Способ получения древесной массы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >827656

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.79 (21) 2795755/29-12 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 02.10.81 (51) М.Кл.а D 21 В 1, }6

Государственный комитет (53) УДК 676.1.021.3 (088.8) по делам изобретений н открытий (54) СПОСОБ ПОЛ УЧ ЕН ИЯ ДРЕВ ЕСНОЙ МАССЫ

Настонщее иэо бретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к производству древесной массы

IH3 щепы, IH может найти лр|именение при изготовлении бума ги и,картона с использова нием в композициями древесной массы.

Известен способ получения древесной массы из щепы термомеханическим способом, прои котором л редварительно прогретая острым па ром щепа подвергается рафин иро ванию в дисковых рафинерах под давлением пара .и температуре 120—

140 С (1).

Способ позволяет получить качественную термомехан ическую массу только .из древесины хвойных пород, в частности из ел,и.

В термомеханической массе из хвойной древесичы мелкая фракция массы содерiKHT много фибрилл ированных фрагментов, которые пр идают бумаге прочность.

Однако наблюдается большая разница в морфологическом строении хвойной;и,лиственной древесины.

Мелкая фракция термомеханической массы из лиственной древесины состоит из коротких волокон либриформа, измельченных сосудов, кусков срединной,пластинки и лучевых клеток. Указанные фрагменты .не способны фибриллироваться в условиях термомеханического способа, поэтому их ,налич ие не способствует повышению прочности бумапи.

Следовательно, основным, недостатком термомеханического способа производства древесной массы является то, что он не позволяет перерабатыватына древесную массу лиственные породы.

Ближайшим к изобретению является хи10 мико-механический способ получения древесной массы, согласно которому щепу из лиственной древесины,;например осины, обрабатывают в течение 60 — 80 мин при температуре 70 — 90 С раствором щелочи,и сер15 нистого натрия (2). Щелочные растворы, содержащие едзвий натр, способствуют набухан ию древесины, ее лластификацил и облегчают разделение древесины на волокна.

Сульфит натрия добавляют к щелочному

20 раствору для того, чтобы сонратить количество окрашивающих древесную массу хромофорных групп и тем самым IIoBbIIQHTb белизну целевого продукта. Расход химлкатов составляет 2 — 3% от абсолютно сухой дре25 вес ины.

При указанных режимах об работки щепу пропитывают химикатами на незначительную глубину 0,4 — 0,6 .чл (размеры щепы 25Х20ХЗ мл ), и хотя этой пропитки в

З0 какой-то степени достаточно, чтобы лолу827656

25

Зо

55 бО

65 чить из лиственной древесины химико-механическим способом древесную массу, по мехаоичесиим показателям сравнимую tc дефибрерной древесной, массой кз ели, основная внутренняя часть щепы (1,8 — 2,2 мм) остается не обработанной химикатами, а это влечет за собой узел ичение;нераэработанного, нефибриллированного волокна, костры и грубой фракции в готовой массе, что снижает физико-механические показатели древесной .массы, увеличивает холичество отхадов,при оартировании, а значит и повышает энергозатраты. Увеличение в ремени обработки щепы химикатами влечет за собой резкое уменьшение выхода целевого продукта.

Следовательно, недостатком известного способа является невозможность повышения качества целевого п родукта, а также высокий, расход энергиями на производство древесной массы.

Цель;изобретения — повышение качества целевого .продукта и сокращение э нерг озатрат при,производстве древесной массы.

Зто достигается тем, что в способе получения древесной массы, включающем химическую обработку лигноцеллюлозного материала п ри повышенной температуре, отделение отработанного реагента и размол массы на рафинерах,в две ступени, .между ступенями .размола проводят разделение массы на крупную и мелкую фракции, затем крупную фракцию подвергают мимической обработке, отделяют из нее отработанный реагент и подают на первую ступень размола, а,мелкую фракцию подают на вторую ступень размола.

Крупную фраицию подвергают обработке смесью карбоната и сульфита натрия или гидроохиси и сульфита натрия, ил и отработанным 1целоком при температуре 40—

60 С в течение 5 — 20 мин.

Крупную фракцию подвергают химической о бработке совместно с исходными лигноцеллюлозными материалам!и или раздельно.

