Целлюлоза – моя дипломная работа.

Исследованием бумагообразующих свойств фибриллирующихся полиакрилонитрильных волокон занимались С. И. Лерман. С помощью инфракрасной спектрографии ею установлено, что в процессе бумагообразования эти волокна образуют вторичные связи. Образованию этих связей способствует свойство волокон фибриллироваться и подвергаться значительной усадке при нагреве в водной среде. Установлению аутогезионных связей между волокнами способствуют происходящие при сушке термомеханические изменения, а также частичное растворение поверхности полиакрилонитрильных волокон остатками растворителя волокон — диметилформамида, также обнаруженного на волокнах методом инфракрасной спектроскопии.

Исследования П. А. Демченкова показали, что для получения прочного бумажного листа из смеси хлопковых и синтетических волокон в качестве связующего для пропитки можно использовать натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, поливиниловый спирт (ПВС), поливинилацетатную эмульсию (ПВА) и дивинилстирольный латекс СКС-30. Наибольшее повышение прочности из них обеспечивают ПВС и латекс. Последний, кроме того, сообщает бумаге высокую степень проклейки и влагопрочность, поэтому он пригоден для изготовления прочных видов бумаги типа картографической. Из синтетических волокон указанный автор рекомендует использование волокон лавсана, которые образуют наиболее прочную бумагу с минимальной деформацией при увлажнении. В другой своей работе тот же автор отмечает, что использование поливинилспиртовых волокон в композиции бумаги при их содержании 10-15% способствует значительному повышению сопротивлений бумаги излому и раздиранию при некотором снижении удержания в бумаге минерального наполнителя. Оптимальное количество волокон винола в композиции бумаги 20-25%.

Бумага, получившая название синтозил и содержащая волокна найлона, нашла себе широкое применение. Интересны сведения, приведенные в одном из французских журналов об испытаниях этой бумаги. Географическая карта, отпечатанная на бумаге синтозил, использовалась вместо троса для подъема с помощью крана легковой автомашины с четырьмя пассажирами.

Макулатура, применяемая для получения туалетной бумаги, не является источником переноса болезнетворных бактерий и спор, так как подавляющее большинство их гибнет при подготовке макулатурной массы и сушке бумаги.

В некоторых случаях при изготовлении бумаги и картона для пищевой промышленности в целях предотвращения загрязнений этих материалов бактериальными спорами осуществляют непрерывную подачу хлора или двуокиси хлора в сборники для подсеточной и оборотной воды или перед смесительным насосом.

В особых случаях для несодержащих макулатуру бумаги и бумажных текстилеподобных материалов, используемых в медицинской практике, при их стерилизации применима радиационная техника с гаммаустановкой. При этом наличие в стерилизуемом материале радиационносшивающего компо- нента (акрилового латекса) не только позволяет избежать отрицательного влияния радиации на разрушающее усилие материала в сухом его состоянии, но и обеспечивает повышение прочности материала во влажном состоянии из-за образования ; связей, не разрушающихся под действием воды.

В США, а также в Европе некоторые бумажные фабрики вырабатывают газетную бумагу из 100%-ной облагороженной газетной макулатуры, т. е. из макулатуры, с поверхности которой удалена типографская краска. Получаемая газетная бумага характеризуется лучшими печатными свойствами, более высокими показателями непрозрачности и сопротивления раздиранию. Все прочие показатели качества газетной бумаги были удовлетворительными, хотя несколько и уступали соответствующим показателям обычной газетной бумаги. Тем не менее при печатании на этой бумаге газет отмечалось меньшее число обрывов бумажного полотна, чем при использовании стандартной газетной бумаги.

В связи с использованием бумажной макулатуры для изготовления газетной бумаги на ряде предприятий Европы представляют интерес данные, опубликованные в Канадском журнале, об основных энергетических затратах на производство газетной бумаги, кВт — ч/т, при использовании различных технологических процессов:

Наиболее конкурентоспособным заменителем беленой целлюлозы по показателям выхода и прочностных свойств является беленая ХТММ. В Канаде разработан трехступенчатый способ отбелки ХТММ с использованием пероксида водорода на первой и третьей ступенях отбелки. После каждой ступени осуществляется эффективная промывка массы. В результате отбелки, продолжающейся при средней концентрации массы в отбельных башнях всего 15 мин при температуре 85-90°С, получается полуфабрикат с белизной 82-83% SO для еловой массы и с более высокой белизной для массы из лиственных пород древесины. Расход используемых при отбелке пероксида водорода, каустика и силиката существенно сокращается благодаря повторному использованию фильтратов отбелки.

Д. Кармайкл отмечает, что отбеленная в три ступени ХТММ отличается высокими показателями механической прочности, стабильной белизной и достаточной непрозрачностью, что дает возможность использовать ее вместо дорогостоящей беленой целлюлозы в композиции высококачественных видов бумаги.

