Целлюлоза – моя дипломная работа.

Исследованием свойств некоторых видов бумаги из 100% синтетических волокон (винола, капрона, нитрона, лавсана) и бумаги смешанной композиции (синтетические волокна в сочетании с целлюлозой) занимались С. Н. Иванов и Г: М. Горский, которые в качестве связующего использовали термопластические волокна поливинилового спирта (ПВС). Ими было установлено, что связь между синтетическими волокнами осуществляется при сушке бумаги, когда разрушается структура волокон из ПВС. При этом оптимальная температура сушки бумаги из синтетических волокон ПО-115°С, а оптимальное содержание волокон ПВС 20%.

Для диспергирования синтетических волокон в воде указанные авторы считают наиболее пригодными диспергатор ПФ (расход 0,1-0,2% от массы волокон) и карбоксиметилцеллюлозу (расход не менее 5% от массы волокон). И. И. Мазанова, Б. Г. Милов и В. Б. Тихомиров рекомендуют в качестве оптимальных условий для диспергирования в воде синтетических волокон при их длине 4-6 мм концентрацию волокон в воде 0,2-0,22% и расход диспергатора (неионогенное поверхностно-активное вещество) 4-6% к массе синтетических волокон.

Бумажная масса из синтетических волокон отличается высокой скоростью обезвоживания, которая примерно равна скорости обезвоживания массы из неразмолотой целлюлозы. Бумага из 100% синтетических волокон по сравнению с бумагой из целлюлозы обнаружила очень высокие показатели сопротивлений раздиранию и излому, растяжимости при сохранении высокой пористости, впитывающей способности и низкой деформации при увлажнении. У бумаги из винола наиболее высокая прочность по всем показателям, кроме сопротивления раздиранию, а у бумаги из капрона несколько меньшая разрывная длина при большой растяжимости и высоких показателях сопротивления излому и раздиранию. Бумага из нитрона имеет удовлетворительную разрывную длину, не уступает бумаге из винола и капрона по всем остальным показателям механической прочности. Экспериментально доказано, что увеличение средней длины исходных волокон благоприятно отражается на всех показателях механической прочности бумаги и в первую очередь на сопротивлениях излому и раздиранию; разрывная длина также повышается, но в меньшей степени. Диаметр волокон мало влияет на разрывную длину и растяжимость бумаги, но оказывает большое влияние на впитывающую способность, а также на сопротивления раздиранию и излому. Эти показатели увеличиваются с уменьшением толщины волокон. При увеличении массы 1 м2 бумаги её разрывная длина почти не изменяется, сопротивления же раздиранию, продавливанию и, особенно, излому, а также впитывающая способность бумаги значительно повышаются.

Весьма перспективным в этом отношении является разработанная в Швейцарии система Орфа, проходящая промышленные испытания в Филадельфии и в других городах США. Эта система всего за 17 мин превращает смешанные городские отходы в ряд ценных сырьевых материалов для изготовления пластиков, керамики, бумаги, стекла, металлов и органических веществ для компоста и топлива.

Об объеме отходов больших городов можно судить по данным печати, сообщающей, что жители Нью-Йорка ежегодно выбрасывают отбросов в виде мусора в 9 раз больше, чем они весят сами. В отбросах Нью-Йорка содержание бумаги и картона составляет примерно 50%. За год в одном Нью-Йорке оказывается необходимым уничтожить сжиганием около 350 ООО т газетной бумаги. Систематическое сжигание такого большого количества бумаги связано с излишним загрязнением окружающей среды. Поэтому выдвигается идея использовать эту бумагу без сжигания на полях для удобрения почвы. Однако целлюлоза за 6-8 нед пребывания в земле разлагается не более чем на 60%, а оставшиеся 40% не поддаются дальнейшему разложению. Проведенными исследовательскими работами установлено, что некоторые микроорганизмы способны ускорить разложение целлюлозы и катализируют гидролиз ее растворимых производных. В связи с этим рассматривается предложение о изготовлении газетной бумаги с содержанием в композиции таких микроорганизмов, которые, не снижая всех обычно предъявляемых к газетной бумаге требований, способствовали бы хорошему использованию отбросов из такой бумаги для компостирования почвы.

Фирма Сент Реджис Пейпер (США) вырабатывает три вида бумаги для офсетной печати с использованием в композиции от 30 до 55% волокон бумажной макулатуры, получаемой из неотсортированного городского мусора. На бумажной фабрике мусор отсортировывается, макулатура поступает на сортировки и центробежные очистители, после чего отбеливается до 75% Дж. Эл. В композицию вырабатываемых видов бумаги входит также беленая древесная масса и беленая сульфатная целлюлоза из древесины хвойных пород. Качество вырабатываемой бумаги, если не считать несколько повышенную сорность, не уступает качеству соответствующих видов бумаги для печати.

Применение макулатуры с покрытиями обычно приводит к загрязнению одежды бумагоделательных машин, и для удаления этих загрязнений иногда необходимо пользоваться смесью различных растворителей. Для эффективного использования макулатуры, содержащей парафиновые и полипропиленовые покрытия, а также смолы, придающие бумаге влагопрочность, рекомендуется экстракция макулатуры при повышенной температуре трихлорэтиленом, который затем регенерируется.

