SU934913A3

SU934913A3 - Способ получени отбеленной древесной массы

Info

Publication number: SU934913A3
Application number: SU762363462A
Authority: SU
Inventors: Эрик Хеек Ян
Original assignee: Электрокемиска Актиеболагет (Фирма)
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1982-06-07

Description

Изобретение относится к способам получения древесной массы, имеющей высокую прочность и степень белизны, и предназначено для использования при изготовлении полуфабрикатов.

Известен способ получения отбеленной древесной массы, включающий двухстадийную обработку лигноцеллюлозного материала, первую стадию которой осуществляют размягчением раствором едкого натрия и перекисью водорода, а вторую отбеливанием перекисью водорода.

На первой стадии перекись водоро- 15 да используют при ее расходе 75% от общего количества, а на второй берут остальное количество перекиси водорода, при этом pH на каждой стадии специально не устанавливался £Ί ].

Однако такой способ не обеспечивает получаемой древесной массе достаточно высокой белизны и прочности. Последнее в свою очередь не позволяет изготовить из древесной массы бул 25 магу и картон с высокими прочностными показателями.

Цель изобретения - повышение прочности и белизны древесной массы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения отбеленной древесной массы, включающем двухста-. дийную обработку лигноцеллюлозного материала, первую стадию которой осу10 ществляют размягчением материала раствором едкого натра и перекисью водорода, а вторую отбеливанием перекисью водорода, обработку на первой стадии проводят при pH 11,0 - 13,5 и расходе перекиси водорода 10-30. мас.% от общего ее количества, а вторую стадию осуществляют при pH 8,5 ~ 11,0 остальным количеством перекиси водорода.

При этом найдено, что даже небольшого количества перекиси водорода достаточно для того, чтобы воспрепятствовать или, во всяком случае, резко уменьшить потемнение волокнистой массы при указанных значениях pH.

Размягчение на первой стадии при помощи щелочи дает прочную волокнистую массу, но без стадии размягчения волокна разрываются и волокнистая масса становится непрочной. Если в щелочь добавить небольшое количество перекиси водорода, потемнение волокнистой массы можно предотвратить, чем облегчается последующая стадия отбеливания при низких значениях pH. ю

Определяющим при этом является не тот факт, что поступающая перекись лучше используется, если общий ее расход разделить на несколько стадий, а то, что на предварительной стадии is обработки можно использовать относи.тельно небольшое количество перекиси. Наилучшие результаты имеют место при расходе перекиси, составляющем 10 30% от общего ее количества, причем 20 найдено, что нет необходимости расходовать на этой стадии 75% общего количества перекиси, как в известном способе .·

Предварительная обработка перекисью (.на первой стадии ) проводится в момент, когда несколько снижается значение pH, что дает возможность осуществить нормальную реакцию отбеливания и, следовательно, целесообразно расположить колонну дл^ отбеливания непосредственно после рафинера для окончательного отбеливания волокнистой массы. Необходимое снижение значения pH от значения, необходимого^ на стадии размягчения, до pH, необходимого для отбеливания, можно достичь, контролируя время и температуру первой стадии обработки с тем, чтобы на стадии отбеливания получить ис- ₄₀комое значение для величины pH. Можно уменьшить величину pH, если это необходимо, добавляя в массу кислоту, например, сульфитный раствор, серную кислоту или кислую белую воду, обра- _<5зующуюся на стадии роспуска на волокна. Для того,чтобы достичь эффективного перемешивания отбеливающих агентов, их можно вводить перед рафинером, так как последний в этом случае действует как эффективный смеситель. ⁵⁰

Ввиду того, что расход перекиси на стадии предварительной обработки сравнительно небольшой, очень часто остаточная перекись от стадии отбеливания направляется на стадию предвари- ⁵⁵тельной обработки и этого количества вполне достаточно для ведения последней. Причина, в результате которой на стадию предварительной обработки ι требуется такое небольшое количество перекиси водорода, видимо, связана с тем, что выделяющиеся в результате 5 первой стадии обработки карбогидратные кислоты, а если имеется рецикл, то в результате отбеливания действуют как агенты комплексного или хелатного соединения для тяжелых металлов, имеющихся в древесине, и тем самым стабилизируют перекись. Рециркуляция отработанного щелока на стадии отбеливания на первую стадию обработки также значительно снижает общее количество выделяющегося кислорода, что в конечном счете приводит к экономии сырья.

