Целлюлоза – моя дипломная работа.

Выпускаемые в настоящее время синтетические виды бумаги могут быть подразделены на две основные группы: виды бумаги из синтетических волокон и на основе пластической пленки. Вторая группа синтетических видов бумаги используется в основном для замены писчих и применяемых для печати видов бумаги. Бумага этой группы изготовляется не на обычном бумагоделательном оборудовании, а получается либо непосредственно в результате процесса экструзии, либо путем последующей поверхностной обработки пленки.

Надлежащие бумагоподобные свойства придаются пленке различными способами: путем введения в ее композицию пигментов и наполнителей, нанесением микропористого поверхностного слоя с приданием поверхности по желанию глянцевитости или матовости и различной степени прозрачности, обработкой поверхности коронным разрядом, что сообщает ей хорошую способность восприятия печатной краски, и другими способами.

Пленочная бумага изготовляется из полиэтилена полипропилена, полистирола и других синтетических полимеров. Один из видов пленочной синтетической бумаги состоит из полисти-рольной основы, покрытой с обеих сторон полиэтиленом.

Производство подобных видов синтетической бумаги получило наибольшее распространение в Японии. Изготовляются они также в США, Англии, ФРГ и в других странах.

Хорошо себя зарекомендовала синтетическая бумага типа бумажной кальки. Применяется высококачественная мелованная бумага на основе пленки с отличными печатными свойствами. Известно применение синтетической пленочной бумаги и тонкого картона типа пенопласта. Такой материал, отличающийся высокими амортизационными свойствами, хорошо прилегает к поверхности, имеет высокие печатные свойства и при одинаковой массе 1 м2 за счет большей толщины отличается повышенной жесткостью. Синтетические пленочные виды бумаги благодаря своей прочности, влагостойкости, стабильности размеров и другим ценным свойствам используются в регистрирующих приборах и электронно-вычислительных машинах, в качестве писчей, картографической, различных видов бумаги для печати, а также мешочной и оберточной видов бумаги.

В Японии — стране с высокоразвитой целлюлозно-бумажной промышленностью, имеющей ограниченные запасы леса,- использованию бумажной макулатуры уделяется большое внимание. Испытывая недостаток в собственной макулатуре, Япония импортирует ее в количестве, превышающем 100 тыс. т в год. В общем балансе потребления вторичных волокон в Японии гофрированный картон составляет 42%, газетная макулатура 20, журнальная макулатура 10, обрезки бумаги (преимущественно от предприятий полиграфической промышленности), не подвергаемые облагораживанию, 8%. На предприятии в Куширо выпускаемая газетная бумага с массой 48,4 г/м2 при содержании в композиции до 50% облагороженной макулатуры соответствует предъявляемым требованиям. При этом на 1 т газетной бумаги достигается экономия 0,609 т древесноволокнистого сырья, по пару 2250 кДж и электроэнергии 680 кВт- ч.

В СССР макулатура бумажная и картонная сортированная делится на две группы: к первой относятся девять марок макулатуры бумажной, ко второй — четыре марки картонной макулатуры. По согласованию с потребителями стандартом допускается возможность поставки макулатуры различных марок в смешанном виде.

На проходившей в Монреале в 1970 г. ежегодной конференции Канадской ассоциации целлюлозно-бумажной промышленности было отмечено, что бумажная макулатура, которая 25 лет тому назад считалась второстепенным волокнистым материалом для изготовления бумаги и картона, в настоящее время приобрела огромное значение. Предполагается, что с увеличением мирового производства бумаги в качестве заменителя целлюлозы все больше будут применяться вторичные волокна. В США ожидается резкое увеличение потребления макулатуры в целлюлозно-бумажной промышленности сверх 10-11 млн. т/год, использовавшихся в 1968-1970 гг.

Д. Спэрроу в 1972 г. прогнозировал развитие целлюлозно-бумажной промышленности в США через 100 лет. Он считает, что к тому времени эта отрасль промышленности значительно увеличит свою производственную мощность, причем вторичные волокна будут использоваться в количестве 45-55%.

