Классификация по способу получения волокнистых полуфабрикатов

В основу классификации способов делигнификации положены свойства и вид применяемых химикатов. Исходя из этого, все известные методы делят на группы (слайд): кислотные, щелочные, окислительные, органосольвентные, ступенчатые и комбинированные.

К кислотным методам относят сульфитный (рН менее 3,5), бисульфитный (рН от 3,5 до 5), моносульфитный (рН более 7), нейтрально-сульфитный (рН около 7) и щелочно-сульфитный (рН 8…10). Основными реагентами служат диоксид серы, сернистая кислота Н₂SO₃, ее кислые (бисульфиты) и средние (сульфиты) соли. В качестве катиона используют Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, NH₄⁺.

К щелочным методам относятся натронный и сульфатный. Натронный используется редко и главным образом для варки лиственных пород. При сульфатной варке реагентом является смесь едкого натра и сульфида натрия (NaOH+Na₂S).

К окислительным методам делигнификации относятся: окислительная в водной среде; кислородно-щелочная; гидроксипероксидно-щелочная и азотнокислая.

К ступенчатым методам относят двухступенчатые варки (бисульфитно-сульфитная, моносульфитно-сульфитная, моносульфитно-бисульфитная и бисульфитно-моносульфитная), в которых в разных ступенях процесса используются сульфитные варочные растворы с различным значением рН. В эту же группу ходит двухступенчатый сульфитно-сульфитный способ, в котором в обеих ступенях процесса применяется сульфитная варочная кислота, но с различным содержанием основания. Существуют также варианты трехступенчатых варок с применением сульфитных варочных реагентов.

В число комбинированных сульфитных методов входят сульфитно-щелочные процессы, в которых сульфитный или бисульфитный способ используется лишь в первой или же в двух первых ступенях, а в последней ступени применяется какой-либо щелочной способ делигнификации – сульфатный, натронный, содовый. К комбинированным методам варки относятся двухступенчатые сульфитно-сульфатный, сульфитно-содовый, бисульфитно-содовый, трехступенчатый бисульфитно-сульфитно-содовый и некоторые другие разновидности. К комбинированным методам также относится двухступенчатый натронно-сульфитный способ, при котором щелочной реагент (NaOH) применяется в первой ступени варки, а сульфитная кислота – во второй.

Классификация волокнистых полуфабрикатов

По предназначению

Небеленую целлюлозу получают в результате варки растительного сырья. Это продукт с низкой белизной, содержащий значительное количество сопутствующих целлюлозе компонентов (лигнин, экстрактивные вещества). Освобождение от них в процессе продолжения варки связано со значительным разрушением целлюлозы, как следствие, снижением выхода и ухудшением ее свойств.

Беленую целлюлозу получают в процессе отбелки химическими отбеливающими реагентами.

Облагороженная целлюлоза. Для более полного удаления гемицеллюлоз целлюлозу подвергают дополнительной щелочной обработке – облагораживанию. Облагораживание обычно совмещают с процессом отбелки. Отбелке и облагораживанию подвергают преимущественно мягкую целлюлозу и целлюлозу средней жесткости, предназначенные как для производства бумаги, так и для химической переработки.

Полуцеллюлоза, ЦВВ, небеленая целлюлоза нормального выхода, полубеленая, беленая, и облагороженная целлюлозы являются волокнистыми полуфабрикатами, находящими широкое практическое применение для производства самых разнообразных видов бумаги и картона. На эти цели перерабатывается около 93 % всей вырабатываемой в мире целлюлозы. Остальная часть целлюлозы служит сырьем для химической переработки.

Для характеристики свойств и качества технической целлюлозы (Слайд), определяющих ее потребительскую ценность, применяют целый ряд различных показателей. Рассмотрим наиболее важные из них.

Содержание лигнина – один из основных показателей, оцени­вающих пригодность небеленой целлюлозы для выработки определенных видов бумаги и картона. В беленых целлюлозах содержание лигнина мало, поэтому этот показатель для них не определяют.

Содержание пентозанов в сульфитных целлюлозах составляет от 4 до 7 %, а в сульфатных той же степени делигнификации 10…11 %. Наличие пентозанов в целлюлозе способствует повышению ее механической прочности, улучшает проклейку, размалываемость, поэтому более полное сохранение их в целлюлозе для производства бумаги и картона благоприятно сказывается на качестве продукции. В целлюлозе для химической переработки пентозаны - нежелательная примесь.

Содержание смолы в сульфитной хвойной целлюлозе высокое и достигает 1...1,5 %, так как сульфитная варочная кислота не растворяет смолистых веществ древесины. Щелочные варочные растворы растворяют смолы, поэтому их содержание в целлюлозе щелочных варок невелико и составляет 0,2...0,3 %. Высокое содержание смолы в целлюлозе, особенно так называемой «вредной смолы», создает затруднения в бумажном производстве вследствие липких смолистых отложений на оборудовании.

Медное число характеризует степень деструкции целлюлозы в процессах варки, отбелки и облагораживания. На конце каждой целлюлозной молекулы имеется альдегидная группа, способная восстанавливать соли окисной меди до закиси меди, и чем больше деструктирована целлюлоза, тем больше меди может восстановить 100 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую массу. Для мягких целлюлоз медное число выше, чем для жестких. Целлюлоза щелочных варок имеет медное число – около 1,0, сульфитная - 1,5...2,5. Отбелка и облагораживание увеличивают степень деструкции.

Степень полимеризации определяется измерением вязкости растворов целлюлозы вискозиметрическим методом. Техническая целлюлоза неоднородна и представляет собой смесь высокомолекулярных фракций с различной СП. Характеризуя усредненную длину целлюлозных цепей, для технических целлюлоз СП находится в пределах 4000...5500.

Механические прочностные свойства целлюлозы испытывают после размола ее до степени помола 60 °ШР. Наиболее часто определяют сопротивление разрыву, излому, продавливанию и раздиранию. В зависимости от вида сырья, способа получения, режима обработки и других факторов перечисленные показатели могут колебаться в широких пределах.

Бумагообразующие свойства – это совокупность свойств, обусловливающих достижение требуемого качества изготовляемой бумаги и характеризующихся рядом разнообразных показателей.

Сорность целлюлозы определяется подсчетом соринок с обеих сторон смоченного образца целлюлозной папки массой 500 г при просвечивании его источником света определенной силы и выражается числом соринок, отнесенных к 1 м² поверхности. Например, содержание соринок для различных беленых целлюлоз, допускаемое стандартами, может колебаться от 160 до 450 шт. на 1 м², для небеленых от 2000 до 4000 шт.