Способ приготовления пульпы из древесной щепы

п 1 454752 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ Союз СоветскихСоциакистицескихРеспублик 1 с 1/(51) М. К 23) Заявлено 21.02,72 (21) 1751749/29-33 32) Приоритет 22.02.71 (31) 117722 33) СШАОпубликовано 25.12.74, Бюллетень47Дата опубликования описания 31.01.75 Государственный комитеСовета Министров СССРпо делам изооретаннйв открытий 3) УДК 676.022(088,8) Автор изобретения ИностранецДэвид фри) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПУЛЬПЫ ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЩЕПЪ2 целью повыия ее каче- лектронами(61) Зависимый от патент Изобретение относится к способу приготовления пульпы из древесной щепы,Известен способ приготовления пульпы из древесной щепы путем облучения щепы у-лучами с последующей варкой известным методом. Однако в таком способе облучение щепы у-лучами отрицательно влияет на выход пульпы.По предлагаемому способу, сшения выхода пульпы и улучшенства, древесную щепу облучают эв количестве (1,0 Мрад.Если древесину подвергают облучению электронами высокой энергии (с энергией в несколько сот тысяч вольт) в известных границах доз, то пульпа, приготовленная путем варки из этой древесины, обладает лучшими показателями 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 электронный луч разбивает молекулы из длинных цепочек на цепочки меньшей длины и в то же время устанавливает поперечные связи между фрагментами молекул из длинных цепочек и другими молекулами, входящими в состав древесины, и образует молекулы, своиства которых отличаются от свойств молекул необлученного материала.Вновь образованные комплексы характеризуются свойствами, обеспечивающими более 5 легкое дефибрирование и в условиях контролируемого процесса не уменьшают лучших свойств физической прочности полученной пульпы. В пульпе может допускаться более высокое содержание лигнина, без какого-либо 10 серьезного вредного влияния, благодаря чемуувеличивается выход пульпы, Во многих случаях лучшие свойства физической прочности пульпы, полученноп с повышенным содержанием лигнина, улучшаются или сохраняются.15 В этих условиях было бы естественно ожидать, что указанные свойства будут ухудшаться,Пульпа, полученная из облученной древесины, отличается бумагоделательными свой ствами более широкими. чем пульпа, полученная из необлученной древесины. Так, по сравнению с пульпами, полученными из древесины, облученной повышенными дозами облучения, степень размола пульп уменьшается. Это указывает на то, что дефибрирование гораздо легче проводить с облученным продуктом древесной пульпы, чем с необлученным, а также па то, что дефибрирование происходит темлегче, чем выше доза облучения. В процессе приготовления ульи ы это свойство может быть использовано для получения пульп известного качества при затрате гораздо меньшего количества времени путем приготовления пульпы из облучсшой древесной щепы. Чем меньше время варки, тем большая концентрация лигпипя Остается в пульпе. Поссольку лигнин в своем модпфшированном виде пс вреден, Он мокс)с Вяг):с 51 В пу;ьпе, ЧТО ПОВы шает ее выход. 111 о-видимоу, модифицирование лигнипа делает его более стойким к воздействию и;слочей и растворитслсп. Таким Об разом, желательно уменьшать концентрацию щелочи при получении пульпы из облученной древесины. Применение щелочи в обычных количествах только повышает растворимость излишних количеств гидратов углерода, ослабляя тем самым конечный продукт и уменьшая выход. Когда пульпу приготовляют механическим путем, модификация облученной древесины придает сй способность к дефибрированию с меньшей затратой энергии.