SU454752A3 - Способ приготовлени пульпы из древесной щепы - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к способу приготовлени  пульпы из древесной щепы.

Известен способ приготовлени  пульпы из древесной щепы путем облучени  щепы -у-лучами с последующей варкой известным методом . Однако в таком способе облучение щепы 7-лучами отрицательно вли ет на выход пульпы .

По предлагаемому способу, с целью повышени  выхода пульпы и улучшени  ее качества , древесную щепу облучают электронами в количестве ;1,0 Мрад.

Если древесину подвергают облучению электронами высокой энергии (с энергией в несколько сот тыс ч вольт) в известных границах доз, то пульпа, приготовленна  путем варки из этой древесины, обладает лучЩими показател ми как в количественном, так и в качественном и экономическом отношении. Эффект , вызываемый в древесине, по-видимому, состоит в модификации лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы.

Установлено, что электродный луч разбивает молекулы из длинных цепочек на цепочки меньшей длины и в то же врем  устанавливает поперечные св зи между фрагментами молекул из длинных цепочек и другими молекулами , вход щими в состав древесины, и образует

молекулы, свойства которых отличаютс  от свойств молекул необлученного материала.

Вновь образованные комплексы характеризуютс  свойствами, обеспечивающими более легкое дефибрирование и в услови х контролируемого процесса не уменьшают лучщих свойств физической прочности полученной пульпы. В пульпе может допускатьс  более высокое содержание лигнина, без какого-либо

серьезного вредного вли ни , благодар  чему увеличиваетс  выход . Во многих случа х лучшие свойства физической прочности пульпы, полученной с повышенным содержанием лигнина, улучшаютс  или сохран ютс .

В этих услови х было бы естественно ожидать , что указанные свойства будут ухудшатьс .

Пульпа, полученна  из облученной древесины , отличаетс  бумагоделательными свойствами более широкими, чем пульпа, полученна  из необлученной древесины. Так, по сравнению с пульпами, полученными из древесины , облученной повышенными дозами облучени , степень размола пульп уменьшаетс . Это

указывает на то, что дефибрирование гораздо легче проводить с облученным продуктом древесной пульпы, чем с необлученным, а также на то, что дефибрирование происходит тем

легче, чем выше доза облучени . В процессе приготовлени  пульпы это свойство может быть использовано дл  получени  пульп известного качества при затрате гораздо меньшего количества времени нуте). приготовлени  пульпы из облучеиной дрег есной нхепы. Чем меньше врем  варки, тем больша  концентраци  лигнина остаетс  в нульпе. Поскольку лигнин в своем модифицированном виде не вреден , он может сс7;;ватьс  в пульпе, что повышает ее выход. По-гзиди.мому, модифицирование лигиина делает его более стойким к воздействию ИлСлочей и растворителей. Таким образом , желательно уменьшать концентрацию шелочи при получении пульны из облучеиной древесипы. Применение шелочи в обычных количествах только повышает растворимость излишних количеств гидратов углерода, ослабл   тем самым конечный продукт и уменьша  выход. Когда нульпу приготовл ют механическим путем, модификаци  облученной древесины придает ей способность к дефибрированию с меиьшей затрато энергии.

Оптимальна  доза облучени  дл  улучшени  нульнообразуюш;их свойств древесины и дл  западного гемлока равна ,5 Мрад, причем выход хил1ической пульпы может быть увеличен; при этом сохран ютс  лучн1ие прочностные свойства пульпы и получаемых из нее продуктов. При дозе 0,5 Мрад выход химической пульны и также прочностные характеристики , как прочность на разрыв и сопротивление продавливапию, начинают иадать (что особенно заметно в неотбеле1П1ых химических пульпах с высоким числом Канна). Это понижение в химической пульпе вызвано модификацией фракции гидрата углерода, делающей ее, по меньшей мере, частично растворимой . Причины понижени  прочности при дозах 0,5 Мрад окончательно пе вы снены: возможно, они заключаютс  в разрыве структуры целлюлозы. Энерги  облучеии  и толпдина древесины должны быть таковы, чтобы через древесину проходила энерги , достаточна  дл  получени  желательных изменений.

Пример 1. Каждый кр ж из деревьев западного гемлока (Цуга гетерофилла) возрастом 20-35 лет разрезают радиальной пилой на полудюймовые куски под углом 40° к волокнам. Затем кускн расщепл ют под углом 40° лабораторной шеповой на куски толш,иной 2-4 мм. Получеиные «карточки вручную расгценл ют на куски шириной 12,7- 25,4 мм, причем сучки, см тую древесину и раздавленную шеиу выбраковывают и удал ют . Затем шену перемешивают и сушат на воз., духе в камере с посто нной темиературой и влажностью в течение 4 дней перед обработкой . Описанна  процедура должна следовать возможно скорее после нроцедуры подготовки древесины.

