Целлюлоза – моя дипломная работа.

Во многих случаях бумага из синтетических волокон занимает промежуточное положение между обычной бумагой и дорогими текстильными изделиями из синтетических материалов. Методами бумажного производства ввиду возможности применения высокой скорости бумагоделательных машин и отсутствия операции прядения можно вырабатывать продукцию из синтетических волокон значительно дешевле, чем методами, применяемыми в текстильной промышленности. При этом для достижения связи между волокнами чаще всего применяются либо особые связующие вещества, либо такие волокна, которые обладают связующими свойствами.

В ФРГ при выработке нетканых материалов методами технологии бумажного производства рекомендуется использовать в композиции до 50% целлюлозных волокон, остальные волокна в композиции синтетические (полиамидные, полиакриловые или полиэфирные). При выработке некоторых видов нетканых материалов применяются также вискозные волокна. Нетканые материалы с массой 15 г/м2 из вискозных и целлюлозных волокон можно изготовлять при скорости 250-300 м/мин. При использовании в композиции синтетических волокон и изготовлении нетканых материалов с массой 30 г/м2 скорость выработки составляет 50-100 м/мин, плотные материалы с массой 2000- 2500 г/м2 изготовляются со скоростью 5 м/мин.

При выработке нетканых материалов можно применять синтетические волокна с длиной до 60 мм. Наилучшие результаты получаются, когда концентрация массы при отливе не достигает 0,01%. Такая низкая концентрация массы обеспечивает отсутствие хлопьеобразования и получение однородного материала с равномерным распределением волокон. Прочность на разрыв нетканых материалов выше прочности бумаги и ниже прочно- сти тканых материалов. Для повышения сопротивления надрыву нетканых материалов в США практикуют введение в их композицию синтетических волокон, обладающих высокой степенью растяжимости.

Один из способов заключается в использовании растворителя термопластической смолы, быстро испаряемого вследствие резкого снижения давления при выходе раствора полимера из формующего сопла. При этом в полимере появляется множество трещин и он получается в виде пухлого жгута типа губки, который затем подвергают разрезанию и размолу. Для изготовления бумаги полученные волокна смешивают с натуральной целлюлозой, которой в готовой бумаге содержится 50%. Отлив бумаги осуществляется обычным способом.

Несмотря на расщепленность волокон синтетической целлюлозы, бумага, изготовленная с использованием этих волокон, уступает обычной бумаге по показателям механической прочности из-за отсутствия водородной связи между фрагментами волокон. Плотность „бумаги из синтетической целлюлозы в 3-4 раза меньше, чем обычной, и составляет 0,25-0,3 г/см3. При толщине в. 0,7 мм воздухопроницаемость бумаги примерно в 3000 раз превышает воздухопроницаемость обычной бумаги той же толщины. Она отличается также высокоупругими свойствами, проявляющимися в большей степени у бумаги повышенной толщины.

Сочетание пластических масс с растительными волокнами или выработке бумаги с целью придания ей специфических свойств находит все большее развитие. Известно, например, что введение в бумажную массу небольшого количества особого вида пластмассы в виде мелких частиц, которые при нагревании бумажного полотна во время его сушки увеличивают свой диаметр в 5-10 раз, приводит к получению бумаги с пухлой структурой при малой массе 1 м2. Этот новый вид бумаги дает возможность сэкономить 25-40% древесины, расходуемой на изготовление обычной бумаги аналогичного назначения.

В Научно-исследовательском институте целлюлозно-бумажной промышленности Финляндии были установлены следующие условия двухступенчатой обработки березовой щепы перед ее размолом для получения ХММ и ХТММ с высокими прочностными и печатными свойствами изготовляемой бумаги. 1-я ступень — мягкая щелочная обработка гидроокисью натрия с концентрацией 0,12-0,18 моль при гидромодуле 5 л/кг с продолжительностью периода повышения температуры от 20 °С до максимальной (75 или 100 °С) при давлении 300 кПа — 30 мин и продолжительности выдержки при максимальной температуре — 2 ч (75°С), 1 ч (100°С). 2-я ступень — сульфонирование с использованием при рН 6,5 с концентрацией 0,7-0,8 моль при гидромодуле 3,5 л/кг с продолжительностью периода подъема температуры от 90°С до 125°С- 1 ч и продолжительностью выдержки при 125°С 30 мин.

Для надлежащей пропитки щепы химическими реагентами при получении ХММ и ХТММ рекомендуется перед пропиткой возможно полнее удалять из щепы воздух путем предварительной пропарки щепы и ее механического сжатия. Простое опрыскивание щепы химическими реагентами не обеспечивает получение качественных полуфабрикатов.

