Целлюлоза – моя дипломная работа.

Многие ценные свойства металлических волокон: высокие показатели теплопроводности и электропроводности, реакционная способность, необходимая при использовании в химических батареях, магнитные свойства, высокие показатели физико-механических свойств в большом диапазоне температур и др. обеспечили возможности разнообразного использования бумаги, содержащей в своей композиции эти волокна. Подобного рода бумага находит применение при изготовлении различных армированных и декоративных пластиков, батарейных пластин, теплообменников, прокладок для высокотермостойкой изоляции, устойчивых к высокотемпературной коррозии фитилей, для создания радиочастотных экранов и для других целей.

Фирмой Харльбут Пейпер Ко (США) изготовляется электропроводящая бумага, в композиции которой содержится до 85% металлических волокон: стальных, медных или алюминиевых толщиной 0,5-40 мкм при длине 1 — 15 мм.

Бумага может быть изготовлена также из волокон минерального происхождения (стеклянных, базальтовых и т. п.), а также керамических, получаемых на базе силиката  алюминия  расплавлением  каолина  в электропечах.

Волокна из боросиликатного стекла обладают высокими диэлектрическими свойствами, устойчивы к высокой температуре, кислотам и щелочам, но нестойки к воздействию плавиковой и горячей фосфорной кислот. Бумага из стекловолокон выдерживает значительно более высокие температуры, чем все известные виды бумаги из волокон органического происхождения.

Так как стеклянные волокна хрупки и не фибриллируются, их не следует продолжительно размалывать. Концентрация волокон при размоле не должна превышать 1%. При концентрации 2% циркуляция массы практически невозможна. При размоле в ролле расстояние между ножами барабана и планки должно составлять 2 мм. Размол продолжается 15 мин при рН 3,0-3,5, поддерживаемом серной кислотой. Температура воды составляет около 30°С. Отлив бумажного полотна осуществляется при концентрации 0,3%.

Волокна соломы, образованные прозенхимными клетками междоузлий, имеют длину от 0,5 до 2,0 мм. Эти волокна тонкие (толщиной 0,01-0,02 мм) и имеют заостренные концы. Кроме того, волокна соломы содержат также короткие неволокнистые клетки эпидермиса зубчатой и спиральной формы, клетки паренхимы, коленец. Эти мелкие клетки в значительной части теряются при варке и промывке.

Волокна произрастающего в СССР тростника имеют длину в 1 пределах 1,2-2,0 мм, среднюю толщину 0,013-0,023 мм. Отношение длины волокон к их толщине от 1:84 до 1:130. Количество частиц размером менее 0,1 мм- 10%.

Солому варят сульфатным, натронным, нейтрально-сульфитным и хлорно-щелочным методами. В зависимости от режима варки в целлюлозе содержится, лигнина от 2,4 до 5,1, золы от 3,1 до 5,8, пентозанов 24,5-30,7, в беленой соломенной целлюлозе: лигнина 1,5-4,0, золы 1,8-5,0, пентозанов 23,5-30,6, в целлюлозе из тростника, в зависимости от способа и режима варки, золы 1,5-5,5, пентозанов- 12-25.

Оба вида целлюлозы обладают способностью легко размалываться и быстро при этом повышать степень помола. Таким образом, расход энергии на размол этих видов целлюлозы относительно невелик. Волокна соломенной целлюлозы, даже не будучи еще размолоты, образуют массу, имеющую уже достаточно высокую степень помола: до 30°ШР, а волокна тростниковой целлюлозы — до 25°ШР.

Из-за значительного сопротивления водоотдаче, целлюлозу из соломы и тростника трудно использовать для выработки бумаги на быстроходной бумагоделательной машине, так как это связано со снижением ее скорости. Обычно такую целлюлозу, употребляют в композиции с другими видами волокнистых материалов. Количество вводимой в композицию бумаги соломенной целлюлозы в зависимости от вида бумаги колеблется обычно в пределах от 15 до 60%.

В целях экономии энергии на размол и упрощения технологии сульфатную целлюлозу из лиственной древесины можно размалывать совместно с сульфатной целлюлозой из хвойной древесины и получать бумагу требуемого качества. Однако при раздельном размоле и в этом случае могут быть получены лучшие результаты. В большинстве случаев лиственную целлюлоз) следует размалывать по сравнению с хвойной целлюлозой при несколько меньшем удельном давлении в специально предназначенных для этого мельницах и до несколько большей степени помола. Режим размола лиственной целлюлозы должен корректироваться с учетом вида изготовляемой бумаги и конкретных условий предприятия. Например, будет различным режим размола лиственной целлюлозы при выработке санитарно-бытовых видов бумаги и при выработке основы фотобумаги.

Максимальная величина возможной добавки лиственной целлюлозы в композицию бумаги находится в зависимости от под-готовленнооти предприятия (отдельный поток размола, указанные выше мероприятия на бумагоделательной машине и др.).

