Целлюлоза – моя дипломная работа.

При изготовлении различных материалов из асбестовых волокон наибольшее распространение (96%) получил хризотил-асбест, обладающий наиболее ярко выраженным волокнистым строением. Другие применяемые в промышленности виды асбеста (крокидолит-асбест, амозит-асбест), хотя имеют волокна большей длины, чем хризотил-асбест, используются лишь в виде добавок в относительно небольших количествах к хризотиловому асбесту, так как такие волокна характеризуются повышенной жесткостью и плохо разделяются (распушиваются) на тонкие волоконца. Эту добавку осуществляют в основном в производстве строительных материалов при изготовлении асбестоцементных изделий (листовых, труб и пр.).

В зависимости от механической прочности различают три разновидности хризотилового асбеста: прочный (эластичный), полуломкий и ломкий. Прочный асбест быстро набухает в воде с образованием устойчивой суспензии. У ломкого асбеста эта способность выражена значительно слабее так же, как и способность расщепляться на тонкие волоконца. Расщепление обычно осуществляют в водной среде, на старых предприятиях с использованием машин периодического действия (дезинтеграторов, бегунов и роллов), а на более современных предприятиях — с использованием дисковых мельниц, в которых размол осуществляется непрерывным способом. В тех случаях, когда необходимо удалить из асбеста ионы металлов (железо, магний, кальций) асбест обрабатывают раствором соляной кислоты, или лучше в более мягких условиях 25%-ным раствором бисульфита калия или натрия.

Хризотиловый асбест вполне устойчив к действию щелочей, в воде создает щелочную реакцию с рН 10,33 (0,5%-ная суспензия), под действием кислот разлагается. По некоторым данным, дзета-потенциал хризотилового асбеста в интервале рН 2-11 имеет положительное значение. Его изоэлектрическая точка находится при рН 11,3-11,8. В сильнощелочной среде дзета-потенциал хризотилового асбеста всегда имеет отрицательное значение. По другим данным, величина дзета-потенциала хризотилового асбеста в значительной степени определяется его месторождением. Так, например, волокна хризотил-асбеста Баженовского и Актовранекого месторождений в водной суспензии обнаруживают дзета-потенциал +15 мВ, тогда как волокна хризотил-асбеста Джетигаринского и Киембаевского месторождений имеют отрицательный дзета-потенциал, равный — 10 мВ.

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.

Выход сульфатной целлюлозы на 3-4% ниже, чем сульфитной при равной степени делигнификации и на 6-7% ниже, чем бисульфитной. Небеленая сульфатная целлюлоза темнее небеленой сульфатной и труднее отбеливается. Для обеспечения надлежащей проклейки бумаги расход проклеивающих материалов ниже при изготовлении бумаги из сульфатной целлюлозы.

Пенообразование чаще наблюдается в потоках сульфатной целлюлозы, в особенности если целлюлоза плохо промыта и в ней присутствуют остатки варочного щелока. Повреждения щепы при рубке древесины сильнее отражаются, как указывает Г. X. Томлинсон, на качестве сульфитной целлюлозы, чем сульфатной.

При прочих равных условиях бумага из беленой сульфатной хвойной целлюлозы по сравнению с бумагой из беленой сульфитной хвойной целлюлозы не только отличается повышенными показателями механической прочности, особенно по сопротивлению излому, но и вместе с тем она обнаруживает значительно меньшую воздухопроницаемость, более высокую неравномерность просвета, малую величину пластической деформации при сжатии под давлением, перпендикулярным к ее поверхности, и пониженное красковосприятие при печати на ней.

При сульфатном методе производства широко используется сосна, которую при обычной сульфитной варке на кальциевом основании применять нельзя. Дело в том, что в ядре сосновой древесины содержатся некоторые фенолы, которые конденсируются с лигнином в кислой среде. Чем же обусловлены основные различия в свойствах волокон сульфатной и сульфитной видов целлюлозы? Прежде всего они вызваны различием в условиях варки обоих видов целлюлозы. Сульфатная целлюлоза получается в результате варки щепы в щелочной среде при рН варочного раствора до 12, а сульфитная — в кислой среде при рН варочного раствора до 1,2. Кислая среда обусловливает более интенсивное воздействие на структуру растительных волокон, что приводит к образованию на поверхности микротре-шин, снижению механической прочности, долговечности и термостойкости.

При изменении вида целлюлозы для получения бумаги стандартного качества приходится соответственно видоизменять технологический режим производства. Однако это не значит, что для получения того или иного вида бумаги пригодны почти любые волокнистые материалы и требуется лишь нужный технологический режим производства бумаги. Каждый вид бумаги изготовляют из наиболее дешевых волокнистых полуфабрикатов, обеспечивающих высокое качество готовой продукции при наименее сложных технологических процессах их переработки. Поэтому при выборе вида волокнистого материала следует учитывать его бумагообразующие свойства, комплекс которых обеспечивает требуемое качество изготовленной бумаги. При этом обычно имеется в виду как поведение волокнистого материала в технологических процессах изготовления из него бумаги, так и его влияние на свойства получаемой бумажной массы и готовой бумаги. Таким образом, бумагообразующие свойства волокнистого материала нельзя охарактеризовать однозначно каким-либо показателем. Действительно, по отношению к процессу размола бумагообразующие свойства материала характеризуются, например, его склонностью к фибриллированию или укорачиванию, скоростью достижения требуемой степени помола. По отношению к процессу отлива листа важным является, например, показатель скорости обезвоживания, а для обеспечения безобрывной работы бумагоделательной машины существенное значение имеет показатель влагопрочности полотна при его сухости 20%.

Изготовление бумаги в нейтральной или щелочной (рН средах способствует получению б ее прочной и долговечной бумаги, чем в кислой среде (рН 4,5), обычно имеющей место при канифольной проклейке бумаги с участием сульфата алюминия. Г. Дессауер предположительно это объясняет тем, что в щелочной среде атом водорода в гидроксильной группе менее прочно связан и легче образует водородные связи между сопряженными волокнами целлюлозы, которые благодаря набуханию в щелочной среде, обнаруживают увеличение поверхностей взаимных контактов. Ионы сульфата алюминия блокируют реакционноспособные группы на поверхности целлюлозы и этим исключают их из мостиковых связей.