Целлюлоза – моя дипломная работа.

Встречаются сведения о том, что иногда содержание соломенной или тростниковой целлюлозы в композиции бумаги доводится до 80%, что приводит к технологическим трудностям, касающимся главным образом обезвоживания бумажного полотна на сетке и в прессах. Эти сложности возникают уже при содержании в бумаге более 20% соломенной или тростниковой целлюлозы. По мере увеличения в композиции бумаги содержания соломенной и тростниковой целлюлозы наблюдалась тенденция к налипанию на прессовые валы. Поэтому в таких случаях необходимо производить вылегчивание верхнего прессового вала. Изменение содержания указанных компонентов бумаги всего лишь на несколько процентов вызывает необходимость регулирования в сушильной части бумагоделательной машины степени натяжения бумажного полотна (тяг).

Сравнение бумагообразующих свойств соломенной и тростниковой целлюлозы показало, что оба вида целлюлозы затрудняют процесс обезвоживания на сетке и в прессах. Однако тростниковая целлюлоза больше ухудшает обезвоживание на прессах, чем на сетке. Удержание наполнителя в бумаге выше, если в ней содержится тростниковая, а не соломенная целлюлоза.

При использовании тростниковой целлюлозы получается бумага с менее плотной структурой, сравнительно низкими показателями механической прочности, но с достаточно высокими показателями оптических свойств (гладкости, непрозрачности, чистоты поверхности). В композиции бумаги, предназначенной для печати, рекомендуется применять тростниковую целлюлозу при отсутствии древесной массы. Бумага, содержащая в композиции соломенную целлюлозу, отличается более плотной структурой и более высокими показателями механической прочности, но пониженными показателями указанных выше оптических свойств.

Способность соломенной и тростниковой целлюлоз отдавать воду в значительной степени зависит от способа и режима их варки. Известно, что целлюлоза, полученная нейтрально-сульфитным способом, обладает лучшей водоотдачей по сравнению с целлюлозой, сваренной сульфитным способом. Чем мягче режим варки, тем большей водоотдачей обладает целлюлоза.

Высокая степень удержания воды соломенной и тростниковой целлюлозами объясняется их высокой набухаемостью в воде (высоким содержанием гемицеллюлоз), а также образованием на сетке при обезвоживании плотного слоя, который оказывает значительное сопротивление фильтрации.

В переводе статей из американских источников указано, что одна из фирм США разработала бессерный метод варки целлюлозы, при котором в качестве варочной жидкости используется смесь из уксусной кислоты, этилацетата и воды. Метод позволяет получать различные виды волокнистых полуфабрикатов, от химико-механической массы высокого выхода до качественной целлюлозы как из древесины хвойных, так и лиственных пород по периодическому и непрерывному методам.

Преимущества нового метода варки по сравнению с методом варки уксусной кислотой заключается в следующем: повышается прочность целлюлозы и достигается более высокий ее выход, сокращается продолжительность варки, снижается содержание уксусной кислоты в варочной жидкости и расход воды в системе, повышается растворимость лигнина, не сопровождаемая разрушением гемицеллюлоз и целлюлозных волокон, снижается температура при варке, упрощается схема регенерации химикатов.

При примерно равной степени делигнификации выход целлюлозы от варки с уксусной кислотой и этилацетатом выше на абс. 20% по сравнению с соответствующими условиями сульфитной варки целлюлозы. Одновременно при этом достигается 3 более высокая разрывная длина получаемой целлюлозы при пониженном показателе ее белизны.

Использование при варке целлюлозы уксусной кислоты в сочетании с ацетатами или спиртами (этиловым, метиловым) перспективно, так как открывает возможности практического применения достаточно экологически чистой технологии получения целлюлозы. В современных условиях борьбы за охрану природы это имеет весьма важное значение.

Бумагообразующие свойства лиственной целлюлозы во многом определяются не только режимом ее варки, но и видом древесины, из которой получена целлюлоза. Например, из данных Б. Маруда известно, что при сопоставлении между собой сульфатных видов целлюлозы из древесины бука, березы и эвкалипта целлюлоза из эвкалипта при прочих равных условиях придает бумаге более высокие показатели пухлости, пористости и непрозрачности по сравнению с целлюлозой из бука или из березы. Для достижения одной и той же величины разрывной длины бумаги наиболее низкая степень помола (в °ШР) у целлюлозы из березы, затем из эвкалипта, а наиболее высокая — у целлюлозы из бука. По своему далеко не постоянному химическому составу древесина эвкалипта содержит обычно меньше гемицеллюлоз и больше лигнина и целлюлозы, чем древесина бука и березы.