Приготовленную таким образом древесную ш,епу бомбардируют электронами, пропуска  ее на конвейерной лейте под электронным лучом с анодным потенциалом 500 кв и током

20 ма. Щепу на конвейере поворачивают и пропускают через луч до достижени  существенно равной экспозиции противоположных сторои щепы и при количестве облучени , указанном )1иже, причем некоторое количество щены обрабатывают бомбардировкой электронами дозой 0,20 Мрад, некоторое количество - дозой 0,50 Мрад и некоторое количество - дозой 1,0 Мрад. После облучени  щепу вар т в микроавтоклаве при следующих крафт-варочных услови х: сильна  щелочь (при печной

сушке древесины), %17

сернистость, %22,6

отпошеиие жидкости к древесине6 ,6 : 1 максимальна  варочна  температура , °С 167,7 врем  до максимальной температуры , мин 60 врем  при максимальной температуре , мин 180 общее врем  варки, мин 240 максимальное давление в тенлообменнике 100 SPI В этих же услови х приготовл ют пульпу из иеоблученной щепы. После этого пульны различных варов иодвергают в отдельности обработке в мельницах РГ1 при 444 об/г. Иепытани  на степень размола были проведены на этих пульпах в соответствии со стандартом Таппи Т 227-М-58. Отливки дл  физических испытаний были приготовлены в соответствии с услови ми, указанными в стандарте Танпи Т 205-М-58. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Таблица 1

Процедура

Показатели теста Таппи

Число Каппа

Коэффициент продавливани  Сопротивление разрыву Разрывна  длина при закручиван

от нул  (0-закрут. прочность) Разрывный коэффициент

Результаты экспериментов, полученные при ириготовлеиии нульп, нредставлепы в табл. 2.

Они указывают на то, что щепа, сваренна  в одинаковых услови х, ноказывает увеличение содержани  лигнина (как показало число Канна), уменьшение степени размола, сравнимый выход и существенно сравнимые ирочпостные свойства с новыщением дозы облучеии .

При необлученных древесных пульпах, когда число Каппа увеличиваетс , обычно степень размола увеличиваетс , а прочностные свойства - значительно ухудшаютс .

Пример 2. Древесную щеиу из гемлока приготовл ют аналогично примеру 1. После облучени  различных порций щепы дозами 0,20, 0,50, 1,0 Мрад и нри других услови х (см.

пример 1) эта, а также необлученн   щепа бы454752

6 Таблица 2

ли сварены в одном и том же микроавтоклаве (см. пример 1) нри следующих крафт-варочных услови х, при изменении времени и темнературы , направленном к получению посто нного числа Каппа:

сильна  щелочь (дл  древесины печной сушки), %17,0

сернистость, %25

отнощеиие жидкости к древесине5 ,2: 1

максимальна  варочна  температура , °С176,6

врем  до максимальной температуры , мин90

Пример 3. Древесна  щепа из гемлока была приготовлена аналогично примеру 1. После облучени  порции щепы при 0,50 Мрад при услови х, аналогичных примеру 1, эта, а также необлученна  щепа были сварены в одном и том же микроавтоклаве (см. пример 1) при следующих услови х:

сернистость, %

отнощение лигнина к древесине

максимальна  варочна  температура , °С

врем  при максимальной температуре , мин90-150

общее врем  варки, мин80-240

максимальное давление теплообменника100 PSI.

Необлученна  щепа, приготовленна  описанным путем, также была сварена в этнх же услови х. Результаты экспериментов, полученные при приготовлении крафт-пульп и представленные в табл. 3, указывают на то, что при посто нном числе Каппа пульпа, полученна  из облученной древесины, имеет бумагоделательные свойства, значительно превосход щие свойства пульпы, полученной из необлученной древесины.

Таблица 3

врем  до максимальной температуры , мин90 врем  при максимальной температуре , мин 150 общее врем  варки, мин 240 максимальное давление теплообменника 100 PSI

29 5,2: 1 сильна  щелочь (см.табл.2) Пульпы были подвергнуты 1спытани м аналогично примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл.4. 176,6

Таблица 4 Результаты примера 2 показывают, что уменьшение сильной щелочи с 14 до 13% () дает увеличение выхода получаемой пульпы на 44,2-47,9% при сравнимом качестве пульпы. С другой стороны, когда необлученна  щепа варитс  в присутствии 13% сильной щелочи, при приготовлении пульпы с тем же содержанием лигнина, какое имеет пульпа из облученной древесины, она дает уменьщенне выхода на 3,7% при значительном ухудщении таких свойств, как степень размола,  ркость и коэффициент нродавливани . Предмет изобретени  Способ приготовлени  пульпы из древесной щены путем облучени  древесной щепы с последующей варкой, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  выхода пульны и улучшени  ее качества, облучение щ,епы производ т электронами дозой менее 1,0 Мрад.