В процессе первой стадии обработки дополнительно могут быть введены в перекись водорода нитролотриуксусная кислота, этилендиаминтетрауксусная кислота, диэтилентриаминопентауксусная кислота или триполифосфаты.

Вторую стадию обработки осуществля 25 ют при помощи известных установок, на пример, рафинера и/или колонны для отбеливания.

Возможность отдельно проводить контроль расходов щелочи и перекиси водорода позволяет поддерживать все условия реакций на оптимальном уровне.

В таблице представлены результаты опытов по осуществлению предлагаемого способа проведенных с использованием одинакового исходного сырья при других переменных факторах.

В опытах 1-10 импользуют древесину ели, а в опытах 11 - 14 древесину твердых пород. Опыты 1,2,5,7,13 и 14 представляют собой сравнительные, иллюстрирующие известные способы (опыт 7 - прототип), а остальные опыты осуществляют предлагаемый способ.

Во всех опытах и^эпу, имеющую размеры 25*3*3 мм, помещают в стальной сосуд, из которого предварительно откачивают воздух. Химикаты вместе с водой впрыскивают в древесину, после чего в сосуде создается избыточное давление величиной 6 бар. Время пропитывания равно 1 ч, а температура пропитывания 45°С. Во всех случаях при загрузке щелочи вводится жидкое стекло с плотностью 41° Be ( градус Бомэ ) в количестве, составляющем 4,5% от массы абсолютно сухой древесины.

После проведения первой стадии щепу подают на роспуск волокон до сте пени помола, равного 100, согласно стандарту Канады, который проводят в лабораторном дефибраторе.

Стадию отбеливания проводят таким образом, что дополнительные химические вещества частично добавляются в дефибратор в течение стадии роспуска на волокна, и частично отдельно после стадии распуска на волокна. Концентрация волокнистой массы на стадии от- 10 беливания составляет 15% как при отбеливании в дефибраторе, так и в случае проведения отдельной стадии отбеливания. На отдельной стадии отбеливания после стадии роспуска на воп 15 локна время пребывания составляет 2 ч, температура 70°С. Когда проводится отбеливание как в дефибраторе, так и в рафинере волокнистая масса сохраняется при 70°С после стадии роспус- 20 ка на волокна, так что общее время составляет 2ч.

Помимо условий проведения сравнительных опытов, в таблице представлены показатели прочности и белизны бу-25

934913 6 маги, изготовленной с использованием древесной массы, полученной по предлагаемому способу. В зависимости от типа древесины и необходимого типа 5 волокнистой массы расход химических веществ может меняться в широких пределах. Кроме того, в таблице показано изменение белизны при различных расходах отбеливающих агентов.

Величины прочности приведены для ^образцов, полученных в лабораторных условиях, и характеризуют значительное улучшение свойств прочности.

Полученные данные указывают на существенное увеличение белизны. Из результатов примеров θ и 9 следует, что все потребности в перекиси водорода на стадии размягчения полностью покрываются за счет остаточной перекиси в отработанном щелоке, образующемся на стадии отбеливания. Как видно из таблицы, (опыт 11) предлагаемый способ распространяется.также на дрег весную массу с использованием термической обработки (на первой стадии).