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.

Повышение расхода полисульфидной серы на варку за счет роста сульфидности белого щелока до 50% приводит к увеличению выхода иолисульфидной целлюлозы но сравнению с сульфатной на 2,0-2,4% без снижения скорости варочного процесса и заметному повышению показателей механической прочности целлюлозы.

Сероводород но-с у л ьфатная целлюлоза, сваренная сульфатным методом с осуществлением предварительной обработки щепы сероводородом, полученная фирмой Мак Миллан Блодел Лимитед (Канада), еще не получила широкого распространения. Однако практические результаты, достигнутые при использовании метода ее получения на пилотной установке производительностью 15 т/сут, свидетельствуют о перспективности выпуска так называемой сероводородно-сульфатной целлюлозы.

При прочих равных условиях по сравнению с обычной сульфатной целлюлозой новый вид целлюлозы отличается существенно повышенным выходом (главным образом за счет лучшего сохранения гемицеллюлоз), а также более легкой способностью подвергаться размолу и отбелке. Испытания показали, что по сравнению с обычной сульфатной целлюлозой серово-дородно-сульфатная целлюлоза имеет примерно такие же или даже несколько более высокие показатели разрывной длины и сопротивления продавливанию и пониженную величину показателя сопротивления раздиранию. Эта же закономерность неизменно наблюдалась при сравнительном испытании некоторых видов бумаги (газетной, журнальной), содержащих в полубеленом и в беленом виде обычную сульфатную и соответ— ственно сероводородно-сульфатную целлюлозу. Одновременно наблюдались высокие печатные свойства бумаги с содержанием в композиции сероводородно-сульфатной целлюлозы.

Фирма, разработавшая новый технологический режим получения сероводородно-сульфатной целлюлозы, особо отмечает, что практическое применение этого технологического режима обеспечивает высокую экономическую эффективность и меньшую опасность загрязнения окружающей среды выбросами.

Прежнее развитие сульфитного метода производства целлюлозы с применением растворимых и полурастворимого оснований позволило значительно улучшить показатели механической прочности сульфитной целлюлозы и приблизить их в ряде случаев к соответствующим показателям сульфатной целлюлозы. Об этом сообщают, например, М. Г. Элиашберг и М. Н. Цып-кина, описывая результаты промышленных варок сульфитной целлюлозы на аммониевом основании.

Существенный недостаток сульфитного метода производства целлюлозы, как указывалось выше, заключается в невозможности использования в качестве сырья высокосмолистых пород древесины, в частности сосны.

С целью расширения лесосырьевой базы сульфитного производства, а также для повышения выхода целлюлозы и улучшения ее прочностных свойств все более широкое применение получают ступенчатые и комбинированные методы варки древесины.

К числу таких методов относится содово-сульфитный. Сущность этого метода заключается в пропитке древесной

щепы раствором карбоната натрия и последующей варке щепы с сульфитной кислотой при быстром подъеме температуры вплоть до конечной. Многочисленными исследованиями Г. А. Пазухиной с сотрудниками установлено:

1. Метод допускает возможность использования древесины сосны.

2. При содово-сульфитной варке разделение на волокна (без размола) происходит при выходе целлюлозы 67-68%, тогда как при обычной сульфитной варке такое разделение на волокна наблюдается при выходе около 58% целлюлозы.

3. Разрывная длина и сопротивление продавливанию возрастают по мере увеличения выхода содово-сульфитной целлюлозы вплоть до 68% и достигают соответственно 10 км и 450-500 кПа. Сопротивление излому наибольшее при выходе целлюлозы 55% и составляет 3000 и более двойных перегибов.

4. Содово-сульфитная целлюлоза по сравнению с обычной сульфитной при степени помола до 35° ШР обеспечивает изготовляемой бумаге более высокие показатели плотности и прочности.

5. Наличие в содово-сульфитной целлюлозе повышенного содержания гемицеллюлоз позволяет использовать этот вид целлюлозы для изготовления жиронепроницаемых видов бумаги, что не исключает возможности ее применения при выработке широкого ассортимента писчей бумаги для печати, а также перфокарточной и, возможно, газетной.