ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Бумага из "Химия коллоидных и аморфных веществ" Древесина состоит главным образом из целлюлозных волокон, связанных лигнином. Древесина различных пород деревьев отличается как по длине волокон, так и по природе лигнина, окружающего волокна. Длина волокон древесины меньше длины волокон в текстильной промышленности. Средняя длина волокон хвойных (ели, сосны и пр.) около 3,8 мм, а лиственных деревьев (тополя, клена и пр.) — около 1,5 мм. [c.337] Древесина большинства деревьев содержит около 60% целлюлозы. Из табл. 1 видно, что древесины различных пород деревьев, например хвойных, по своему составу весьма сходны. Главное различие обнаруживается во второстепенных составных частях, экстрагируемых эфиром (преимущественно терпены) или спиртобензолом (смолы). [c.337] Он может быть связан с глюкопиранозными остатками. [c.338] Наличие кетонных групп менее вероятно, хотя лигнин легко соединяется с сернистой кислотой. Лигнин не поддается действию других кислот, кроме сернистой, но хорошо растворяется в горячей разбавленной щелочи с образованием солей растворенных кислот. Эти свойства используются нри растворении лигнина древесины для отделения волокон целлюлозы, отличающейся гораздо большей инертностью. Получающийся продукт называется химической древесной массой (см. сноску на стр. 345). [c.338] При любом процессе кора мешает, и ее нужно удалить. Это лучше всего достигается трением поливаемых водой дютровых поленьев дерева, помещенных в большие вращающиеся стальные барабаны. Более крупные бревна сначала раскалываются, затем поленья подводятся к резакам, в которых конец куска прижимается под углом в 45° к ножам, смонтированным на диске, вращающемся с большой скоростью. Одинаковый размер стружек, которые обычно имеют от 1,25 до 2,5 сд длины и от 0,3 до 0,15 в поперечнике, достигается просеиванием. Более мелкие стружки используются как топливо. [c.339] С точки зрения масштаба производства сульфитный процесс является наиболее важным методом получения целлюлозы из древесины. Для производства применяются малосмолистые хвойные породы, например ель, пихта . [c.340] Процесс состоит в воздействии на щепу дерева сернистой кислоты, растворяющей лигнин. Вероятно, при этом сернистая кислота присоединяется к ненасыщенным связям, образуя сульфоновую кислоту. Ввиду того, что при применяемых температурах сильные кислоты, такие как серная (обязательно образующаяся при окислении) и сульфоновые кислоты, полученные при реакции, могут повредить волокна вследствие гидролиза, оказывается необходимым устранить влияние этих кислот. Это достигается с помощью некоторого количества бисульфита (кальция или магния), который своим буферным действием препятствует чрезмерному понижению величины pH. Повидимому, металлы также удерживают в растворе кислые продукты распада. В производственной практике растворы, употребляемые для варки, варочные щелока , содержат бисульфиты кальция и магния в таком количестве, что поддерживается содержание около 1% связанной 80г и от 4 до 6% свободной ЗОа . На тонну древесины требуется около 40 кг окиси кальция и от 110 до 120 кг 80а. Избыток регенерируется (см. ниже). [c.340] Скорость реакции зависит от температуры и концентрации сернистой кислоты. Температура регулируется подачей пара, концентрация же кислоты регулируется давлением, соответствующим данной температуре, что достигается выдуванием избытка газов, главным образом ЗОа, и сопровождается уносом некоторого количества жидкости. Это позволяет регулировать температуру и концентрацию кислоты соответственно требуемой скорости реакции . [c.340] Схема 1. Схема хода сульфитного процесса. [c.341] Схема 2. Схема хода содового процесса. [c.343] Сульфатный процесс, являющийся видоизменением содового процесса, применим для обработки любых видов древесины, но главным образом применяется для длинноволокнистых хвойных пород и особенно удобен для обработки древесины с большим содержанием смол, как, например, у южных сосен. При соответствующем контроле получается нежная, длинноволокнистая древесная масса большой прочности, но содержащая значительное количество коричневого красящего вещества, не поддающегося отбеливанию. Из такой массы вырабатывают оберточную бумагу особой прочности, обычно называемую крафт-бумагой. [c.344] Реактивным веществом, присутствующим в большом количестве в жидкостях крафт-процесса, является едкий натр, но его действие смягчается и видоизменяется введением значительного количества сернистого натрия. Это относительно слабощелочное вещество