Больших успехов в использовании лиственной древесины добилось ПО Сыктывкарский ЛПК, где был предварительно осуществлен ряд мероприятий. На этом предприятии успешно освоен выпуск типографской бумаги с содержанием лиственной целлюлозы до 70%, но, по-видимому, и это не предел.

На Добрушской бумажной фабрике после осуществления раздельного размола хвойной и лиственной целлюлозы удалось получить качественную рисовальную бумагу с содержанием лиственной целлюлозы 50-70%, а чертежную бумагу марки Б выработать из 100%-ной лиственной целлюлозы.

Б. Стенберг указывает, что при выработке бумаги-основы для мелования, а также бумаги, пригодной для высокой, офсетной или глубокой печати, целесообразно использовать в композиции всего лишь 20-25% хвойной беленой целлюлозы. Остальными компонентами являются беленая древесная масса (пере-кисная отбелка) из лиственных пород древесины с добавкой беленой лиственной целлюлозы и 20-25% каолина. Бумага этой композиции обладает высокими печатными свойствами, светонепроницаемостью и экономична.

В результате как сульфитной, так и сульфатной варок древесных волокнистых материалов пористость волокон резко возрастает. При этом, как свидетельствует С. И. Лерман, объем пустот клеточной стенки увеличивается приблизительно в 70 раз, а удельная поверхность волокон в 40 раз.

По статистическим данным, производство сульфатной целлюлозы растет быстрее, чем сульфитной. Это объясняется, в первую очередь, тем, что сульфатный метод обеспечивает возможность лучшего использования разных пород древесины, а также тем, что вопросы регенерации химикатов и их использования в первом случае решаются проще. Кроме того, прогресс в области технологии процесса отбелки позволил получить сульфатную целлюлозу высокой степени белизны.

В последнее время существенный прогресс был достигнут в области применения различных химических добавок в процессе щелочных варок целлюлозы, в частности сульфатной варки. Особенная эффективность была достигнута при добавках антрахинона и его производных. Было установлено [16], что с добавлением антрахинона увеличивается выход целлюлозы после варки как хвойной, так и лиственной древесины, снижается температура варки, повышается белизна целлюлозы, сокращается продолжительность цикла варки. Одновременно имеет место увеличение общего объема субмикроскопических капилляров у волокон и степени кристалличности целлюлозы, что приводит к росту ее разрывной длины, облегчается способность целлюлозных волокон размалываться.

Недостатками сульфатного метода производства являются меньший выход целлюлозы по сравнению с выходом ее в сульфитном процессе, больший расход электроэнергии и менее благоприятные возможности снижения в стоках биологического потребления кислорода (БПК) до допустимых норм.

В связи с вышеизложенными недостатками, а также с разработкой новых методов регенерации в производстве сульфитной целлюлозы, оснащением этого производства электронно-вычислительными машинами и в связи с современными достижениями в области получения ценных побочных химических продуктов следует ожидать, что сульфитный процесс в ближайшее время после ряда кризисных лет получит новое развитие.

С увеличением содержания. в технической целлюлозе гемицеллюлоз относительно снижается содержание а-целлюлозы, т. е. компонента с длинными цепями, обеспечивающего прочность самих волокон. Таким образом, положительное влияние, оказываемое гемицеллюлозами на сцепление волокон и выражающееся в первую очередь в увеличении поверхности сцепления, в какой-то мере снижается отрицательным влиянием уменьшения прочности самих волокон. Хорошие размалывающие свойства целлюлозы и прочная бумага могут быть получены при содержании а-целлюлозы до 94-95%, если пентозанов в ней содержится не менее 3,5-4%. Достаточно прочную бумагу можно получить также при содержании и-целлюлозы до 96% и пентозанов не менее 2,5-3%. При дальнейшем снижении содержания пентозанов целлюлоза теряет способность гидратироваться при размоле и образует малопрочную и пухлую бумагу. Целлюлоза холодного облагораживания с содержанием а-целлюлозы 97-98%, в которой остается не более 1,2-2% пентозанов, непригодна для бумажного производства (поданным С. Н. Иванова и др.).

Гемицеллюлозы оказывают большое влияние на бумагообразующие свойства растительных волокон и на процесс их размола. Однако не вполне ясна еще природа этого влияния.

Здесь следует лишь отметить некоторые бесспорные положения, хорошо подтверждаемые экспериментами и практикой применения различных волокнистых материалов для изготовления бумаги. Влияние гемицеллюлоз на процесс размола волокон и на бумагообразующие свойства размолотых волокон определяется не только количеством гемицеллюлозной фракции в растительных волокнах, но и химическим строением молекул этих компонентов, а также физическим состоянием всего комплекса элементов растительного волокна. Гемицеллюлозы прочно связаны в волокнах с целлюлозой. Для того чтобы они полнее могли проявить свое действие как пластификаторы волокон и для увеличения связей между отдельными волоконцами в готовой бумаге необходимо волокна размалывать в водной среде. При этом вследствие набухания гемицеллюлозы частично отщепляются от поверхности волокон.