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.

При 10%-ном увеличении массы привитого ПАН опорная кольцевая жесткость картона во влажном состоянии повышается на 100% по сравнению с исходным картоном, а в сухом состоянии только на 22%. Разрывное усилие привитого картона во влажном состоянии увеличивается на 300% по сравнению с исходным, а в сухом состоянии только на 30%. При 10%-ном увеличении массы ПАН устойчивость к истиранию увеличивается на 45%. С увеличением массы повышается устойчивость картона к маслу и снижается впитываемость воды. Так, при 5%-ном увеличении массы мас-лостойкость повышается на 20%, а впитываемость воды уменьшается на 15%. Существенного различия в воздухопроницаемости картона при этом обнаружить не удалось.

При частичном ацетилировании волокон целлюлозы в бумаге последней могут быть приданы высокие показатели электроизоляционных свойств, грибоустойчивости, термостойкости и стабильности размеров при пониженной гигроскопичности. Однако при введении в молекулу целлюлозы небольшого количества ацетильных групп, являющихся, как известно, значительно менее гидрофильными, чем гидроксильные группы, гигроскопичность целлюлозного материала не только понижается, но даже повышается. Убедительное объяснение этому, на первый взгляд, неожиданному факту приводит В. А. Роговин. Он пишет: …в природной целлюлозе имеет место включение большинства гидроксильных групп в водородные связи, резко уменьшающие возможность их гидратации. При введении в макромолекулу целлюлозы небольшого числа ацетильных или метоксильных групп среднее расстояние между макромолекулами увеличивается, происходит разрыв водородных связей, и увеличивается число гидроксильных групп, способных связывать воду, что приводит к повышению гигроскопичности целлюлозы. Дальнейшее повышение степени этерификации понижает гигроскопичность целлюлозы.

Скорость размола различных целлюлоз определяется не содержанием в них пентозанов, а всеми низкомолекулярными фракциями, включая и пентозаны (по данным Н. Я. Солечника,

Л. Н. Антонович и Л. Е. Акима). Наибольшее значение, по-видимому, имеет фракция гемицеллюлоз, растворимая в 5%-ном растворе гидроксида натрия. Поэтому многие авторы считают, что количество гемицеллюлоз, определяемое методом щелочной экстракции, является характерным показателем бумагообразующих свойств целлюлозных волокон.

Однако следует иметь в виду, что гексозаны, являющиеся основным компонентом хвойных пород древесины (в частности, глюкоманнаны и галактоглюкоманнаны), более эффективно влияют на способность целлюлозы к размолу и на бумагообразу-ющие свойства волокон, чем пентозаны (в частности, глюкуро-ноксиланы), являющиеся основным компонентом гемицеллюлоз лиственных пород древесины. Л. Котрэлл объясняет этот факт-тем, что маннан по сравнению с ксиланом имеет на каждый глюкозный остаток одну лишнюю гидроксильную группу, которая обладает к тому же большей активностью по отношению к воде, чем все остальные гидроксильные группы. Благодаря этому маннаны и обеспечивают большую прочность связей между волокнами. Это и позволило многим авторам рекомендовать их введение в бумажную массу с целью ускорения процесса размола, а также для повышения механической прочности вырабатываемой бумаги.

В значительной степени бумагообразующие свойства растительных волокон определяются содержанием в целлюлозе по-лиуронидов-углеводов, содержащих типичные группы уроновых кислот и тесно ассоциированных с лигнином (по данным Л. Кот-рэлла и др.). Количество полиуронидов в целлюлозе определяют по содержанию карбоксильных групп, имеющихся в полиурони-дах. Одним из углеводов полиуронидного характера является пектин, влияние которого на скорость размола волокон и способность образовывать прочный лист бумаги отмечается многими авторами (Клаудиц, Саарино, Вюрц и др.).