Способ получения древесной массы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>979553 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.06. 81 (21) 3307029/29-12 сприсоединениемзаявки ¹

)И) М. Кл.з

0 21 В 1/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 071282. Бюллетень ¹ 45 (эЗ) УДК (088. 8) Дата опубликования описания 07.12.82 къс

E.Н. Осминин, A.A. Зуйков, В.В. Горошников

К.A. Хайдуков, А.М. Владимиров и Е.Г. Иван (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский инст ут (71) Заявитель бум аг,и (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частнос-. ти к производству древесной массы из щепы, и может найти применение при изготовлении бумаги ы картона с использованием древесной массы в композиции этих волокнистых материалов °

Известен способ получения древесной массы из щепы термомеханическим способом, при котором предварительно прогретая острым паром щепа подвергается размолу в дисковых-мельницах под давлением пара и температуре 120140 С (1).

Однако этот способ позволяет получить качественную термомеханическую массу только из древесины хвойных пород, в частности из ели. 1ер-. момеханическая масса в этом случае представляет собой смесь длинных волокон и фибрилл, что и обусловливает ее высокую прочность.

Известен также способ получения полуцеллюлозы, когда щепу лиственных пород древесины варят в водном раст- 25 воре аммиака, в который добавляют побочные продукты сульфитцеллюлозного производства: последрожжевую бражку, послеспиртовую барду или концентраты этик продуктов при 170-185оC в 30 течение 20-60 мин. На варку задают

4-10Ъ аммиака и 10-ЗОЪ сухого вещества побочных продуктов сульфитцеллюлозного производства от абсолютно сухой массы щепы. Известный способ позволяет получить полуфабрикат из лиственных пород древесины (2).

Недостатком этого способа является относительно низкий выход целевого продукта (не более 803). Кроме того, использование для обработки древесной щепы побочных продуктов сульфитцеллюлозного производства в сочетании с аммиаком связано с резким уменьшением белизны готового полуфабриката.

Известен способ получения термомеханической массы, включающий пропарку щепы в присутствии бардяного концентрата сульфитспиртового производства при 120-130 С. Бардяной концентрат берут в количестве 3-10% от массы абсолютно сухой щепы (3).

Однако даже в присутствии бардяного концентрата сульфитспиртового производства этот способ не дает возможности перерабатывать в древесную массу щепу лиственных пород древесины. Кроме того, он не обеспечивает

979553 повышение белизны готовой древесной массы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения древесной массы путем пропитки древесной щепы из лиственной древесины гидроокисью S натрия и сульфитсодержащим соединением при повышенной температуре и последующего размола. Согласно этому способу в качестве сульфитсодержащего соединения применяют свежепри-10 готовленный раствор сульфита натрия.

При этом сульфит натрия в сочетании с гидроокисью натрия используют для обработки лигноцеллюлозного материала, когда щепу из лиственной древе- 15 сины, например осины, пропитывают

25-50 мин при 50-90 С. Щелочь взаимодействует с гемицеллюлозами древесины и вызывает набухание. Размягчению подвергается не только срединная 2О пластинка, но и внутренние слои вторичной стенки, что вызывает пластификацию древесины и в конечном счете облегчает разделение древесины на волокна, однако белизна древесной мас- р сы при этом снижается на 4-6 единиц.

Сульфит натрия добавляют к щелочному реагенту для того, чтобы повысить белизну готового продукта за счет сокращения количества окрашивающих древесную массу хромофорных групп. Расход химикатов составляет 23 от абсолютно сухой щепы (4).

Недостатком известного способа является то, что сульфит натрия не вызывает набухания древесины и поэтому не способствует повышению качества готовой древесной массы в части механических свойств, при этом сульфит натрия является дорогостоящим реагентом..

Кроме этого, он не обеспечивает увеличения выхода целевого продукта.

