Целлюлоза – моя дипломная работа.

Величина длинноволокнистой фракции у ХТММ несколько большая, чем у ХММ, полученной в результате размола в дисковых мельницах при атмосферных условиях. Это объясняется тем, что при изготовлении ХТММ на массу оказывают влияние не только химические, но и термические размягчающие ее воздействия. При изготовлении ХТММ сульфит натрия обычно вводится в щепу перед ее термической обработкой.

Разновидностью этого способа является способ ОПКО, разработанный канадской фирмой Онтарио Пейпер К°. Выход из древесины волокон, полученных по способу ОПКО, составляет около 90%. Сущность способа заключается в обработке сульфитом натрия (7-10% от массы древесины) в течение примерно 1 ч при температуре 130-160°С ТММ с концентрацией более 10% после 1-й или 2-й ступеней размола. В результате подобной обработки получаются, судя по литературным данным, сильно фибриллированные скрученные волокна, обеспечивающие бумажному полотну эластичность, высокую растяжимость и малое число обрывов на бумагоделательной машине. Сообщается, что бумага, полученная по способу ОПКО, отличается большей прочностью во влажном состоянии, чем бумага из ТММ. Поэтому особенно рекомендуется применять указанный полуфабрикат при выработке бумаги на относительно старых машинах, на которых отсутствует вакуум-пересасывающее устройство.

ТММ из лиственных пород древесины уступает по физико-механическим свойствам ДДМ из ели или пихты. Поэтому лиственные породы древесины целесообразнее использовать для получения ХММ или ХТММ в тех случаях, когда хотят получить прочный продукт. При мягкой химической обработке из древесины лиственных пород можно изготовить полуфабрикат с выходом 90-94%, превосходящий по прочности сцепления волокон ТММ из хвойных пород, но уступающий ей по сопротивлению раздиранию, белизне и непрозрачности.

Если применительно к различным видам бумаги для печати недостатками новых полуфабрикатов (ТММ, ХТММ, ХММ) по сравнению с традиционно применяемой целлюлозой являются их относительно невысокая белизна, склонности к пожелтению и пылимости, то преимуществами в первую очередь служат существенное удешевление бумаги с улучшением ее печатных свойств, в том числе снижение сквозной пропечатки.

В работе предположено, что в процессе размола пропитанной щепы происходит механохимическая деструкция лигно-углеводного комплекса древесины, приводящая к образованию новых функциональных групп, резко усиливающих когезионные свойства и обусловливающих целесообразность применения этого полуфабриката для дальнейшей модификации. Сульфони-рование полученной массы резко повышает прочностные свойства ХММ, полученной указанным выше способом.

В последнее время проходит промышленную проверку разработанный в лабораторных условиях и на полузаводской установке новый способ получения ХММ из лиственной древесины и недревесного сырья (кенафа и соломы), в котором соединения серы не используются. В результате получается так называемая бессерная химико-механическая масса (БСХММ) с выходом 80-90%.

Пропитка исходного сырья осуществляется с применением моноэтаноламина и водного раствора гидроокиси аммония. Расход химикатов небольшой даже без регенерации. Впрочем, регенерация химикатов и тепла в этом процессе легко осуществимы.

БСХММ с выходом 90% из древесины осины получается при удельном расходе энергии 250 кВт- ч/т. Масса из смешанных лиственных пород древесины по своим свойствам признана пригодной для изготовления бумаги-основы для гофрирования и плоских слоев гофрированного картона. БСХММ в случае надобности поддается отбелке. Преимущества нового процесса получения ХММ заключаются в отсутствии загрязнений окру- жающей среды серосодержащими выбросами, низком БПК. сто- ков, простоте регенерации химикатом, возможности использования отработанного щелока в качестве топлива и низком удельном расходе энергии на размол химически обработанной щепы.

ХТММ получается в результате сочетания процессов химической и термомеханической обработки щепы. Таким образом, ХТММ является частным случаем ХММ, поскольку ХММ в широком значении термина характеризует массу, полученную в результате размола древесной щепы после химической обработки в дисковых мельницах, работающих как при атмосферных условиях, так и при повышенном давлении.

Сравнивая три известных способа получения ХММ (с предварительной обработкой щепы сульфитными растворами, сульфонированием грубой массы между ступенями размола и сульфонированием латентной ТММ), А. И. Бобров с сотрудниками приходят к следующим выводам: при предварительной обработке щепы сульфитными растворами можно получить ХММ с различным выходом, а следовательно, производить массу с широким спектром свойств в зависимости от ее назначения; обработка грубой массы между ступенями размола дает возможность повысить некоторые показатели массы и улучшить условия изготовления бумаги; обработка сульфитом натрия латентной ТММ оказывает положительное влияние на ее бумагообразующие свойства; такая же обработка отходов сортирования перед их размолом в дисковой мельнице дает возможность улучшить некоторые показатели всей массы, не ухудшая ее оптических свойств, что важно при производстве печатной бумаги с пониженной массой 1 м2.

