Способ получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги и картона

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 988939(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 1501 ВЗ, Бюллетень М 2 Дата опубликования описания 150183 Г.И. Чижов, Е.В. Седова, В.Н. Лаптев, А.М. Владимиров- и К.А; Хайдуков(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО ПОЛУФАБРИКАТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ И КАРТОНАИзобретение относится к способам получения волокнистого полуфабриката из древесного сырья и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для изготовления бумаги и картона,Известен способ производства волокнистой массы путем нагревания и мстирания древесной щепы в паровой Фазе 10 под давлением при сф в атмосфере ЯО с предварительным пропитыванием щелочью с концентрацией 1,5-3,5ЯаОН 1 .Недостатками этого способа является невысокая механическая прочность. полуфабриката, получаемая из еловой щепы, использование в качестве реагентов серосодержащих соединений,.что отрицательно сказывается на составе сточных вод и газовых выбросов и удорожает процесс иэ-эа высоких расходов на их очистку, сложное аппаратурное оформление в связи с применением высоких температур н давления,25 Известен способ производства волокнистого полуфабриката, получаемого пропиткой щепы сульфитным раствором, имеющим рН 6,5, содержащим 2,5Яа О, и 3,45ЯО. при 170 фС при повышенном З 0 давлении в течение 10 мин и дальнейшем раэмоле на дисковом рафинере (2).Недостатками известного способа является низкая механическая прочность, использование сернистых соединений в качестве пропнтывакщего реагента, высокие температуры и давление при про" пытке.Известен также способ производства волокнистого полуфабриката, получае" мого пропиткой щепы сульфитныи раствором, имеющим рН 7-12, содержащим 2- 12 Ма 80 при 135-200 оС при избыточй Ъном давлении в течение 1-30 мин и дальнейшем рафинировании при высокой концентрации массы (3)Недостатками такого способа являются низкая механическая прочность по. луфабриката, высокие расходы химккатов,.высокие температуры и давление при пропитке и раэмоле массы, требующие специального оборудования..Наиболее блиэкии к изобретению яв- ляется способ получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги и картона, включающий пропитку древесной щепы, промывку ее и последую" щий размол. Пропитку щепы осуществляют раствором щелочи и сульфита натрия при 90 фС в течение 25-30 мин при рас 988939Цель изобретения повышение ФизикоЬмеханических показателей целевого продукта при одновременном снижении еговсебестоимости.Поставленная цель достигается тем,пчто согласно способу получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги и картона, включающему пропитку древесной щепы, промывку ее ипоследующий размол, пропитку древесной щепы осуществляют водным раство- инром алюмината натрия в количестве1,5-5 в ед. Ба О от массы абсолютнотсухой щепы при 80-170 ОС в течение 2090 мин.Использование в качестве пропитывающего реагента водного растворалалюмината натрия связано со специфическим действием иойов гидроокисихалюминия. В процессе пропитки щепыионы алюминия Фиксируются на волокнахчщепы в результате обменной абсорбции 30с зольными элементами древесины, чтонподтверждается высокой неотмываемойазольностью пропитанной щепы и получаемых из нее отливок бумаги.В табл. 1 представлена зависимость 35изольности от количества использованияреагента.Из данных табл. 1 следует, что сувеличением расхода алюмината натриятзольность щепы увеличивается по сравнению с исходной щепой и щепой, обработанной моносульфитом натрия.Алюминий является активным комплек.сообразователем и наличие на целлюлозлной поверхности значительного количес тва гидроксильных групп которые координируются с алюминием, указывает навозможность образования комплексныхсоединений переменного состава типацеллюлоза-алкминий-целлюлоза при опре 5жделенных условиях (прежде всего значениях рН среды), что ведет к ростумеханической прочности бумаги,Использование водного раствораалюмината натрия позволяет путем создания в процессе пропитки и размоламассы щелочной среды снизит расходэлектроэнергии на р,змол.