Опыт	Предварительная обработка, в %	Роспуск на волокна, в %	Отбеливание, в %	Количество бумаги
NaCH	Н_го_а	NaCll	Λ9<ί	ί^αι-	^Ηι^οι	Белизна, % SCAN	Индекс разрыва	Обрыв, длина, км
1	1,0	4,3			-	-	75,1 •	34	1,57
2	1,0	-	-		0,1^f/	4,3	74,3	35	1,56
3	1,0	1,0	-	-	0,2^+Λ	3,3	76,2	35	1,61
4	4,5	4,5	-	- ·	-	-	72,9	38	3,2
5	4,5	. -	-	-	-	4,5	69,8	40	3.1
6	4,5	1,0	-	-	-	3,5	74,2	41	3,1
7	4,5	3,5	-	-	-	1,0	72,3	. 40	3,1
8	4,5	0,8°		-		3,7	74,1	41 ' о	3,0
'9	4,5	0,8⁺⁺	-	3,7	-	-	74,0	40	3,2
10	-	-	4,5	Ϊ,Ο	-	3,5	73,5	35	2,9
11		11⁺	1,0	1,1	-	2,5	81,5	-	*
12	2,0	1,0	-	*	-	2,5	83,1	-	-

Опыт	Предваритель- ная обработка, в %	Роспуск на волокна, в %	Отбеливание, в %	Количество бумаги *> <
NaCH		NaCH		NaCH	^НА	Белизна, SCAN	Индекс разрыва	Обрыв, длина, км

В 2,0	-	-	-	4,5	78,0	-
14 2,0 4,5	♦	-	-	-	78,0	’ -	-

♦ - используется для получения требуемого значения для величины pH на стадии отбеливания.

♦ ♦ - рециркулированная остаточная перекись из примера 6.

♦♦♦- предварительная обработка при 110°С и расходе SO составлякйцем, 0,5^; время около 5 мин. . „

Индекс разрыва представляет собой выражение

100х сопротивление раздиран но масса бумаги .