Оптимальная доза облучения для улучшения пульпообрязуощи свойств древссины и для западного гсмлокя равна - 0,5 Мрад, причем выход химической пульпы мокет быть увеличен; при этом сохраняотея лучшие прочностные свойства 1 ульпы и получаемых из нес продуктов. При дозе )0,5 Мрад выход химической пульпы и такке прочностные характеристики, как прочность на разрыв и сопротиВление продяВл 1 вяни 0, начинают падать что особснно заметно в псотбелеппыимических пульпах с высоким числом Каппа), Это понижение в химической пульпе вызвано модификацией фракции гидрата углерода, делающей ее, по меньшей мере, частично растворимой. Причины поникения прочности при дозах ) 0,5 Мрад окончательно не выяснены: возможно, опи заклочяОтея в разрыве структуры целлолозы. Энергия облучения и толщина дрсвссипь долкпы быть таковы, чтобы через древесину проодила энергия, достаточная для полчспия желательных 5 зенеп 1.П р и м е р 1. Каждый кряж из деревьев западного гемлока (Цуга гетерофа,гла) возрастом -20 - 35 лет разрезают радиальной пилой на полуд;оймовые куски под углом 40 к волокнам. Затем куски рвецепляют под углом 40 лабораторной щеповой машиной на куски толщиной 2 - 4 мм. Полученные карточки вручную расщепляот на куски шириной 12,7 - 25,4 мм, причем сучки, смятую древесину и раздавленную щепу выбраковыва)от и удаляют. Затем щепу перемешивают и сушат на воз духе в камере с постоянной температурой и влажностью в течение 4 дней перед обработкой. Описанная процедура должна следовать возмоко скорее после проц дуры шдготовки древесины.Приготовлспну)о таким образом древеснующепу бомбардируют электронами, пропуская ее на конвейерной ленте под электронным лучом с анодным потенциалом 500 кв и током20 ма. 1 Цепу на конвейере поворачивают и пропускают через луч до достикения существенно равной экспозиции противополокных сторон щепы и при количестве облучения, ука занном пис, Н 1 ичсм 5 екоторое количсстВОщепы обрабатывают бомбардировкой электронами дозой 0,20 Мрад, некоторое количество - дозой 0,50 Мрад и некоторое количество - дозой 1,0 Мрад. После облучения ще пу варят в )5 икроавтоклаве при следующихкрафт-варочных условиях;сильная щелочь (при печнойсушке древесины), % 17сернистость, % 22,6 15 отношение кидкости к древесинемаксимальная варочпая температура, С 167,7время до максимальной тем 20 псратуры, минвремя при максимальной температуре, мин 180общее время варки, мин 240 максимальное давление в тсплообменнике 100 ЬР 1В этих же условиях приготовляют пульпу изнеоблученной щепы. После этого пульпы различных варов подвергают в отдельности обработке в мельницах РГ при 444 об/г, Испыта ния на степень размола были проведены наэтих пульпах в соответствии со стандартом Таппи Т 227-М. Отливки для физических испытаний были приготовлены в соответствии с условиями, указанными в стандарте Таппи 35 Т 205-М. Результаты испытаний приведеныВ тяол. 6,6: 1 60 25 Та бл ица 1 Процедуратеста Таппи Показатели 40 Т 236 - 60 Т 403 - 63 Т 404 - бб Т 231 - 60 Число КаппаКоэффициент нроцавливанияСопротивление разрывуРазрывная длина при закручивании45 от нуля (О-закрут, прочность)Разрывный коэффициент Т 220 - 60 Результаты экспериментов, полученные приприготовлении пульп, представлены в табл. 2.Они указывают на то, что щепа, сваренная в одинаковых условиях, показывает увеличение содержания лигнипа (как показало число Каппа), уменьшение степени размола, сравнимый выход и существенно сравнимые проч постные свойства с повышением дозы облучения.При необлученных древесных пульпах, когда число Каппа увеличивается, обычно степень размола увеличивается, а прочностные свойства - значительно ухудшаются.