Цель изобретения - повышение качества и выхода целевого продукта и сокращение расхода. химикатов. 45

Поставленная цель достигается тем, что .согласно способу получения древесной массы путем пропитки древесной щепы из лиственной древесины гироокисью натрия и сульфитсодержащим соединением при повышенной температуре и .последующего размола, в качестве сульфитсодержащего соединения используют отработанный щелок от варки сульфитной целлюлозы или последрожжевую бражку, или послеспиртовую барду, или их смеси в количестве 0 57,5% по сухому веществу от массы абсолютно сухой щепы.

Побочные продукты сульфитцеллюлозного производства представляют собой 60 смесь веществ органического и неорганического характера. Химические компоненты, вероятно, можно рассматривать как комплекс стабильных радикалов фенольного и углеводородного типа 65

Эти радикалы, являясь в щелочной среде активными ингибиторами термо1окислительной деструкции компонентов древесины, происходящей в процессе предварительной пропитки щепы, обусловливают повышение выхода целевого продукта.

Проявляя свойства поверхностноактивных веществ, особенно в сочетании с щелочными реагентами, химические компоненты побочных продуктов сульфитцеллюлоэного производства улучшают смачиваемость древесины, Ито способствует более быстрому и лучшему проникновению щелочи в капиллярную структуру древесины и, как следствие, более полному набуханию клеточных стенок древесины. При раэмоле набухшая древесина более легко разделяется на волокна, при этом волокна мало повреждены и эластичны, что отражается.в улучшении механически свойств готового продукта.

Увеличение степени белизны древесной массы, видимо, связано с уменьшением конденсационных процессов лигнина и центров образования хромофоров, которые и определяют белизну. древесной массы.

Способ получения древесной массы осуществляют следующим образом.

Осиновую щепу стандартных размеров подают в пропиточный аппарат, в котором производят обработку ее в течение 25-50 мин при б0-80 С пропиточным раствором, содержащим гидроокись натрия, в количестве 1-2В от массы абсолютно сухой щепы и побочные продукты сульфитцеллюлозного производства: отработанный щелок от варки сульфитной целлюлозы, последрожжевую бражку, послеспиртовую барду или их смеси B количестве 0,5-7,5Ъ по сухому веществу к массе абсолютно сухой щепы.

Возможен вариант, когда в качестве сульфитсодержащего вещества используют концентраты последрожжевой бражки и послеспиртовой барды.

После предварительной пропитки щепы химикатами проводят отделение отработанного пропиточного раствора от щепы. Затем щепа поступает на первую ступень размола. Концентрация массы на первой ступени размола составляет

- 20-30Ъ. После этого волокнистую массу подают на вторую ступень размола при концентрации 12-18%. Массу после размола не сортируют и не очищают.

Качество массы контролируют по следующим показателям: степень помола, фракционный состав, содержание грубо- го волокна, оставшегося на сите с шлицевыми прорезями шириной 0,2 мм.

: Иэ массы изготовляют стандартные отливки весом 75 г/м и определяют их физико-механические показатели.

979553

Способ исследован в лабораторных условиях.

П р и и е р 1. Древесную щепу иэ осины подают в пропиточный аппарат, где ее подвергают обработке химикатами в течение 25 мин при 80 С смесью растворов гидроокиси натрия при расходе 2% и последрожжевой бражки 7,5%.

По истечении указанного времени обработки пропиточный раствор отделяют от щепы и подают ее на размол. Кон- 10 центрация массы на первой ступени размола 30%, на второй 17%. Выход массы 94,2% °

Из массы, прошедшей вторую ступень размола, изготавливают отливки на ла- 15 бораторном листоотливном аппарате и испытывают их на механическую прочность.

Пример 2. Условия обработки щепы и последовательность операций 20 те же, что и в примере 1.

Отличия состоят в следующем. В пропиточный раствор вводят отработанный щелок от варки сульфитной целлюлозы в количестве 0,5% по сухому ве- 25 ществу. Выход массы 93,4%.

Пример 3. Условия обработки щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1.