Предложенный способ получения древесной массы осуществляют следующим образом.

Промытую щепу подают в пропиточный аппарат, в котором производится обработка в течение 20 — 40 мин при температуре 60—

80 С щелоком, содержащим едкий натр (NaOH) и сульфит .натрия (NB SOz). После предварительной обработки щепы химикатами ее подают на импрессифайнер, в котором происходит,отделение о работанного пропиточного раствора от щепы. Затем щепа поступает на первую ступень размола.

Концентрация массы на первой ступени р аз м ол а саста Bляет 20 — 30% . По сл е этого волоки истая масса, состоящая .из отдельНЫХ IBOJIOКОН, ПУЧКОВ ВОЛОКОН, СПИЧЕК И МЕЛхНх щепочек проходит ступень сортировация, где отделяется неразработанная и непропитанная химикатами крупная фракция, состоящая из мелкими,щепочек, спичек и пучков волокон, от уже пропитанной и частично фибриллированной мелкой фракции, состоящей из отдельных волокон

Крупную фракцию массы, соста вляюшую 40 — 50% от веса абсолютно сухой древесины и состоящую из пучков волокон, спичек и мелких щепочек, направляют .на дополни ельную химическую обработку.

Химическую обработку проводят в отдельном пропиточном аппарате смесью растворов карбоната iH сульфита натрия,или гидроокиси и сульфита натрия, или отработанным щелоком. Возможен вариант обработки крупной фракции в TQM же пропиточном аппарате, где обрабатывают и сходную щепу.

Крупную фракцию обрабатывают при температуре 40 — 60 С в течение 5 — 20 л ин.

После дополнительной обработки материал,проходит через имлрессифайнер .и вновь поступает на первую ступень .размола, где по существу, уже превращается в мелкую фракцию частично фибриллированных отдельных волокон.

Мелкую фракцию, состоящую;из частично фибрилли рованных отдельных, волокон, направляют на вторую ступень размола, где они подвергаются дополнительному механическому воздействию. Концентрация массы на второй ступени, размола 12 — 18%.

После этого из массы изготавливают, стандартные отливки весом 75 гlм и определяют их физико-механические показатели.

В условиях производства химико-меха,нической древесной массы Сясьского ЦБК способ осуществлялся следующим образом.

Пример 1. Древесную щепу,из осины подают в п ропиточный ап парат, где она,подвергается обработке химиката ми в течение 40 л ин при температуре 80 С смесью .растворов гидроокиси натрия и сульфита натр ия при расходе последних 2% от веса абсолютно сухой древесины. Щепу после про плитки направляют в импрессифайнер, где от щепы отделяетоя отработанный щелок и затем она поступает на первую сту,пень размола.

Концентрация массы на первой ступени размола 30%.

После лервой ступени размола отбирают волокнистую массу,и в лабораторных условиях подвергают ее сортцрованию.

Крупную фракцию, составляющую 50% от веса абсолютно сухой древесины и состоящую из пучков волокон,,спичек и мелких щепочек, загружают в пропиточный аппарат, обрабатывают в течение 10 л ин при температуре 50 С смесью растворов карбоната,и сульфита натрия при расходе последних 1 %. После обработки прап иточный раствор отделяют, а материал,размалывают при концентрации 30%, .моделируя пер вую ступень размола, после чего масса состоит из отдельных частично фибриллиро827856

Пример 3. Условия обработки исходНоН щепы и последовательность операпяй те же, что и в примере 1. Отличия состоят в следующем.

Крупную фракцию, составляющую 60% от веса абсолютно сухой древесины, обрабатывают в теченве 20 мин лри температуре 40 С отработанным щелоком. Концентрация массы на,первой ступени размо10 ла 25%, а на второй 12% . Из массы, лрошедшей две ступени размола и имеющей степень помола 54 ШР, изготовляют отливки на лабораторном листоотливном аппарате и испытывают .на механическую прочность.

Пример 4 (по известному способу).

Условия обработки исходной щепы те же, что и в примере 1.

Массу после первой ступени размола

20 без промежуточного сортирования между ступенями размола, направляют на вторую ступень. Концентрация массы на первой ступени, размола 30%,,на второй ступени—

18% .