П р и м е р 1, Пропитку осиновойщепы проводят в лабораторном автоклаве при 90 С в течение 90 мин при рас- фходе алюмината натрия 1,85 и 3,7,считая на БаО к абсолютно сухой щепе. После пропитки и промывки щепыпроводят размол на лабораторном дисковом рафинере до 40 ШР. 63 ходе щелочи 5,4 кг/т абсолютной сухой массы,сульфита натрия - 17,5 кг/т 4) .Недостатками известного способа является невозможность получения полуфабриката с высокими прочностными показателями. Кроме этого, этот способ требует значительных энергетических затрат, что обуславливает высокую себестоимость целевого продукта,Результаты опытов представлены втабл. 2.Из данных таблицы следует, что проведение пропитки щепы в данных условиях дает увеличение всех физико-механических показателей. Так, показательразрывной длины повысился на 6 длярасхода 1.,85 при одновременном снижении расхода БаО в два раза по сравнеию с прототипом и на 7 б,5 при расхое алюмината натрия 3,7. Прочностьо влажном состоянии увеличивается на2,5 во втором случае. Показатель соротивления излому увеличился до 3число двойных перегибов) .П р и м е р 2Пропитку щепы проодят в лабораторном автоклаве при35 фС и давлением 2 атм в течение0 мин при расходе алюмината натрия,85 и 3,7, считая на БаО к абсолюто сухой щепе. Результаты опытов предсавлены в табл. 2.Из данных табл. 2 следует, что проедение пропитки в данных условияхает увеличение прочностных показатеей полуфабриката. Так, показательазрывной длины увеличивается для расода 1,85 на 100, для расхода 3,73 а 138, сопрбтивление излому увелиивается до б и 12 (число двойных пе"егибов), Прочность во влажном состояии увеличивается на 49,8 для расхоа 1,85 и на 55 для расхода 3,7люмината натрия,П р и м е р 3. Пропитку щепы прово"оят в лабораторном автоклаве при 170 Сдавлении 9 атм в течение 20 мин присходе алюмината натрия 1,85 и 3,7,читая на Ба О к абсолютно сухой щепе.Результаты опытов представлены вабл 2.Из данных табл, 3 следует, что покаатель разрывной длины увеличиваетсяля расхода 1,85 на 172, для расхоа 3,7 - на 185; сопротивление изому увеличилось до 20 и 22 (числовойных перегибов). Прочность во влажом состоянии увеличивается на 114на 178.П р и.м е р 4. Для получения сравительных данных параллельно при тойе последовательности операций провеена пропитка щепы смесью гидроксицаатрия и сульфита натрия при концентации раствора 27 г/л и 12 г/л соотетственно при рН 12. Расход щелочиоставляет 3,7, считая на БаО к аболютно сухой щепе. Физико-механичесие показатели полуфабриката приведеы в табл. 2. П р и м е р 5, Пропитку щепы проводят в лабораторном автоклаве при 80 С в течение 98 мин прн расходе алюмината натрия 1,5 и 5, считая на НаО к абсолютно сухой щепе, Результаты опытов представлены в табл, 3,Из, данных табл. 3 следует, что про- виях не дает полуфабриката с доставедение пропитки в данных условиях точно высокими Физико-механическими дает увеличение Физико-механических показателями. Так, показатель раэрывпоказателей по сравнению с прототи- ной длины снижается на 16 и 58 для пом при расходе 5 алюмината натрия расходов 1,1 и 5,5 соответственно, и остается на том же уровне при рас а показатель прочности во влажном сосходе 1,5. Так, показатель разрывной тоянии на 12,5 и 20 для расходов длины для расходы 1,5 не изменяется, 1,5 и 5,5 ниже, чем для интервала а для расхода 5 увеличивается на 75 температур и расхода алкиината натрия по сравнению с прототипом. Прочность по предлагаемому способу, во влажном состоянии в первом случае 10 П р и и е р 9. Пропитку щепы про немного ниже, а вовтором случае уве- водят в лабораторном автоклаве приличивается на 46. Показатель сопро фС и давлении 20 атм в течение тивления излому увеличился на 3 двой мин при расходе алюмината натрия ных перегибов. 1,1 и 5,5, считая на БаО к абсолютП р и и е р 6. Пропитку щепы про но сухой щепе. Результаты приведены водят в лабораторном рафинере при в табл. 3.135 ОС, давлении 2 атм в течение 40 мин Из данных табл. 3 следует, что пропри расходе алюмината натрия 1,5 и ведение пропитки в данных условиях не, считая на На О к абсолютно сухой значительно повышает физико-механичесф - Хкие показатели. Так, показатель разщепе. Результаты опытов представлены 20 кие показатели. арывной длины увеличился только на 1,3в табл. 3.