Отличия состоят в следующем. В 30 пропиточный раствор вводят смесь послеспиртовой барды и последрожжевой бражки в количестве 1% по сухому ве,ществу. Выход массы 93,6%.

Пример 4. Условия обработки щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1.

Отличия состоят в следующем. В пропиточный раствор вводят концентрат послеспиртовой барды и последрожжевой бражки в количестве 3% по сухому веществу. Выход массы 93,0%.

Пример 5. Условия обработки щепы и последовательность операций те же, что и в примере 1.

Отличия состоят в следующем. В пропиточный раствор вводят послеспиртовую барду в количестве 0,7% по сухому веществу. Выход массы 93,8%.

Пример б. Условия обработки щепы и последовательность операций 50 те же, что и в примере 1.

Отличия состоят в следующем. В пропиточный раствор вводят смесь .отработанного щелока от варки сульфитной целлюлозы и послеспиртовои барды в количестве 1,2% по сухому веществу.

Пример 7. Древесную щепу иэ оснны подают в пропиточный аппарат, где она подвергается обработке химио катами в течение 30 мин при 70 С смесью растворов гидроокиси натрия при расходе 1,0% и послеспиртовой барды 4% по сухому веществу. По истечение укаэанного времени обработки пропиточный раствор отделяют от щепы и ее подают на размол. Концентрация массы на первой ступени размола

20%, на второй 13%. Выход массы 95,2%.

Пример 8. Древесную щепу иэ осины подают в пропиточный аппарат, где она подвергается обработке химикатами в течение 50 мин при бО С смесью растворов гидроокиси натрия при расходе 1,5% и последрожжевой бражки 2% по сухому веществу. Концентрация массы на первой ступени размола 25%, на второй 15%. Выход массы 94,4%.

Для сравнения воспроизводят известный способ (3), предусматривающий использование отходов сульфитцеллюлозного производства на стадии пропарки щепы при получении древесной массы (см.пример 9).

Пример 9. Осиновую щепу подаЮт в пропарочный аппарат, где подвергают ее обработке в течение 3 мин при 125 С острым паром в присутствии бардяного концентрата в количестве

3% по сухому веществу. По истечении указанного времени обработки раствор отделяют от щепы и подают на размол.

Концентрация массы на первой ступени размола 30%, на второй 17%. Выход массы 9б%.

Пример 10 (прототип). Осиновую щепу подают в пропиточный аппарат, где подвергают ее обработке в течение 30 мин при 80 С смесью растворов гидроокиси натрия и сульфита натрия при расходе последних 2% от массы абсолютно сухой щепы. По истечении указанного времени обработки пропиточный раствор отделяют от щепы и подают ее на размол. Концентрация массы на первой ступени размола 30%, на второй 18%. Выход массы 92,1% °

Данные примеров 1-10 приведены в таблице.

979553 б

I ь43 Я х х

I 5,343!

С34 с

СЗЪ ! 44Ъ

1

1

1

l o

4А

1 С»

4А Ч4 3 с с с

ОЪ Ch Л а, ССЪ 0 с3

° с

О\ . 0Ъ

4А 4А

1 И ю

I ue

1..

1 1 I ! а х

I ЯХЫЙ

1 44I 4О 3

1сахц

1 о о о а О 0Ъ Ф

СЧ СЧ СЧ о о

° Ф

43Ъ СЧ

СЧ л о о ,м о L0 CO

СЧ СЧ

Ю ь

3»

СЧ

1 (44 ч д!

Х1

И о

О| о!

