Целлюлоза – моя дипломная работа.

Опытами, проведенными в лабораторных условиях, было показано, что древесина лиственных пород может быть успешно использована для получения уксусно-кислой целлюлозы путем варки щепы березы и осины с 75%-ной укусной кислотой при температуре 155°С и гидромодуле 4:1. Разрывная длина и сопротивление раздиранию уксусно-кислой целлюлозы из березовой и осиновой древесины выше, чем соответственно у сульфитной целлюлозы из лиственной древесины. Сопротивление излому у березовой уксусно-кислой целлюлозы выше, а у осиновой ниже, чем у соответствующей сульфитной целлюлозы. Уксусно-кислая целлюлоза из древесины лиственных пород может быть использована для получения подпергамента из 100%-ной лиственной целлюлозы. Опыты показали, что многократное (на протяжении 10 повторных циклов варки) использование варочного щелока с частичным дополнением его 75%-ной уксусной кислотой не оказывает отрицательное влияние на выход и содержание остаточного лигнина, а также прочностные показатели уксуснокислой целлюлозы из древесины лиственных пород.

Однако последующие опыты получения уксусно-кислой . целлюлозы из древесины хвойных пород не дали ожидаемого результата. Несмотря на то, что прочность индивидуальных волокон целлюлозы нормального выхода из хвойных пород древесины была выше, чем соответственно из лиственной древесины, тем не менее из-за малого количества и относительно низкой прочности межволоконных связей не удалось получить прочный бумажный лист из хвойной уксуснокислой целлюлозы. Авторы работы считают, что предстоят исследования по подбору параметров процесса получения уксусно-кислой целлюлозы из хвойных пород древесины. Вместе с тем ранее опубликованные американские данные свидетельствуют о том, что при варке древесины лиственных и хвойных пород с уксусной кислотой могут быть рекомендованы в качестве оптимальных условий варки показатели, приведенные ниже; при этих условиях достигаются наивысший выход и прочностные свойства целлюлозы при самом низком содержании в ней лигнина.

Существенен и экономический фактор применения лиственной целлюлозы в производстве бумаги: древесина лиственных пород дешевле хвойных и ее применение расширяет сырьевую базу для бумажной промышленности.

А. Арлов приводит сравнение между собой свойств сульфитных и сульфатных беленых видов целлюлозы (хвойных и лиственных). Он отмечает, что беленая сульфитная целлюлоза обладает наибольшей скоростью обезвоживания, светонепроницаемостью и наименьшей механической прочностью.

Коротковолокнистая целлюлоза лиственных пород древесины снижает механическую прочность бумаги и при значительном содержании в композиции бумаги вызывает ее пылимость. Уменьшить или даже ликвидировать эти дефекты возможно применением на бумагоделательной машине клеильного пресса, а также введением в композицию бумаги крахмала или карбоксиметил-целлюлозы.

При оценке прочности лиственной целлюлозы нужно иметь в виду, что показатель разрывной длины не является характерным. Он может иметь ту же величину, что и у хвойной целлюлозы. Однако показатели сопротивлений раздиранию и излому обычно у лиственной целлюлозы имеют более низкое значение сравнительно с соответствующими показателями хвойной целлюлозы.

Волокна лиственной целлюлозы в водной суспензии образуют менее прочную структуру, чем волокна хвойной целлюлозы и в процессе приготовления бумажной массы относительно легко флотируются или оседают в бассейнах. Использование лиственной целлюлозы влечет за собой повышение содержания мелких волокон в сточной воде, что увеличивает нагрузку на улавливающую аппаратуру.

Введение в бумагу целлюлозы лиственных пород древесины снижает влагопрочность бумажного полотна. При чрезмерно высоком содержании этого полуфабриката в композиции бумаги и при повышенной скорости бумагоделательной машины могут быть обрывы бумаги. По-видимому, это обстоятельство вместе с пониженным сопротивлением раздиранию являются причинами ограничения верхнего предела содержания лиственной целлюлозы в бумаге. Наличие вакуум-пересасывающего устройства с надлежащей структурой сукна (незабивающейся мелкими волокнами) и при соответствующей промывке сукна, а также ограничение растяжения бумажного полотна между узлами бумагоделательной машины облегчает выработку бумаги с высоким содержанием лиственной целлюлозы на высокой скорости машины.

Б. Стенберг отмечает, что преимуществом целлюлозы из лиственных пород древесины является возможность применения ее в неразмолотом или весьма слабо размолотом состоянии, благодаря чему на сетке бумагоделательной машины получается масса, легко отдающая воду. Бумажное полотно с содержанием такой целлюлозы не только легко обезвоживается на сеточном столе, но и легко сохнет в сушильной части машины. При этом известно, что сульфатная целлюлоза из березы, особенно из смеси лиственных пород древесины, значительно легче обезвоживается во всех частях бумагоделательной машины, чем бисульфитная целлюлоза из хвойных пород древесины.

Вследствие повышенной пористости бумага, содержащая лиственную целлюлозу, отличается большой впитывающей способностью по отношению к типографской краске и пониженной деформацией при увлажнении.