С. Г. Аким в лабораторных и полузаводских условиях разработала способ получения прочной ХММ из осиновой древесины с выходом 86-88%, заключающийся в пропитке щепы 1,5%-ным водным раствором гидроксида натрия, размоле пропитанной щепы в оригинальном аппарате под воздействием сил сжатия и сдвига между гладкими размалывающими поверхностями и последующем сульфонировании полученной массы 1,7-2%-ным раствором сульфита натрия при температуре 130°С в течение 60 мин.

Пропитка щепы гидроксидом натрия облегчает при размоле ее разделение на волокна, а размол методом сжатие-сдвиг (аналогично размолу в лабораторной мельнице Лампена) обеспечивает это разделение на волокна с одновременным разделением волокон по среднему слою вторичной стенки с фибриллированием без заметного укорачивания. Вместе с тем в мельнице ЦРА (или Иокро), когда размол волокнистого материала осуществляется между рифлеными поверхностями наряду с выделением и фибриллированием волокон происходит их заметное укорачивание.

Щепа из бункера, в котором она предварительно пропаривалась при атмосферном давлении, поступает в винтовой питатель установки. Здесь щепа уплотняется, а вода вместе с экстрактивными веществами удаляется через сливные отверстия 2. В пропиточную колонку 3 подаются химикаты, которые заполняют колонку на 50-60% ее высоты. Набухшая масса, подаваемая винтом в верх колонки, пропитывается химикатами, избыток которых сверху колонки стекает вниз, а щепа из верхней части колонки поступает на поперечный винтовой конвейер. Этот конвейер подает щепу в подогреватель, устанавливаемый непосредственно перед рафинерами.

ХММ из древесины хвойных пород, судя по имеющимся в литературе сведениям, обладает хорошей способностью к обезвоживанию и при степени помола 59 °ШР ее скорость обезвоживаться примерно такая же, как у сульфатной целлюлозы при степени помола 25 °ШР.

Считается, что ХММ может заменить целлюлозу в композиции газетной бумаги в соотношении 2:1, иными словами 20% целлюлозы в композиции этого вида бумаги может быть успешно заменено 40% ХММ. Существенный недостаток ХММ — ее быстрое старение, обнаруживаемое интенсивным пожелтением на свету, что в некоторой степени компенсируется отбелкой пероксидом водорода.

Исследования, выполненные в Канаде, показали, что изготовление ХММ из лиственницы в результате обработки щепы сульфитом натрия при рН 9 дает возможность получить массу с выходом 89% при относительно высоких показателях механической прочности по сопротивлениям разрыву, продавливанию и раздиранию, но с низкой степенью белизны (приблизительно 33%). В случае отбелки массы это влечет за собой большой расход отбеливающих химикатов.

В случае развития в будущем других дешевых источников электроэнергии преимущества применения ТММ в производстве бумаги, учитывая ценные бумагообразующие свойства этого полуфабриката, существенно возрастут. Даже в условиях настоящего времени изготовление газетной бумаги из 100% ТММ экономически выгоднее, чем из 82% ДДМ и 18% полубеленой сульфатной целлюлозы.

При строительстве новых предприятий по выработке газетной бумаги рекомендуется оказывать предпочтение производству разного вида древесной массы, получаемой из щепы в дисковых мельницах. Эта древесная масса имеет хорошие бумагообразующие свойства и может быть использована без добавления целлюлозы. В этом случае отпадает необходимость в строительстве целлюлозного завода. Кроме того,, при изготовлении древесной массы из щепы можно применять различные отходы, а также искривленную древесину, которые нельзя использовать в обычных дефибрерах.

В производстве ТММ обычно применяется древесина хвойных пород, но может быть использована и осиновая. При использовании других лиственных твердых пород нужно сочетать механическую обработку древесины с химической, что приводит к получению химик о механической массы (ХММ), а также химик о-т ермомеханической массы (ХТММ).

Серьезным недостатком ТММ является наличие в ней в относительно большом количестве жестких длинных волокон, отрицательно влияющих на образование межволокониых связей. Качество ТММ существенно повышается при выделении этой фракции с ее последующей механической обработкой Значительно расширяет диапазон возможного применения ТММ ком бинированная химико-механическая обработка, т. е. получение ХММ. Этот продукт по сравнению с ТММ содержит пониженное количество костры, большее содержание длинново.кжнистой фракции, придает бумаге большую плотность и прочность.

ХММ получают пропиткой перед размолом щепы из хвойных или лиственных пород древесины сульфитом натрия, смесью сульфита и бисульфита натрия или солями аммония. Такая предварительная обработка щепы обеспечивает существенное (до 36%) сокращение расхода энергии на размол.