25 Из массы, размолотой до 55 ШР, изготовляют отливки я испытывают на механическую прочность.

Данные по примерам 1 — 4 приведены в та блице.

Условия обработки крупной фракции и физико-механические показатели целевого продукта

Концентрация массы при размоле, зз/з, Сопротивление раздпрани|о, г

««

Сопротивление продавливаннкз, кГс(слР

И

««

CQ

«CQ с=

О )

«« с o

«« io ««

«- о

> ч

«« с- о о с

««

5 с

«> с «.> с„

««

Е

««

И

«

«J 5

«« а

Химикат 1 стадия стадия

Na COç + Na2SOç

Na0H + Ка,ЯОз

Отработанный щелок

По известному способу

2IOi

М

43

1,21

1,22

1,26

1.01

42ЮО

2990

1О

75;2

7,5,0

75,4

76,1

;16

18

i12

1i8

56 54

I55

Из анализа данных таблицы можно установить, что операция оортирования массы между ступеням и размола, .когда часть массы в виде пучков волокон, спичек и мелких щепочек отделя ется от фибриллированной массы и лодвергаетоя дололнитель- 35 .ной химической обработке, позволяет повысить качественные показателен целевого продукта. Это обусловлено тем, что обработка крупной отсортированной фракции химикатами позволяет пластифил1ировать всю дре- 40 весину. А это влечет за собой легкое от1деление волокон друг от друга без значительного их повреждения, что, в конечном счете, находит отражение в улучшении бумагообразующих свойств целевого продукта. Кроме этого, в готовой д|ревесной массе уменьшается содержание костры и мелкого нефибриллированного волокна.

Формула изобретения ванных волокон. Эту массу смешивают с массой мелкой фраиции, отделенной на стадии сортирования, и направляют на вто,рую ступень .размола.

Концентрация массы,на второй ступени размола 16%.

Из массы, прошедшей вторую ступень размола и имеющей степень помола 56 ШР, изготовляют отливки на лабораторном листоотливном аппарате и испытывают их на механическую прочность.

П,р и м е р 2. Условия обработии исходной щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1. Отличия состоят в следующем.

Крупную фракцию, составляющую 40% от веса сухой древесины, обрабатывают в течение 5 мин при температуре 60 С смесью растворов гидрооииои,и сульфита натрия лри расходе последних 1 . Концентрация массы .íà пер вой ступени размола 20%, а на второй — 18%.

Из массы, прошедшей две ступени размола и имеющей степень помола 55 ШР, изготовляют отливии на лабораторном листоотливном аппарате я испытывают их на механическую прочность, Дополнительная химическая обработка способствует увеличению упруго-вязких свойств осиновой древесины. В результате расход энергии на размол снижается, так как время упругого запаздывания увеличивается, а модуль упругости уменьшается.

1. Способ получения древесной массы, включающий химическую обработку л игноцеллюлозного материала лри повышенной температуре, отделение отработанного реагента и размол массы,на рафинерах в две ступени, о тл ич а ющи йся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта .и сокращения энергозатрат, между ступенями размола проводят разделение

827656

Составитель Н. Цветкова

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиновская

Редактор T. Клюкина

Заказ 569/512 Изд. № 371 Тираж 419 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» массы на ирупную и мелкую фракциями, затем крупную фракцию подвергают химичес. кой обработке, отделяют из нее отработанный реагент и подают íà первую ступень размола, а мелкую фракцию направляют на вторую ступеныразмюла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что крупную фаркцию подвергают об,работке смесью карбоната и сульфита натр ия или гидрооки си .и суль фита натрия, или отработанным щелоком при температуре

40 — 60 С в течение б — 20 мин.

3. Споооб по л. 1, о тля ч а ющи йс я тем, что крупную Фракцию подвергают хим ической обработке совместно,с псходным лигноцеллюлозным материалом или раздельно.

Источники .информации, пр инятые во вн и макие прои экспер пизе:

1. «American Paper Industry», 1973, 55, № 2, р. 21 — 23.

2. Реферативная янформация «Целлюлоза, бумага, картон», 1977, № 6, с. 9 — 11 (прототип).