная бумага, она же бумага для переводных картинок. 

Для решения проблемы фарфорово-фаянсовой промышленности Минбумпром закупил в Финляндии комплексную линию с технологией и оборудованием для нанесения специальных функциональных покрытий на бумагу-основу. Бумагу-основу на первом этапе также закупали в Финляндии. Оборудование – покровную машину с четырьмя наносящими узлами – установили в отдельном цехе фабрики «Союз» г. Москва. 

Суть технологии. На хорошо впитывающую бумагу-основу массой 150-160г/м2 на покровной машине последовательно наносили четыре вида покрытия с помощью воздушного шабера и ракельных наносных узлов. Первый слой – слой из очень вязкого раствора (дисперсии) натурального картофельного крахмала. После высушивания слоя крахмала на этот слой последовательно наносили два слоя декстрина с промежуточным высушиванием. На завершающей стадии прохода бумаги через покровную машину с обратной стороны наносили противоскручивающий слой – для снижения скручиваемости готовой бумаги. 

На готовую бумагу уже по заданию фарфоро-фаянсовой промышленности и уже на другой фабрике наносили (печатали) картинки на лаковой основе. Известный механизм переноса картинки с бумаги на посуду следующий:  бумагу с напечатанными картинками погружают в воду на несколько десятков секунд, впитывающая бумага-основа быстро промокает, крахмальное покрытие набухает и создает скользящую основу, декстрин растворяется и создает слой низковязкой жидкости между крахмальным покрытием и картинкой. Лаковая картинка легко сдвигается через слой растворенного декстрина по крахмальному слою на бумаге и снимается для переноса на посуду. Если же слой крахмала или декстрина нанесен неправильно или отсутствует, то механизм легкого скольжения картинки нарушается и слабенькая лаковая картинка не будет должным образом скользить и сниматься, а будет рваться.

Немного о технологии приготовления (варки) крахмала

Дисперсии крахмала и декстрина финские специалисты сначала готовили сами, не доверяя этот процесс никому. Они были одеты в светлые рабочие комбинезоны и немного походили на космонавтов. Крахмал варили в открытом реакторе при температуре ~ 95 °С, концентрация была (насколько я помню) ~ 5÷6 %. В процессе варки при 95 °С дисперсию (клейстер, раствор) интенсивно перемешивали ~ 30 мин. Далее разбавляли холодной водой до 2÷2,5 % и получали готовую дисперсию крахмала для нанесения покрытия на бумагу. Вязкость дисперсии была очень высокой, и финские специалисты, внедрявшие технологию, измеряли её с помощью воронки ВЗ-6 (диаметр отверстия 6 мм), т. к. на ВЗ-4 вязкость замерялась долго и с трудом. Готовую дисперсию крахмала с заданной вязкостью перекачивали в расходный бак и подавали на покровную машину.

Суть проблемы

Суть проблемы, возникшей в первые же дни пуска нового оборудования, была в том, что вязкость крахмала через ~ 40 мин. после перекачки в расходную ёмкость стала быстро падать, фактически до консистенции воды. Это было связано с тем, что в систему оборудования попали бактерии, в результате жизнедеятельности которых выделялась бактериальная альфа-амилаза, которая и расщепляла молекулы крахмала.

Если свежеприготовленный крахмал сразу подавали на покровную машину, то получали нормальное покрытие и нужное качество готовой бумаги для сдвижной деколи. Однако уже через 30 мин. после подачи на покровную машину вязкость начинала заметно падать, и раствор крахмала уже не оставался на поверхности, а проваливался в структуру бумаги-основы. В результате и декстрин частично проваливался из-за отсутствии сплошной пленки крахмального покрытия, нужного качества готовой бумаги не достигалось.

Как известно, если бактерии попадают в систему хранения крахмала, то полностью отмыть или уничтожить их уже невозможно. Можно лишь с помощью консервантов или высокой температуры хранения существенно замедлить развитие бактерий и порчу крахмала. Но консервантов у финских специалистов не оказалось, а температура хранения и подачи раствора на машину не должна была превышать ~ 45 °С. В те годы (80-е) консерванты для ЦБП еще не нашли широкого применения. Удивительно, но финские специалисты, внедрявшие технологию по контракту, оказались не готовы к такому не редкому развитию событий. 

Решать проблему на основе срочного приказа замминистра поручили нам, сотрудникам ЦНИИБа, и конкретно мне. Я приехал на фабрику, всё увидел своими глазами и отобрал образец испорченного раствора крахмала. Хорошо, что в составе нашей лаборатории оказался хороший химик Виктор Динер, окончивший МГУ. Он высказал одно соображение. 

На следующий день в лаборатории на образцах испорченного и свежесваренного крахмала мы уже испытали одно «подручное» средство, и нам удалось найти решение. Еще через день разработанное нами решение было внедрено на фабрике. Система жестких административных приказов нередко давала положительные результаты в Советское время. Проблема была решена в течение трех дней. Крахмал перестал портиться, и нужное качество бумаги было достигнуто.  

Вопрос. Как вы считаете, с помощью какого «подручного» средства удалось решить проблему порчи крахмала на фабрике «Союз»?