Иэ данных табл, 3 сле ует чтоо. и 24. Прочность во вл4. П очность во влажном состоя- ведение пропитки в данных условиях. нии не увеличивает , овеличивается, показатель соувеличивает прочностные показателипротивления излому остаеостается на том же полуфабриката. Так, показатель разрывуронной длины увеличивается по сравнениюс прототипом при расходе 1,5 на 88, Проведение процесса прн ресса п н температудля расхода 5 - на 160. Сопротивле- ре ниже 80 С, с одной стороны, потрение излому увеличивается до б и 10 бует увеличения времени Рв емени обработки а двойных перегибов. Прочность во влаж- ЗО с другой стороны, не дает- не ает качественноном состоянии увеличивается на 7 для го полуФабриката в связи с ухудшенирасхода 1,5 и на 5 для расхода 5 ем пропитки щепы по толщине, Проведе алюиината натрия, ние же процесса при температуре вышеП р и м е р 7. Пропитку щепы про фС является нерациональные в связи водят в лабораторном автоклаве при35с повышением давления в аппаратуре, 170 С при давлении 9 атм в течение незначительным повышением Физико-м.- - е 20 мин при расходе алюинната натрия ханических показателей полуфабриката 1,5 и 5, считая на Ба О к абсолютно и потемнением получаемого полуфабри" сухой щепе. Результаты опытов пред- ката.ставлены в табл. 3.40Из данных табл. 3 следует, что по- Выбор интервала расхода алюиината казатель разрывной длины увеличивает- натрия 1,5-5 л объясняется тем, что ся для расхода 1,5 на 167, а для при расходе реагента ниже 1,5 пропит- расхода 5 на 208. Сопротивление из- ка щепы ухудшается, а при расходе вылоиу увеличивается до 18 и 25 двойных ше 5, во-первых, не получаем значиперегнбов. Прочность во влажном сос тельного увеличения Физико-механичестоянии увеличивается на 114 и на ких показателей полуфабриката, а, во для расхода алюмината натрия вторых, процесс чрезмерно удорожает,5 и 5 соответственно. ся.П р и м е р 8. Пропитку основнойщепы проводят в лабораторном автокла Таким образом, использование предве при 75 С в течение 100 мин при рас- лагаемого способа получения волокиисходе алюиината натрия 1,1 и 5,5, того полуфабриката приводит к значи" считая на На О к абсолютно сухой ще- тельному увеличению физико-механичеспе, После пропнтки и промывки щепы ких показателей полуфабриката в сухом проводят размол на лабораторном дис- Я и во влажном состоянии, позволяет сни.вить энергетические затраты на раэРеэультаты опытов представлены в мол, проводить процесс химс химической обработки без применения серосодержащихИз данных табл. 3 следует, что про- соединений, что приводит к улучшению ведение пропитки щепы в данных усло Е санитарных условий производства.988939 Таблица 1БаАС С Ба ОН+ВО Исходнаящепа Реагент 1,85%,в ед, 3,7 в ед. 3,7 Ъ в ед. Ба ОБа О Ба О Расход реагента Зольность, Ъ 1,9 0,88 3,0 0,32 аблииа 2,Способ Предлагаемый по примерам Покаэатели Иэвестный 1354 С, р 2 атм 6170 С, р 9 атм 40 мин Й 20 мин,6 8,7 52 28 1780 0 3560 я длина, м 38 Раэрыв 6 2 2 Ус лов иябработхи Расходы реагентои ед. На О, Ф массыидув 3 ейотлив 7 рочность во влавном состоянии, м 38 Сопротивление иэлому, число двойныхперегибов Офс, рО 90 мнн 28, .з 3340 9 40230 483 90 С раХм90 мнн12988939формула изобретения . абсолютно сухой щепы при 80-170 фС втечение 20-90 мин.Способ получения волокнистого полу- . Источники информации,фабриката для изготовления бумаги и принятые во внимание при экспертизекартона, включающий пропитку древес 1. Патент Швеции Ю 21.5 417ной .щепы, промывку ее и последующий . кл. 55 в 1/01, 1967.5размол, о.т л и ч а ю щ и й с я тем, 2.Патент Великобританиичто, с целью повъвения физико-механи- В 1068898, кл, О 2 й 1967.ческик показателей целевого прбдукта 3. Патент Швеции 4 397851,нри одновременном снижении его себе- . Кл. Ь 21 С 1/06, 1976.стоимости, пропитку осуществляют вод- о 4. Реферативная информация фцел-нам раствором алкмината натрия в ко- люлоза, бумага и картон. 1980, 9 2,личестве 1,5-5 Ъ в ед. ЯРО от массы с. 6-. 7 (прототип).Составитель А. МоносовРедактор М. Товтин ТехредМ.Гергель Корректор М. КостаФ Заказ 11004/37Тираж382 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4