Claims

3 Разм гчение на первой стадии ПОМОЩИ щелочи дает прочную волокнистую массу, но без стадии разм гчени волокна разрываютс и волокниста мас са становитс непрочной. Если в щелочь добавить небольшое количество перекиси водорода, потемнение волокнистой массы можно предотвратить, чем облегчаетс последующа стади отбеливани при низких значени х рН. Определ ющим при этом вл етс не тот факт, что поступающа перекис лучше используетс , если общий ее ра ход разделить на несколько стадий, а то, что на предварительной стадии обработки можно использовать относи ,тельно небольшое количество перекиси Наилучшие результаты имеют место при расходе перекиси, составл ющем 10 30% от общего ее количества, причем найдено, что нет необходимости расхо довать на этой стадии 75% общего количества перекиси, как в известном способе.. Предварительна обработка перекиСЬЮ (на первой стадии )проводитс в момент, когда несколько снижаетс значение рН, что дает возможность осуществить нормальную реакцию отбеливани и, следовательно, целесообразно расположить колонну дл5§ отбеливани непосредственно после рафинера дл окончательного отбеливани волокнистой массы. Необходимое снижение значени рН от значени , необходимого на стадии разм гчени , до рН, необходимого дл отбеливани , можно достичь , контролиру врем и температуру первой стадии обработки с тем, что бы на стации отбеливани получить искомое значение дл величины рН. Можно уменьшить величину рН, если это необходимо, добавл в массу кислоту например, сульфитный раствор, серную кислоту или кислую белую воду, образующуюс на стадии роспуска на волокна .Дл того,чтобы достичь эффективного пер ;мещивани отбеливающих агентов их можТно вводить перед рафинером, так как последний в этом случае действует как эффективный смеситель. Ввиду того, что расход перекиси на стадии предварительной обработки срав нительно небольшой, очень часто остаточна перекись от стадии отбеливани направл етс на стадию предвари тельной обработки и этого количества вполне достаточно дл ведени послед ней. Причина, в результате котдрой 93 9134 прина стадию предварительной обработки i требуетс такое небольшое количество перекиси водорода, видимо, св зана с тем, что выдел ющиес в результате первой стадии обработки карбогидратные кислоты, а если имеетс рецикл, то в результате отбеливани действуют как агенты комплексного или хелатного соединени дл т желых металлов, имеющихс в древесине, и тем самым стабилизируют перекись. Рециркул ци отработанного щелока на стадии отбеливани на первую стадию обработки также значительно снижает общее количество выдел ющегос кислорода, что в конечном счете приводит к экономии сырь . В процессе первой стадии обработки дополнительно могут быть введены в перекись водорода нитролотриуксусна кислота, этилендиаминтетрауксусна кислота, диэтилентриаминопентауксусна кислота или триполифосфаты. Вторую стадию обработки осуществл ют при помощи известных установок, например , рафинера и/или колонны дл отбеливани . Возможность отдельно проводить контроль расходов щелочи и перекиси водорода позвол ет поддерживать все услови реакций на оптимальном уровне . В таблице представлены результаты опытов по осуществлению предлагаемого способа проведенных с использованием одинакового исходного сырь при других переменных факторах. В опытах 1-10 импользуют древесину ели, а в опытах 11 - 1 древесину : твердых пород. Опыты 1,2,5,7,13 и k представл ют собой сравнительные, иллострирующие известные способы (опыт 7 прототип), а остальные опыты осуществл ют предлагаемый способ. Во всех опытах , имеющую размеры 25 3 3 мм, помещают в стальной сосуд, из которого предварительно откачивают воздух. Химикаты вместе с водай впрыскивают в древесину, после чего в сосуде создаетс избыточное давление величиной 6 бар. Врем пропитывани равно 1 ч, а температура пропитывани 45°С. Во всех случа х при загрузке щелочи вводитс жидкое стекло с плотностью k1° Be ( градус Бомэ ) в количестве, составл ющем ,5% от массы абсолютно сухой древесины. После проведени первой стадии щепу подают на роспуск волокон до степени помола, равного 100, согласно стандарту Канады, который провод т в лабораторном дефибраторе. Стадию отбеливани провод т таким Образом, что дополнительные химические вещества частично добавл ютс вдефибр тор в течение стадии роспуска на волокна , и частично отдельно после ста дии распуска на волокна. Концентраци волокнистой массы на стадии отбеливани составл ет 15 как при отбеливании в дефибраторе, так и в слу чае проведени отдельной стадии отбеливани . На отдельной стадии отбеливани после стадии роспуска на во-локна врем пребывани составл ет 2 ч температура . Когда проводитс отбеливание как в дефибраторе, так и в рафинере волокниста масса сохра н етс при после стадии роспусKS на волокна, так что общее врем составл ет 2ч. Помимо условий проведени сравнительных опытов, в таблице представле ны показатели прочности и белизны бу 6 маги, изготовленной с использованием древесной массы, полученной по предлагаемому способу. В зависимости от типа древесины и необходимого типа волокнистой массы расход химических веществ может мен тьс в широких пределах . Кроме того, в таблице показано изменение белизны при различных расходах отбеливающих агентов. Величинь прочности приведены дл юбразцов, полученных в лабораторных услови х, VI характеризуют значительное улучшение свойств прочности. Полученные данные указывают на существенное увеличение белизны. Из результатов примеров 8 и 9 следует, что все потребности в перекиси водорода на стадии разм гчени полностью покрываютс за счет остаточной перекиси в отработанном щелоке, образующемс на стадии отбеливани . Как видно из таблицы, (опыт П) предлагаемый способ распростран етс .также на древесную массу с использованием термической обработки (на первой стадии). - используетс дл получени требуемого отбеливани . рециркулироаанна остаточна перекись - предварительна обработка при и врем около 5 мин. . Индекс разрыва представл ет собой выражение 100 X сопротивление раздиранма масса бумаги Формула изобретени Способ получени отбеленной древес ной массы, включающий даухстадийную обработку .лигноцеллюлозного материала , на первой стадии которой осуществ л ют : разм гчение материала раствором едкого натра и/перекисью водо)ода; а на второй - отбеливанием перекисью водорода, отличающийс тем, что, с целью повышени прочности и белизны древесной массь), обработ значени дл величины рН на стадии из примера б. расходе S0l, состаал кЯцем. 0,5%; . « . ., ку на первой стадии привод т при рН 11,Q - 13,5 и расходе перекиси водорода 10-30 масД от общего ее количества , а на второй стадии - при рН 8,5 - 11,0 остальным количеством перекиси водорода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Pulpand Paper Magazine of Canada, vol. 73, 1972, № 7, P. 80 85 .