Интересные сведения относительно одноступенчатой отбелки ХТММ из березы и осины сообщают Б. Кокта и К. Данольт, отметившие, что при расходе Н202 — 1% и — 2% достигается повышение белизны березовой ХТММ с 56 до 72% и осиновой ХТММ с 61 до 75%. Разрывная длина березовой ХТММ при этом повысилась с 4,25 до 6,25 км и осиновой ХТММ — с 4,5 до 6,7 км, а непрозрачность снизилась для березовой ХТММ с 94 до 87%, и для осиновой ХТММ с 91 до 85%. Двухступенчатая отбелка с использованием на второй ступени гидросульфита натрия лишь незначительно повысила белизну бумаги. Также незначительно повысилась белизна с увеличением расхода пероксида водорода до 3% при одноступенчатой схеме отбелки.

ХТММ разной степени отбелки нашла практическое применение при выработке различных видов картона, в том числе картона для упаковки жидкостей, тонких санитарно-гигиенических видов бумаги, пушонки, пухлых видов бумаги для печати. Для выработки санитарно-гигиенических видов бумаги рекомендуется использование ХТММ из древесины ели при степени помола 28-36°ШР и белизне 75-80%. В этих условиях детские пеленки можно изготовлять полностью из ХТММ или в композиции с незначительным количеством целлюлозы.

Тот же автор сообщает, что на другой шведской фабрике Бравикон бумагоделательная машина, также оснащенная устройством двухсеточного формования обрезной шириной бумаги 8,6 м, выпускает газетную бумагу с массой 48 г/м2 из 100% ТММ, массой 45 г/м2 при добавке 5-6% полубеленой товарной сульфатной целлюлозы и массой 40 г/м2 при добавке 8-10% указанной целлюлозы. При этом из общей производительности машины выработка газетной бумаги с массой 48 г/м2 составляет 30%, бумаги с массой 45 г/м2 — 50% и бумаги с массой 40 г/м2-20%.

Преимущества ТММ перед целлюлозой заключаются в меньшей стоимости этого полуфабриката и более высоком выходе из древесины. По данным К. Эбелинга, выход этого полуфабриката из древесины, как и выход других древесных механических масс (ДДМ, ДДМД, РДМ, РДМД) достигает 93-97%.

Интересные данные о перспективах развития производства ТММ приводятся в норвежских источниках. Из этих данных видно, что расход древесного сырья при производстве древесной массы примерно в 2 раза меньше, чем при производстве целлюлозы, а удельные капиталовложения в пересчете на 1 т производственной мощности предприятия примерно в 4 раза ниже, чем при строительстве завода беленой сульфатной целлюлозы. Вместе с тем расход электроэнергии при производстве древесной массы, особенно ТММ, во много раз превышает потребление электроэнергии в целлюлозном производстве. С учетом всех этих показателей производство 1 т ТММ оказывается примерно в 2 раза дешевле, чем производство 1 т беленой сульфатной целлюлозы, и в 1,5 раза дешевле, чем производство 1 т небеленой сульфатной целлюлозы.

В связи с дефицитом нефти предполагается, что в дальнейшем в качестве топлива все в большей степени будет применяться древесина: В этом случае энергия на производство древесной массы будет вырабатываться за счет Сжигания древесины и для производства 1 т древесной массы потребуется уже значительно больше древесины. Увеличение относительной стой- 1 мости электроэнергии уменьшит преимущества ТММ по сравнению с ДДМ.

Интерес представляет использование лиственной целлюлозы, полученной в результате варки древесины бисульфитным методом. Вырабатываемая этим методом целлюлоза отличается большей прочностью, чем сульфитная и при выходе 55-60% обнаруживает разрывную длину до 8-9 км, число двойных перегибов 4400-4800 и сопротивление продавливанию 0,49-0,54 МПа.

По данным Ю. Н. Непенина, лиственная бисульфитная целлюлоза, полученная варкой на натриевом основании, имеет несколько более высокие показатели механической прочности по сравнению с соответствующей целлюлозой, полученной варкой на магниевом основании. Показатели механической прочности целлюлозы из березы и осины варки на натриевом основании соответственно составляют: разрывная длина 9,5 и 8 км, число двойных перегибов 4500 и 1000, сопротивление продавливанию 0,68 и 0,6 МПа.

Следует предостеречь от использования лиственной целлюлозы во всех без исключения видах бумаги. Например, поскольку лиственная целлюлоза придает бумаге непрозрачность, не следует ее вводить в композицию высокопрозрачных видов бумаги. Нельзя применять лиственную целлюлозу и в композиции документной бумаги длительного хранения, так как но своей долговечности этот вид полуфабриката существенно уступает хвойной целлюлозе.

Древесина лиственных пород используется также для изготовления полуцеллюлозы, применяемой в производстве флютинга (бумаги-основы для гофрирования), а также для изготовления термомеханической массы и химико-механической массы разных модификаций.

Прочностные показатели полуцеллюлозы, получаемой нейтрально-сульфитным методом, заметно выше, чем у бисульфитной полуцеллюлозы при ее выходе 75-80%. Поэтому последняя для изготовления флютинга не применяется. Бисульфитная полуцеллюлоза с выходом 62-67% может быть успешно использована при выработке разных видов бумаги.

Дополнительные данные о бумагообразующих свойствах различных видов целлюлозы из лиственных пород древесины читатель найдет в, а также в работе В. Е. Гурьянова Использование лиственных пород древесины в производстве полуфабрикатов, бумаги и картона (Целлюлоза, бумага и картон: Обзор, информ. -М.: ВНИПИЭИлеспром).