Дефект разносторонности в такой бумаге выражен слабее, так Как бумага, содержащая в композиции лиственную целлюлозу, имеет более равномерную структуру и состоит из разнородных по строению и размерам волокон. В такой бумаге меньше проявляются внутренние напряжения в виде одностороннего скручивания листа, возникающие в ней при ее усадке во время сушки. Поэтому весьма полезным является введение лиственной целлюлозы в качестве добавки в композицию перфокарточной бумаги, плоскостность которой является одним из основных требований, предъявляемых к этому виду бумаги.

Беленая целлюлоза натронной варки лиственных пород древесины придает бумаге свойства кажущейся мягкости, важные для санитарно-бытовых видов бумаги, и бесшумность при перелистывании. Это свойство особенно ценно применительно к нотной бумаге, бумаге для театральных программ, а также к бумаге, применяемой для текстов радио- и телевизионных дикторов. В некоторых городах Англии местные власти запрещали продажу шоколада в буфетах театров: шуршание бумаги, в которую он упаковывался, мешало слушателям и исполнителям.

Вместе с тем полуфабрикаты из лиственной древесины повышают жесткость коробочного и других видов картона главным образом за счет повышения толщины полотна при одной и той же массе 1 м2.

Использование целлюлозы лиственных пород древесины в производстве многих видов бумаги необходимо. Запасы такой древесины во всем мире составляют более 65% всех лесных ресурсов. В Советском Союзе береза, осина и дуб занимают около 17% всей площади лесов, но для нужд целлюлозно-бумажной промышленности идет относительно малое количество, хотя существуют возможности переработки этой древесины в волокнистую массу сульфатным, сульфитным, нейтрально-сульфитным и бисульфитным методами, а также различными методами механической переработки.

Древесина лиственных пород по сравнению с древесиной хвойных пород имеет более высокую плотность. Положительная сторона заключается в возможности получения повышенного выхода целлюлозы из 1 м3 варочного котла, отрицательная сторона — потопляемость древесины лиственных пород, что исключает ее сплав.

Древесина лиственных пород (березы и осины) содержит меньшее количество лигнина (20-23%) по сравнению с древесиной хвойных пород (27-30%) и поэтому быстрее делигнифицируется, чем древесина хвойных пород. Кроме того, древесина лиственных пород содержит заметно больше гемицеллюлоз, чем хвойная. Вместе с тем лиственная древесина (особенно осиновая) характеризуется в значительно большей степени, чем хвойная, содержанием гнили, большое количество которой отрицательным образом сказывается на качестве готовой продукции, содержащей этот вид растительного сырья. Тем не менее особенности морфологического строения волокон целлюлозы лиственных пород древесины при введении этой целлюлозы в композицию бумаги улучшают многие печатные свойства бумаги. Короткие волокна лиственной целлюлозы заполняют промежутки между более длинными волокнами хвойной целлюлозы, благодаря чему повышается однородность бумаги. Она приобретает более ровный просвет, удержание наполнителей в бумаге повышается, гладкость ее поверхности увеличивается, бумага становится менее прозрачной, особенно если в композиции ее используется беленая лиственная сульфитная целлюлоза.

Использовать новый вид целлюлозы для изготовления бумаги, подобно мешочной, нецелесообразно. Однако в перспективе применение такой целлюлозы в полубеленом или в беленом виде при получении различных видов бумаги для печати может оказаться экономически рентабельным, особенно в условиях наличия дешевого сероводорода.

Сравнивая сульфатный метод получения целлюлозы с н а-тронным методом, следует отметить что сульфатная варка оказывает на целлюлозу меньшее деструктирующее действие, чем натронная варка. Поэтому сульфатная целлюлоза и бумага из нее получаются более прочными, чем соответственно натронная целлюлоза и бумага из нее. При размоле волокна натронной целлюлозы больше склонны к рубке. Выход целлюлозы из древесины хвойных пород при варке по сульфатному методу выше, чем по натронному. Сульфатная целлюлоза из лиственных пород древесины обладает большей прочностью, чем соответствующие виды натронной целлюлозы. Последняя из лиственных пород древесины обычно применяется в беленом виде для производства пухлых видов бумаги или в качестве добавки к целлюлозе из хвойных пород древесины для улучшения просвета широкого ассортимента писчей бумаги и различных видов бумаги для печати.

В перспективе возможно развитие для производства разных видов бумаги из целлюлозы натронной варки с сульфитом натрия. При варке такой целлюлозы не образуются дурнопахнущие газы, которые влияют на загрязнение окружающей среды. Получаемая небеленая целлюлоза по механической прочности не уступает сульфатной, которую она превосходит по белизне и по легкости расщепления на волокна, особенно при высоких выходах.

Свойства беленой целлюлозы нового вида во многом похожи на соответствующие свойства беленой сульфатной целлюлозы. Однако при этом у нее несколько понижен показатель сопротивления раздиранию при более высоких показателях сопротивлений продавливанию и излому. Кроме того, она может быть отбелена до более высокой белизны, а пожелтение беленой целлюлозы наблюдается в меньшей степени, чем у беленой сульфатной целлюлозы.

Технологические режимы выработки целлюлозы натронной варки с сульфитом натрия большого распространения не получили.