Из всего используемого количества макулатуры в Европе примерно 50% применяется для изготовления плоских слоев гофрированного картона (тестлайнера) и бумаги-основы для гофрирования (флютинга). Содержание макулатурной массы в композиции этой продукции достигло 90%, в многослойном коробочном картоне 75%, в санитарно-бытовых видах бумаги 40%.

Обесцвеченная макулатурная масса из волокон целлюлозы, подвергнутая дополнительной отбелке, успешно используется вместо беленой целлюлозы при выработке многих санитарно-бытовых видов бумаги, а также писчих и печатных видов бумаги и белого картона.

Макулатурная масса, содержащая древесную массу, после обесцвечивания применяется в качестве заменителя древесной массы при выработке формовочных изделий, обойной бумаги, разных видов картона, в основном тарного.

Креиированную туалетную бумагу изготовляют в разных странах либо из обесцвеченной, либо необесцвеченной макулатурной массы с содержанием макулатуры в этой бумаге до 100%. Разумеется, не каждая марка макулатуры пригодна для изготовления санитарно-бытовых видов бумаги. Совершенно недопустима в этом случае макулатура, бывшая ранее в употреблении в качестве упаковки химикатов, удобрений, пищевых продуктов, стройматериалов и других веществ, которые могут оказать раздражающее действие. Как указано в работе, рекомендуется следующий состав по маркам макулатуры для выработки санитарно-бытовых видов бумаги: марки МС-2, МС-1 и МС-4 не менее 80% при оптимальном соотношении МС-2 75%, МС-4 5% и МС-5 не более 20%. Для выработки бумаги необходимо вводить 0,1% от массы абс. сухих волокон красителя (прямого алого, хризофенина и др.), рекомендованного Министерством здравоохранения СССР для окрашивания бумаги санитарно-бытового назначения.

Для отбелки ДДМ могут быть использованы различные отбеливающие вещества: боргидрид, гидросульфит цинка, надуксусная кислота, пероксид водорода и др. Считается, что наиболее целесообразно применение для отбелки ДДМ пероксида водорода. Серьезный недостаток беленой ДДМ — ее склонность к пожелтению при хранении. При использовании для отбелки ДДМ пероксида водорода этот недостаток сказывается в меньшей степени, чем при применении других отбеливающих веществ. Было исследовано также влияние на свойства ДДМ ее отбелки озоном при высокой концентрации. При этом было установлено, что обработка озоном повышает белизну ДДМ, но после промывки масса заметно желтеет. Избежать пожелтения ДДМ удалось введением в нее пероксида водорода в количестве 0,2- 0,6% к массе абс. сухих волокон непосредственно перед обработкой ее озоном (1% к массе волокон). Подобный метод обработки, известный под названием процесс папризо н, обеспечивает устойчивое повышение белизны ДДМ при наличии высоких показателей ее сопротивлений разрыву и продавливанию. Эффект повышения белизны в данном случае, как указывает Н. Либергот, не связан со значительным удалением лигнина, о чем свидетельствует лишь небольшое (менее 1%) снижение выхода массы в результате указанного метода отбелки ДДМ.

Для получения ТММ с повышенной белизной ее отбелку рекомендуется осуществлять перекисью водорода в количестве 2,5% при концентрации массы 20%.

По данным, опубликованным в шведском журнале, беленую ДДМ в значительном количестве можно использовать в композиции бумаги-основы для мелования в тех случаях, когда некоторое пожелтение бумаги вследствие ее старения не является определяющим свойством. При этом состав покровного слоя должен обеспечивать максимальное сохранение белизны мелованной бумаги.

Использование беленой ДДМ в композиции высококачественной бумаги для печати, не имеющей покровного слоя, ограничено несколько пониженной степенью белизны бумаги. Для ограничения дефекта пылимости необходима в данном случае поверхностная проклейка подобной бумаги.

Щепа из бункера, в котором она предварительно пропаривалась при атмосферном давлении, поступает в винтовой питатель установки. Здесь щепа уплотняется, а вода вместе с экстрактивными веществами удаляется через сливные отверстия 2. В пропиточную колонку 3 подаются химикаты, которые заполняют колонку на 50-60% ее высоты. Набухшая масса, подаваемая винтом в верх колонки, пропитывается химикатами, избыток которых сверху колонки стекает вниз, а щепа из верхней части колонки поступает на поперечный винтовой конвейер. Этот конвейер подает щепу в подогреватель, устанавливаемый непосредственно перед рафинерами.

ХММ из древесины хвойных пород, судя по имеющимся в литературе сведениям, обладает хорошей способностью к обезвоживанию и при степени помола 59 °ШР ее скорость обезвоживаться примерно такая же, как у сульфатной целлюлозы при степени помола 25 °ШР.

Считается, что ХММ может заменить целлюлозу в композиции газетной бумаги в соотношении 2:1, иными словами 20% целлюлозы в композиции этого вида бумаги может быть успешно заменено 40% ХММ. Существенный недостаток ХММ — ее быстрое старение, обнаруживаемое интенсивным пожелтением на свету, что в некоторой степени компенсируется отбелкой пероксидом водорода.

Исследования, выполненные в Канаде, показали, что изготовление ХММ из лиственницы в результате обработки щепы сульфитом натрия при рН 9 дает возможность получить массу с выходом 89% при относительно высоких показателях механической прочности по сопротивлениям разрыву, продавливанию и раздиранию, но с низкой степенью белизны (приблизительно 33%). В случае отбелки массы это влечет за собой большой расход отбеливающих химикатов.