Целлюлоза – моя дипломная работа.

Так как применение ряда синтетических полимеров и синтетических волокон способствует упрочнению бумаги и повышению ее долговечности, оказалось целесообразным их использование для изготовления различных видов реставрационной бумаги. В настоящее время благодаря успехам химии высокомолекулярных соединений удалось выбрать некоторые полимерные материалы, применение которых наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к реставрационной бумаге различного назначения.

Для оценки долговечности бумаги, содержащей в своем составе синтетические и искусственные полимеры, стал не пригодным широко используемый метод теплового искусственного старения обычной бумаги, так как при этом над процессом деструкции материалов преобладает структурирование, часто характеризуемое увеличением показателей механической прочности.

В основу нового метода оценки долговечности подобных материалов положено ускоренное старение бумаги под влиянием механической нагрузки с осуществлением расчета долговечности согласно термофлуктуационной теории прочности С. Н. Журкова. Подробные сведения по этому вопросу читатель найдет в работе.

Из искусственных волокон, которые могут быть использованы для изготовления бумаги, известны вискозные волокна, отличающиеся относительной дешевизной, легко диспергируемые в воде и образующие равномерные суспензии с водными взвесями волокон целлюлозы. Получение бумаги из вискозных волокон или из смеси этих волокон с целлюлозными волокнами возможно на обычных бумагоделательных машинах, а также на оборудовании, предназначенном для изготовления бумаги сухим способом.

Фибриллирование вискозных волокон может быть достигнуто путем регулируемого их предварительного гидролиза с использованием для этой цели 10%-ного раствора серной кислоты. Так, вискозные волокна со степенью полимеризации 370 вообще не фибриллируются. Гидролизованные же вискозные волокна со степенью полимеризации 135-160 легко поддаются фибриллированию. При дальнейшем снижении гидролизом степени полимеризации вискозных волокон последние вновь теряют способность фибриллироваться.

Беленая ХММ со степенью помола от 45 до 74°ШР может быть использована в композиции различных видов бумаги для печати (как с содержанием древесной массы, так и без нее), заменяя до 40% хвойной или лиственной беленой сульфатной целлюлозы. При этом возрастает прочность бумажного полотна во влажном состоянии, показатель безобрывной работы бумагоделательной машины, улучшаются качество формования полотна, его гладкость и печатные свойства.

При изготовлении товарной продукции в беленом виде ТММ и ХММ для лучшего сохранения во времени показателей их физико-механических свойств существенное значение имеет способ и режим сушки этих полуфабрикатов. Установлено, что при контактном мягком режиме сушки прочностные свойства обоих видов массы изменяются незначительно, при воздушном же режиме сушки интенсивность снижения прочностных свойств с ростом температуры увеличивается.

Было отмечено, что при хранении физико-механические показатели ХММ снижаются в меньшей степени, чем соответствующие показатели ТММ. При этом ТММ из древесины хвойных пород наиболее целесообразно высушивать контактным способом в мягких режимах, а ХММ из древесины лиственных пород поставлять с влажностью 50% без высушивания.

Можно предположить, что поставку товарной ХММ без высушивания с влажностью 50% авторы рекомендуют не для зимнего периода времени, в течение которого может иметь место отрицательное влияние смерзания этого полуфабриката при длительном его пребывании при низких температурах. Нужно иметь в виду, что и при положительных температурах окружающего воздуха одновременная перевозка с целлюлозой значительного количества воды вряд ли экономически окажется оправданной. Поэтому вопрос о наиболее рациональном режиме сушки товарной ХММ из лиственной древесины требует дальнейшей разработки.

Отходы древесины при лесозаготовках и рубках ухода за лесом являются значительным сырьевым резервом, который может быть использован для изготовления различных видов волокнистых полуфабрикатов. Это сырье успешно применяется в целлюлозно-бумажной промышленности Америки (в США и Канаде) и Европы (в Швеции и Финляндии). Большую работу по установлению возможностей практического применения указанных отходов древесины в целлюлозно-бумажной промышленности СССР провел ВНИИБ. Эта работа в виде обзорной информации представлена Л. К. Молотковым. Ограничимся лишь основными данными этой работы, в которой читатель найдет более подробные сведения по рассматриваемому вопросу.

Отходы древесины от лесозаготовок и рубок ухода за лесом могут быть использованы для изготовления определенных видов полуфабрикатов, но при увеличении расхода щипы и химикатов на выработку единицы продукции, снижении производительности варочного оборудования и выхода побочных продуктов. При этом древесина ветвей оказалась непригодной ни в самостоятельном виде, ни в виде добавок к балансовой древесине при изготовлении сульфитной беленой и небеленой целлюлозы, бисульфитной полуцеллюлозы, а также беленой сульфатной целлюлозы и жестких видов небеленой сульфатной целлюлозы, предназначенной для изготовления мешочной бумаги и тарного картона.

Неокоренная древесина от рубок ухода и отходов лесозаготовок (вершины) может быть использована при получении небеленой сульфатной целлюлозы, предназначенной для изготовления относительно низкокачественного картона марки К-4, бисульфитной полуцеллюлозы, предназначенной для изготовления обер- Щ точной бумаги, в композиции коробочного и других видов низкосортного картона, а также для получения беленой сульфатной целлюлозы при условии ее варки и отбелки на отдельном потоке или периодической переработке на одном потоке.

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.

Фактически в настоящее время на мировом рынке существует большое число разных марок целлюлозы, выпускаемых различными фирмами, часто конкурирующими между собой. Как сообщают польские авторы Ж. Ержиксвич и Ц. Крупский в своем отчете о поездке в Финляндию, только целлюлозный завод в Ментте вырабатывает в среднем около 40 разновидностей сульфитной целлюлозы. Спорным является вопрос о действительно необходимом и технически обоснованном многообразии разновидностей древесной целлюлозы. Однако нет сомнения в том, что технологи-бумажники должны располагать достаточно широким выбором видов целлюлозы для изготовления существенно различающихся по свойствам видов бумаги.

Рекомендуется при выработке жиронепроницаемых и прочных с сомкнутой поверхностью видов бумаги применять целлюлозу, содержащую достаточное количество гемицеллюлоз. При выработке пухлых, впитывающих влагу видов бумаги (промокательная, фильтровальная и т. п.) следует применять целлюлозу с ограниченным содержанием в ней гемицеллюлоз. Волокна такой целлюлозы слабо фибриллируются, легко рубятся в поперечном направлении, что обеспечивает получение рыхлого, пористого листа бумаги, обладающего благодаря этому хорошей впитывающей способностью.

Вместе с тем высокое содержание гемицеллюлоз в волокнах еще не определяет характер бумагообразующих свойств растительных волокон. Так, содержание гемицеллюлоз в белой древесной массе максимально. Однако эти волокна не склонны к фибриллированию и не пригодны для изготовления бумаги с плотной структурой и сомкнутой поверхностью. Очевидно, что большую роль при этом играют, как указывалось выше, расположение гемицеллюлоз в волокнах и наличие лигнина. Несомненное влияние на бумагообразующие свойства волокон оказывает также как химический состав гемицеллюлоз, так и морфологическое строение волокон. Несмотря на относительно высокое содержание гемицеллюлоз в целлюлозе из лиственных пород древесины, волокна такой целлюлозы, полученной в результате сульфитной варки, обеспечивают при отливе бумажного листа пористость бумаги, ее мягкость на ощупь, высокую впитывающую способность. Поэтому этот вид целлюлозы особенно пригоден для выработки санитарно-гигиенических видов бумаги.