В Университете г. Три Риверс (Канада) разработан декомпрессионный (взрывной) метод переработки древесины с получением модифицированной древесной массы, давший особенно хорошие результаты при использовании лиственной древесины. Метод заключается в пропитке щепы химикатами (например, 8% и 2% №ОН), последующей обработке паром (4 мин), сбросе давления, осуществлении размола и отбелки массы. В результате получается масса с выходом свыше 90% и белизной в пределах 52-58%. Показатели механической прочности полученной массы из осины примерно те же, что и у сульфатной осиновой целлюлозы при большем выходе (90%. вместо 58%) и большей белизне (54% вместо 35%). Расход энергии на раз- мол ниже, чем в обычном производстве ХТММ из того же вида древесины.

Подробные сведения о различных видах механической и химической древесной массы и их бумагообразующих свойствах приведены в работах.

Выше уже отмечалась конкуренция на мировом рынке суперкаландрированной и легкой мелованной бумаги, на которых печатаются офсетным способом журналы, брошюры, каталоги. В композиции этих видов бумаги используют одновременно с целлюлозой механическую массу, которая должна при этом отличаться повышенными показателями белизны, чистоты и непрозрачности. Практика показала, что этим требованиям лучше по сравнению с ТММ отвечает дефибрерная древесная масса, на приготовление которой меньше расходуется электроэнергии. Наиболее пригодной для указанных целей оказалась ДДМД, подвергаемая тщательному сортированию для резкого снижения содержания костры. Размол отходов сортирования при этом должен производиться при высокой концентрации. Считается, что в древесной массе, используемой для изготовления газетной бумаги, допустимо содержание костры до 0,3-0,5%, тогда как при выработке суперкаландрированной и легкой мелованной видов бумаги содержание костры должно быть менее 0,1%.

Высокие показатели качества ТММ позволили, однако, применить этот полуфабрикат в ряде случаев для полной (или частичной) замены целлюлозы в композиции газетной и некоторых других видов бумаги. Именно в этом отношении ДДМД существенно уступает ТММ. Недостаток производства ТММ — пока еще высокий расход энергии на размол: 1900-2100 кВт- ч/т по сравнению с 1300-1500 кВт- ч/т в производство стандартной ДДМ.

На одной из конференций ТАППИ отмечалось, что расход эйбргии на производство ТММ на 20-40% выше, чем на производствр ДДМ и составляет, кВт- ч/т: для газетной бумаги 1920- 2500 (при степени помола 63-68°ШР), для журнальной бумаги 2400-2900 (при степени помола 72-84°ШР) и для картона 1540-1730 (при степени помола 54-59°ШР).

Исследования, проведенные на одном из предприятий бумажной промышленности в г. Брук (Австрия), имели целью выявить эффективность производства газетной бумаги различного композиционного состава. Для этого сначала в условиях рассматриваемого предприятия был определен расход энергии на 1 т различных полуфабрикатов, которые могут быть использованы для изготовления газетной бумаги. Были получены еле- дующие данные, кВт- ч/т: ДДМ-1600; ТММ — размол в рафинерах — 2200, сортирование — 300; ДДМД дефибрирование — 1300, сортирование — 300; облагороженная макулатурная масса — 400; отлив бумаги на машине и пр. — 525.

На другом предприятии в Финляндии выпускается бисульфитная целлюлоза на натриевом основании из древесины северной финской ели, содержащей 2-2,5% смолы. Эта целлюлоза имеет разрывную длину свыше 10 км, число двойных перегибов 2800-3000, удлинение до разрыва 3-3,5% и по своей механической прочности, за исключением показателя сопротивления раздиранию, она приближается к крафт-целлюлозе. Ее рекомендуют использовать для изготовления упаковочной, шпагатной, газетной, обойной, мешочной и других видов бумаги. Показана практическая возможность промышленного изготовления бисульфитной целлюлозы методом непрерывной варки.

По данным Д. Т. Роя, бисульфитную целлюлозу используют на ряде предприятий Канады для выработки газетной бумаги, что, как правило, целесообразно. Вместе с тем указанный автор отмечает, что по показателям белизны, пожелтения и непрозрачности бисульфитная целлюлоза уступает сульфитной целлюлозе нормального выхода, хотя в беленом виде может быть успешно использована для широкого ассортимента писчих и различных видов бумаги для печати.

За последнее время находит развитие, в особенности в Финляндии, производство сульфатной целлюлозы из опилок, являющихся отходом предприятий лесопильной промышленности. На получение 1 т целлюлозы расходуется около 15 м3 скл. сосновых опилок. Перед варкой опилки очищаются от посторонних включений на ситах и магнитных сепараторах. Варка производится в установках непрерывного действия производительностью 100-150 т/сут. Промывают массу на двухступенчатых вакуум-фильтрах. Промытую целлюлозу подвергают очистке с использованием центриклинеров и сгущению на вакуум-фильтрах. Показатели механической прочности полученной целлюлозы примерно на 40% ниже соответствующих показателей обычной сульфатной целлюлозы из сосны. Однако после отбелки целлюлозы из опилок показатели ее прочности лишь на 25% ниже соответствующих показателей прочности беленой сульфатной целлюлозы из сосны.