Целлюлоза – моя дипломная работа.

В зависимости от диаметра тонкие базальтовые волокна разделяются на микротонкие (с диаметром 0,5-0,6 мкм) используемые для изготовления фильтров очень тонкой очистки газовоздушной среды и жидкостей, а также для получения тонкой бумаги, ультратонкие, применяемые для изготовления бумаги и фильтров тонкой очистки газовоздушных и жидкостных сред, и супертонкие — для картона и разных фильтров.

Н. Н. Щекина и В. С. Новикова, ссылаясь на опыты Г. А. Вороновской и В. Л. Зосим, пишут, что с увеличением содержания базальтовых волокон в композиции бумаги ее показатели механической прочности (разрывная длина, сопротивление продавливанию), а также плотность и равновесная влажность бумаги равномерно снижаются, а впитывающая способность и воздухопроницаемость возрастают. При этом прочностные характеристики изменяются почти линейно, а на кривых впитывающей способности и воздухопроницаемости наблюдаются точки перегиба при содержании 20-35% супертонких базальтовых волокон. Кривая сопротивления раздиранию имеет наивысшую точку при содержании 20-30% базальтовых волокон.

Капиллярная впитываемость бумагой воды по мере увеличения содержания супертонких базальтовых волокон непрерывно возрастает.

Установлено также, что с увеличением степени помола целлюлозы, входящей в композицию бумаги вместе с супертонкими базальтовыми волокнами, показатель разрывной длины бумаги возрастает, причем тем значительнее, чем больше содержание в бумаге супертонких базальтовых волокон. Для смешанной композиции так же, как и для бумаги из 100% целлюлозы, сохраняется зависимость капиллярной впитываемости от степени помола целлюлозы. Независимо от степени помола целлюлозы максимум сопротивления раздиранию бумаги наблюдается при содержании в бумаге 20-35% супертонких базальтовых волокон.

Установлена зависимость структуры бумаги (массой 100 г/м ) и ее фильтрующих свойств от содержания в композиции базальтовых волокон толщиной 0,6 мкм.

Из шведского источника известно, что в США для изготовления специальных видов бумаги применяются синтетические волокна преимущественно из найлона, дакрона и орлона длиной от 3 до 6 мм и диаметром в 20 мкм. Эти волокна гидрофобны и приготовить из них суспензию в воде трудно. Размолотая масса (вернее, масса, приготовленная из волокон, укороченных до нужной длины) хранится в метальных бассейнах при концентрации 1%. В случае применения композиции синтетических волокон и целлюлозы сначала размалывают синтетические волокна, а затем в размолотую массу добавляют целлюлозу (примерно 25% в композиции) при перемешивании в течение около 30 мин. Связующее вводится на бумагоделательной машине путем пропуска бумажного полотна через ванну с латексом или раствором синтетической смолы. При выработке бумаги из одних только синтетических волокон связующее вводится в клеильный пресс или при помощи спрысков.

Бумага из синтетических волокон по сопротивлениям разрыву и излому часто в 100 раз и более превосходит обычную бумагу из растительных волокон. Высокие показатели механической прочности эта бумага сохраняет, находясь как во влажном состоянии, так и при нагревании до 150-200°С.

Найлоновая бумага характеризуется высокими показателями сопротивления разрыву и удлинения до разрыва, а также стойкостью к щелочам. Бумага из орлоновых волокон долговечна даже в самых неблагоприятных метеорологических условиях и отличается высокой кислотостойкостью. Дакроновая бумага не деформируется при изменении влажности окружающего воздуха и имеет при этом стабильные размеры. Она устойчива к действию сухого нагрева, обладает высокой механической прочностью при высокой эластичности и отличается хорошими электроизоляционными свойствами.

Справочные сведения о свойствах синтетических волокон, применяемых для изготовления разных видов бумаги, даны в книге.

Материал, полученный из фибридов и синтетических волокон, назван текстрилом. После горячего каландрирования он превращается в бумагоподобный материал. При применении только термической обработки (без давления) он становится похожим на текстиль.

За последнее время для изготовления бумаги все чаще применяются различные синтетические волокна органического происхождения, а также минеральные волокна. Бумагу изготовляют как из 100% таких волокон, так и из смеси их с растительными волокнами. Новые виды бумаги при этом отличаются следующими свойствами: высокой прочностью на разрыв в воздушно-сухом и во влажном состояниях, химической стойкостью, стабильностью размеров при изменении относительной влажности окружающего воздуха, биостойкостью, светостойкостью, долговечностью, термостойкостью, высокими показателями печатных свойств, пониженной горючестью, а также широким диапазоном эластичности.