Ответ на Задачу 6

Иногда ответы на сложные вопросы удается найти в практике бытовой жизни. Наш химик Виктор Динер вспомнил, что медный купорос обладает определенным бактерицидным действием, я вспомнил как родители добавляли медный купорос в побелку в ванной, где появилась плесень, для уничтожения последней.

В решении нашей научно-технологической задачи в лаборатории мы добавили медный купорос CuSO4.5H2O в смесь испорченного и свежеприготовленного крахмала, оказалось, что при добавлении CuSO4.5H2O в количестве ≥ 40мг/л в дисперсию свежеприготовленного крахмала порча крахмала прекращается и при температуре 30-50 °С. То есть вязкость крахмала не снижается под действием бактерий, а сохраняется на стабильном уровне в течение достаточно длительного времени в широком диапазоне температур. Медный купорос, который является весьма доступным химикатом, стали подавать на фабрике «Союз» в бак приготовленного крахмала при концентрации купороса 50÷60 г/м³, и проблема порчи крахмала в технологии бумаги для сдвижной деколи была решена.

Случай 7

Данный случай в моей технологической практике произошел в конце прошлого века, он позволил познакомится с замечательным человеком и выдающимся организатором, стоявшим у самого основания ЗАО работников НП «Набережночелнинский КБК». 

В те годы предприятие было еще не столь современным, как сейчас. На НЧ «КБК» недавно была установлена и работала одна из четырех наиболее крупных КДМ, поставленных Госснабом для переработки макулатуры в России. На КДМ было шесть цилиндрических формеров, которые отливали тонкие слои, из которых складывался картон. В нашем случае работали обычно 3-4 формера. Для достижения равномерной массы по ширине полотна сеточникам зачастую на глазок приходилось выравнивать массу картона. Для уточнения массы каждого отлитого слоя картон разделяли на элементарные слои путем замачивания и ловкой работы рук. Не все технологические стадии были отработаны, плохо работала очистка от песка и абразивных включений. Было много и других проблем, которые, впрочем, эффективно и заинтересованно решались сотрудниками предприятия.

Встреча с Сергеем Павловичем Титовым

Первая встреча с Сергеем Павловичем Титовым, еще не знакомство, произошла, когда я зашел в приёмную директора для оформления командировки или договора и стал невольным свидетелем разговора Сергея Павловича с сотрудницей комбината. Сотрудница сидела в кресле, видимо ожидая директора. Вышел Сергей Павлович, подошел к ней и о чем-то стал с ней говорить.  Сути разговора я не помню и не прислушивался. Помню только, что сотрудница была расстроена и о чем-то просила Сергея Павловича. Он попросил её не вставать, сам немного наклонился, говорил с ней участливым тоном, успокоил, обещал разобраться и решить вопрос. Больше всего меня удивило то, что говорил он с ней почти отеческим тоном. Хотя до этого я слышал, что Сергей Павлович очень требовательный и даже жесткий руководитель. Оказалось, в той же мере участливый и доброжелательный. 

Суть технологической проблемы

Меня пригласили на комбинат в связи с тем, что при производстве бумаги для гофрирования не получался показатель «сопротивление плоскостному сжатию гофрированного образца» (СМТ30). В те годы я был руководителем малого научного предприятия ООО «Технобум-2», и одновременно еще оставался зав. лабораторией упаковочных материалов ОАО «ЦНИИБ». 

Насколько я помню, из-за низких значений этого показателя, СМТ30, бумага для гофрирования на комбинате получалась не выше марки «Б-2». Соответственно и цена бумаги «Б-2» была значительно ниже цены марки «Б-1», не говоря уже о цене марки «Б-0». Но не только цена. Страдали и показатели гофрокартона, который выпускали на комбинате из своей бумаги для гофрирования.

В те годы на комбинате, насколько я помню, только начинали испытывать импортные крахмалы для массы и поверхности. Постоянной технологии еще не было. Первые отечественные крахмалы, катионный и окисленный, мы испытывали уже позже, в 2001-2002 гг. Поэтому в те годы рычагов влияния на показатели бумаги было не много.

В данном случае наша работа сводилась к отработке режима работы КДМ с попыткой и целью повышения указанного показателя СМТ30. По ходу работы мы много усилий уделили улучшению работы формеров – равномерность слоёв по массе, равномерность отлива по ширине. Досталось сеточнику, который терпеливо настраивал работу формеров фактически под водным душем. Мы также уделили внимание работе мокрых прессов, разнице скоростей мокрой части КДМ и наката, натяжению полотна, сушке, работе машинного каландра и даже накату. 

В конце концов отработав и перенастроив перечисленные стадии работы КДМ, мы смогли повысить этот важный показатель «сопротивление плоскостному сжатию гофрированного образца» (СМТ30). Причем повышение было значительным – прирост показателя СМТ30 стабильно составлял 20-25%. Фактически был достигнут уровень показателей бумаги для гофрирования марки «Б-1».

Вопрос. Как вы думаете, перенастройка какой части КДМ позволила нам существенно повысить показатель сопротивление плоскостному сжатию гофрированного образца бумаги СМТ30 и повысить показатели бумаги для гофрирования с уровня марки «Б-2» до уровня «Б-1»?