° 3 О с

3 л

СЧ СЪ

Ю 34 с Ъ с с

О 3» О

М СЧ С Ъ

"Ф с о м м с

СЧ с Ъ ф о с с с б

0Ъ а о с м м 43 с м

О с с34 о б Ф

СЧ о ф с с с сс3 М

СЧ СЧ СЧ о с с

Сс с3

СЧ Л о о с

ССЪ Ф

СЧ СЧ с34 с

1 с Ъ

СЧ

21 х! х! сч о с

0Ъ ОЪ м л

0Ъ ф (Zl с б с л м л 434 сУ 34 о о с с Ф СЧ к3 с Ъ

1 сФ

XI х! а3

1 1 1 с4Р

ego

KQ !33 а4 х

433 О Х

ЦЭ4Х охоо

ume 3; с ъ л4 б с л сЧ л4 Г» с б с м съ СЧ

СЧ СО с с м сЧ л с м б ! СЧ

I

1

0Ъ

1 Ч4

1

I

1

1 о

43 хх

433 3

t". ор

t oo

I us

Ь вЂ” = ——

1 1

l eu

I ае.

4tt с

1 И Х о о о

CO C0 3 о ф

I

1

l !

I о 1 с Ъ I

I

1

I

I о о

СО ф

Ю

СО с х

t 5

1333 1

1 ь

4А М

6Р с 4а

Crt OРХ l! 1

1

1

1 Х

I A 1

1 &4 1

l Ot

1 О 1

1 4O I

1 а

1 О!

1 O l

1 1

1 L 3

1 Ж

1 333 I

|О!

1 сi I ! O l з

t о! х!

WI t OI I

O I 3340 I I DOrZ! а| ЦХО|сь

I Ot t3t t

O I O Х 443 I r»

I й&Х 1

9 I 1

1 I

1 44Ъ 1 х|o сч о о о с с с

Л4 Ф СЧ М

1 I 1 I

4С3 О О с с с с

О 3 М О

1 1

l

I

1 ! о I с 3

СЧ I

1.4 03

Хt с4

Х|46

И

I Ж а|о

Х I 43!

t3I 1 З! 1 I I

Ю с

СЧ 1

I о л !

О CC Л В. 0Ъ

4A M 4A СР l0

О О О О О О О 4 СЪ с с с с с с с 1!

t»3 СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ Л Л

Л СЧ М CP IA 40

° 4

° 0 1

4А

1

I о 1

CO 1 м I

СЧ

I.3 с

CO 1 сЧ I

СЧ I б м !

»3 с

СЧ I

СЧ 1

° 3 с

ССЪ t

3 I

1

10 I с м I

I

1 о 1

4С3 !

10

979553

Составитель О. Маслаченко

Редактор А. Химчук Техред A.Áàáéíåö Корректор А, Ференц

Заказ 9294/12 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из анализа данных таблицы видно, что предлагаемый способ в сравнении с прототипом позволяет улучшить физико-механические показатели готовой древесной массы при некотором увеличении выхода целевого продукта. Ис- 5 ключается расход дорогостоящих свежих химикатов, таких как сульфит натрия при некотором увеличении белизны готовой древесной массы, при этом создаются условия снижения расхода ще- 10 лочи.

Способ обеспечивает охрану окружающей среды, поскольку из процесса исключены серосодержащие химикаты, а побочные продукты сульфитцеллюлозно- f5

ro производства нетоксичны и дешевы.

Как видно из таблицы, использование побочных продуктов сульфитцеллюлозного производства на стадии пропарки щепы при получении термомехани- о ческой массы из лиственной древесины не обеспечивает высоких показателей готовой массе при заметном сниже-, нии ее белизны.

Формула изобретения 25

Способ получения древесной массы путем пропитки древесной щепы из лиственной древесины гидроокисью натрия и сульфитсодержащим соединением при повышенной температуре и последующего размола, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества и выхода целевого продукта и сокращения расхода химикатов, в качестве сульфитсодержащего соединения используют отработанный щелок от варки сульфитной целлюлозы или последрожжевую бражку, или послеспиртовую барду, или их смеси в количестве 0,5-7,5Ъ по сухому веществу от массы абсолютно сухой щепы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швеции 9 382303 кл. D 21 В 1/30, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 660044888866, кл. 0 21 С 3/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 647381, кл. D 21 В 1/16, 1977.

4. Сборник трудов ЦНИИБа. М., 1980, Р 19, с. 21-26 (прототип).