увеличивает общую стехнометрическую щелочность раствора без значительного увеличения его активности и без риска повредить волокно. Наличие сульфида позволяет несколько увеличить температуру варки, уменьшить время ее и оказывать более мягкое воздействие на целлюлозу. Действие сернистого натрия, конечно, не ограничивается буферным действием. Его присутствие вызывает образование меркаптанов и органических сернистых соединений. Более того, его применение создает условия для лучшего растворения нецеллхрлозных составных частей древесины, чем это достигается в содовом процессе в случае того же сырья. С другой стороны, варочное действие сульфида и каустической соды равноценно, поэтому сумма обоих компонентов, выраженных в соответствующих эквивалентах, например в виде Na20, определяется в варочных жидкостях как активная щелочь . Слишком большое содержание сернистого натрия по отношению к каустической соде не дает преимущества. Это отношение (если обе составные части выражены в эквивалентах) называется сульфидностью и обычно поддерживается примерно в 25—30%. Практически сернистый натрий содержит, примерно, одинаковое количество углекислого натрия, который, повидимому, относительно инертен. [c.344] Водный раствор плава, называемый зеленым щелоком, каусти-цируется в белый щелок , как в содовом процессе. Так как потери серы как приварке, так и прокаливании превосходят потери соды, атомное отношение натрия к сере в рабочей жидкости равно примерно били 8 1, в то время как это отношение в молекуле сернокислого натрия составляет 2 1. [c.345] ПОМОЩИ раствора гипохлорита. В так называемом одноступенчатом отбеливании обычно применяется соль кальция — хлорная известь. pH такого раствора гипохлорита кальция, сначала равное 11—12, в присутствии древесной массы постепенно падает, но оно не должно быть ниже 8. [c.346] Красящие вещества, оставшиеся в древесной массе, действуют подобно лигнину в том отношении, что они соединяются с хлором при малой величине pH, превращаясь в щелочнорастворимые производные. Если раствор достаточно кислый, деградация волокон, происходящая вследствие образования оксицеллюлозы, становится незначительной (стр. 163). Такая обработка, даже если после хлорирования производится щелочная промывка, относительно мало ослабляет окраску, но последующая обработка раствором гипохлорита кальция при pH больше 8 может вызвать полное обесцвечивание. Это является основанием для так называемой двухступенчатой отбелки. Первоначальная обработка производится при помощи хлора, который благодаря взаимодействию с водой образует хлорноватистую и соляную кислоты, причем значение pH может понизиться до 2. Растворимость в щелочах загрязнений при абсорбции ими хлора во время первичной обработки приводит к значительной экономии в общем потреблении хлора, необходимого для отбелки (от 20 до 40%). Этот технический прием позволяет обрабатывать волокна, полученные даже в крафт-процессе, до сих пор рассматривавшиеся как не поддающиеся отбеливанию в производственных условиях. Если лигнип-ноз вещество содержится в большом количестве, желательно повторное хлорирование с последующей обработкой разбавленной щелочью перед окончательной отбелкой. [c.346] Необходимо освобождаться от остатков гипохлорита. Это иногда осуществляется при помощи антихлора , в качестве которого применяются, например, сернистый натрий или тиосульфат натрия. Но обычно предпочитают применять тщательную отмывку. Если величина pH во время процесса правильно регулируется, время и температура обработки поддерживаются в допустимых пределах, а продукты реакции своевременно удаляются, то деградация волокон нри отбелке оказывается незначительной. Вследствие этого механическая прочность бумаги, сделанной из такой массы, не нарушается. [c.346] Механической прочности соответствуют также масло и водонепроницаемость. [c.347] НИЯ растворителя, вызывающего набухание первоначальной, еще не мацерированной целлюлозы, и в инертных жидкостях, не вызывающих набухания, никакого фибриллирования не наблюдается. [c.348] Разбавленные суспензии целлюлозных волокон в воде можно профильтровать через ткань или сито, причем слой отфильтрованных волокон по высыхании образует бумагу. Если прп протекании воды подвергать волокна резкому колебательному движению в направлении, параллельном поверхности сита, волокна лучше перепутываются (свойлачиваются), и лист становится прочнее. В предыдущие столетия при производстве бумаги эта операция совершалась вручную, но в настоящее время она механизирована. [c.348] Вернуться к основной статье