Многие синтетические волокна, например гидрофобные полиэфирные, полиамидные, полиэтиленовые, полиакрилонитриль-ные, идущие на изготовление бумаги, не размалывают в воде, а предварительно измельчают до длины 6-13 мм. Так как эти волокна обнаруживают повышенную склонность к хлопьеобра-зованию, их следует использовать в присутствии диспергаторов, взятых в количестве от 0,1 до 5% от массы волокон. Бумага должна отливаться при весьма низкой концентрации волокон в суспензии (от 0,02 до 0,1%). Формование листа осуществляют иногда на цилиндровых или чаще на столовых бумагоделательных машинах. Было высказано предположение, что для выработки бумаги из синтетических волокон наиболее пригодны бумагоделательные машины типа ротоформер, которые могут работать при очень низкой концентрации массы и могут формовать полотно на коротком участке цилиндра. Для этой цели может быть использован также и гидроформер.

Наибольшее распространение в СССР и за рубежом получили полиамидные волокна. В СССР они известны как волокна капрона, анида и энанта. В Германии начиная с 1940 г., т. е. с начала промышленного производства, капрон получил название перлона, в Чехословакии — силона. В США и в Великобритании волокна анида выпускают под названием найлоновых, в Японии — амилановых, а в Италии — лилионовых.

Путем рафинирования со щепой значительного количества опилок можно снизить стоимость древесной массы. При этом существенного изменения качества древесной массы не наблюдается.

Другой модификацией древесной массы стала термомеханическая масса (ТММ). Этот метод получил в настоящее время большое применение. Он заключается в предварительном нагреве паром щепы перед ее размолом в дисковой мельнице. Вследствие такого предварительного пропаривания щепы процесс ее размола значительно облегчается, пучки волокон легко разделяются на отдельные волокна, а получаемая при этом древесная масса отличается высокой однородностью и весьма малым содержанием костры, что упрощает систему последующего сортирования массы.

Оптимальной температурой пропаривания при изготовлении древесной массы, используемой в производстве бумаги для печатий, считается 105-115°С. Повышение температуры до 130°С приводит к увеличению содержания в массе длинных волокон, увеличению ее прочности и снижению содержания в ней костры, но снижает белизну. В тех случаях, когда это не опасно (например, при выработке ТММ для тарного картона) температуру пропаривания целесообразно повысить. Установлено, что ТММ придает картону повышенную жесткость при изгибе, что является ценным свойством тарного картона. Считается, что наиболее благоприятной влажностью щепы для получения ТММ является 59-60%. Еще более важно для получения качествен- ной ТММ отсортирование из щепы опилок и спичек.

По сравнению со стандартной ДДМ, получаемой из той же древесины в сопоставимых условиях (при одной и той же степени Л помола), ТММ имеет вдвое более высокое сопротивление раз- . диранию и продавливанию, а ее разрывная длина примерно на 1000 м больше. ТММ характеризуется повышенным содержанием длинноволокнистой фракции и существенно меньшим содержанием костры. Однако белизна ТММ обычно ниже, чем у ДДМ.

Окоренная древесина от рубок ухода и отходов лесозаготовок может быть использована как в отдельном виде, так и в смеси в любом соотношении с окоренной балансовой древесиной для получения беленой сульфатной целлюлозы, небеленой сульфитной целлюлозы для различных видов бумаги и картона, небеленой сульфатной целлюлозы типа НС-2 и для производства картона марок К-2 и К-3, бисульфитной полуцеллюлозы, предназначенной для массовых видов бумаги и картона, бисульфитной целлюлозы для покровных слоев коробочного картона. Окоренная древесина может быть использована также и при выработке сульфитной беленой целлюлозы марок А-1, А-2, Б-1, Б-2, но при наличии сосновой древесины ограничения могут быть из-за смоляных затруднений. В производстве сульфатной небеленой целлюлозы для мешочной бумаги также можно использовать окоренную древесину от рубок ухода и вершин деревьев отходов лесозаготовок, но только в виде добавок к щепе из балансовой древесины в объеме не более 25%.

Бумагообразующие свойства различных видов древесной массы (белой, бурой, химической) подробно рассмотрены П. X. Ласкеевым. Здесь нужно отметить, что волокна древесной массы, являющиеся продуктом механической обработки древесины, содержат все компоненты, имеющиеся в природной древесине. Это накладывает отпечаток на бумагообразующие свойства волокон древесной массы, которые в отличие от волокон целлюлозы, являются хрупкими и жесткими, они имеют неправильную форму и меньшую длину. При введении в композицию бумаги эти волокна обычно уменьшают ее механическую прочность, гладкость, сомкнутость поверхности и долговечность, пухлость бумаги при этом повышается.

Качество дефибрерной древесной массы (ДДМ) зависит, как известно, от многих факторов, в том числе и от влажности древесины, подвергаемой дефибрированию. Этот фактор оказывает существенное влияние на фракционный состав получаемой древесной массы и, в частности, на содержание в древесной массе наиболее длинноволокнистой фракции. По данным Ф. Вульча, при влажности древесины 20% можно получить в древесной массе не более 20% длинных волокон, при влажности 28% содержание длинноволокнистой фракции достигает уже 23%, а при 40-50% количество длинных волокон в древесной массе увеличивается до 30-34%.