П р и м е р 2, Древесную щепу из гемлокаприготовляют аналогично примеру 1, После облучения различных порций щепы дозами 0,20, 0,50, 1,0 Мрад и при других условиях (см, 65 пример 1) эта, а также необлученная щепа быДоза облучения,Мрад Общийвыход,о,Коэффициент про- давливания О-закрут. прочность Степень размола Число Каппа Прочность на разрыв 00,20,51,0 105 97 84 76 504 481 450 318 9 б 102 134 54,4 53,4 54,5 54,0 95 94 83 86 19,100 19,600 19,200 18,100 11,650 11,030 10,280 10,200 17,025 5,2: 1 176,6 90 Разрывный коэффициентКоличествооблучения,Мрад Коэффициент про- давливания Число Каппа Степень размола О-з акру т. прочность Прочность на разрыв 0 0 0,20 0,50 1,0 1,0 435 404 384 299 196 157 95 82 84 102 103 103 44 38 34 44 41 38 124 122 102 91 81 82 19440 18070 17830 18140 17990 18600 10650 9810 9590 11610 11990 12320 Таблица 4 Необлученнаяконтрольнаяпульпа причисле Каппа60 Необлученнаяконтрольнаяпульпа причисле Каппа90 Облученная пульпа при числе Каппа 90 (0,50 Мрад 16049212218,80010,40011,5 485989318,68010,64014,1 ли сварены в одном и том же микроавтоклаве (см, пример 1) при следующих крафт-варочпых условиях, при изменении времени и температуры, направленном к получению постоян ного числа Каппа: сильная;целочь (для древесины печной сушки), % сернистость, %отношение жидкости к древесинемаксимальная варочная температура, Свремя до максимальной температуры, мин П р и м е р 3. Древесная щепа из гемлока была приготовлена аналогично примеру 1, После облучения порции щепы при 0,50 Мрад при условиях, аналогичных примеру 1, эта, а также необлученная щепа были сварены в одном и том же микроавтоклаве (см. пример 1) при следующих условиях:сернистость, % 29 отношение лигнина к древесине 5,2: 1максимальная варочная температура, С 176,6 Сильная щелочьОбщий полученный выход пульпы послеодной очисткиПрочностные свойства:степень размола при 444 об/гкоэффициент продавливанияразрывный коэффициентО-закрут, прочностьпрочность Б. Е. (м)яркость при 457 ти время при максимальной температуре, мин 90 - 150общее время варки, мин 80 - 240 максимальное давление тепло 5 обменника 100 РЬ 1.Необлученная щепа, приготовленная описанным путем, также была сварена в этих же условиях. Результаты экспериментов, полученные при приготовлении крафт-пульп и пред ставленные в табл. 3, указывают на то, чтопри постоянном числе Каппа пульпа, полученная из облученной древесины, имеет бумагоделательные свойства, значите:чьно превосходящие свойства пульпы, полученной из необ лученной древесины.Таблица 3 время до максимальной температуры, мин 90время при максимальной температуре, мин 150 20 общее время варки, мин 240максимальное давление теплообменника 100 РЬ 1сильная щелочь (см. табл. 2) Пульпы были подвергнуты испытаниям ана логично примеру 1. Результаты испытанийпр и веден ы в табл. 4.454752 Составитель В. Безбородова Техред Т. Миронова Корректор Т. Хворова Редактор А. Батыгин Заказ 10,18 Изд. М 217 Тираж 456 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2 Результаты примера 2 показывают, что уменьшение сильной щелочи с 14 до 13/о (-7%) дает увеличение выхода получаемой пульпы на 44,2 - 47,9% при сравнимом качестве пульпы. С другой стороны, когда необлученная щепа варится в присутствии 13% сильной щелочи, при приготовлении пульпы с тем же содержанием лигнина, какое имеет пульпа из облучепной древесины, она дает уменьшение выхода на 3,7% при значительном ухудшенин таких свойств, как степень размола,яркость и коэффициент продавливания. Предмет изобретения 5 Способ приготовления пульпы из древеснойщепы путем облучения древесной щепы с последующей варкой, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода пульпы и улучшения ее качества, облучение щепы про изводят электронами дозой менее 1,0 Мрад.