Способ приготовления пульпы из древесной щепы

Способ приготовления пульпы из древесной щепы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е п 454752

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз СоветСких

Социалистических

Республик

ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. D 21с 1/00 (22I) Заявлено 21.02.72 (21) 1751749/29-33 (32) Приоритет 22.02.71 (31) 117722 (33) США

Опубликовано 25.12.74. Бюллетень М 47

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретаннй в открытий (53) УДК 676.022(088.8) Дата опубликования описания 31.01.75 (72) Автор изобретения

Иностранец

Дэвид Фри (Великобритания) Иностранная фирма

«Радиэйшн Дивелопмент Ко, Лтд.» (Канада) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПУЛЬПЫ

ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЩЕПЫ

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, с целью повышения выхода пульпы и улучшения ее качества, древесную щепу облучают электронами в 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, свойства которых отличаются от свойств молекул необлученного материала.

Вновь образованные комплексы характеризуются свойствами, обеспечивающими более

s 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 чему увеличивается выход пульпы. Во многих случаях лучшие свойства физической прочности пульпы, полученной с повышенным содержанием лигнина, улучшаются или сохраняются.

В этих условиях было бы естественно ожидать, что указанные свойства будут ухудшаться.

Пульпа, полученная из облученной древесины, отличается бумагоделательными свойствами 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 тем

454752 легче, чем выше доза облучения. В процессе приготовления 11ульпы это свойство может быть использовано для получения пульп известного качества IlpH затрате гораздо меньшего количества времени путем приготовления пульпы из облучс1шой дрсвсспо11 щепы. Чем меньше время Варки, том большая концентрация ли "IIHIIB Остается В пульпе. Поскольку;IHI нин в своем модпфпцированпо.;1 видс пс Вреден, он . Ожс-:,. зав-гг1:ся в пульпе, что повышает ее выход. IIO-Видимому, модифицирование лигнипа дслает его более стойким к воздейстВиlо гцслочей H раса Воритслсп. 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 самьгм конечный продукт и уменьшая

Выход. Когда пульпу приготовляют механическим путем, модификация облученной древесины придает ci способность к дефибрированию с меньшей затратой энергии.

Оптималь11ая доза облучения для улучшения пульпообр 1зуlощих свойств древссипы и для за11адного гсмлока равна — 0,5 Мрад, причем выход химической пульпы может быть увеличен; при этом сохрапя10тся лучшие прочностные свойствB Hó lüïû и получаемых из нес продуктов. При дозе )0,5 Мрад выход химической пульпы и также прочностные характеристики, кal прочность на разрыв и сопротиВление проди вливани;О, пачинаlот падать (что особснпо заметно в псотоелеппых «иMHческих пульпах с высоким гислом Каппа), Зто понижение в химической пульпе вызвано модификацией фракции гидрата углерода, делающей ее, 110 мсньшей мере, частично растворимой. Причины попиженпя прочности при дозах )0,5 Мрад окончательно не выяснены: возможно, опи закл1оча1отся B разрыве структуры целлюлозы. Зпсргия облучения и толщина дрсвссипь1 долж ы быть таковы, чтобы через древесину проходила энергия, достаточная для полу чспия желатсльных изменепи11.

Пример 1. Каждый кряж из деревьев западного гемлока (Цуга гетерофа,гла) возрастом -20 — 35 лет разрезают радиальной пилой на полуд;ой 1овыс куски под углом 40 к волокнам. Затем куски рас1цепляют под углом

40 лабораторной щеповой машиной на куски толщиной 2 — 4 мм. Полученные «карточки» вручную расщепляют па куски шириной 12,7—

25,4 мм, причем сучки, смятую древесину и раздавленную щепу выбраковыва10т и удаляют. Затем щепу перемешивают и сушат на воз духе в камсре с постоянной температурой и влажностью в течение 4 дней перед обработкой. Описанная процедура до»«IIII следовать возможно скорсс после процедуры !10,110TGBKH древесины.

Приготовлс1п1ую таким образом дрсвесную щепу бомбардируют электронами, пропуская ее на конвейерной ленте под электронным лучом с анодным потенциалом 500 <В и током

20 »а. 1Цепу. на конвейере поворачивают и пропускают через луч до достижения существсппо равной экспозиции противоположных сторон щепы и при количестве облучения, указанном пижс, причем некоторое количество щепы обрабатывают бомбардировкой электронами дозой 0,20 Мрад, некоторое количество — дозой 0,50 Мрад и некоторое количество — дозой 1,0 Мрад. После облучения ще10 пу варят в микроавтоклаве при следующи\ крафт-варочных условиях: сильная щелочь (при печной сушке древесины), ог о 17 сернистость, 22,6

15 отношение жидкости к древесине максимальная варочпая тем1сратура, С 167,7 время до максимальной тем20 пер атуры, мин время при максимальной температуре, мин 180 общее время варки, мин 240 максимальное давление в тсплообменнике 100 SPI

В этих же условиях приготовляют пульпу из необлученн щепы. После этого пульпы различных варов подвергают в отдельности обработке в мельницах РГ! при 444 об/г. Испытания на степень размола были проведены на этих пульпах в соответствии со стандартом

Таппи Т 227-М-58. Отливки для физических испытаний были приготовлены в соответствии с условиями, указанными в стандарте Таппи

35 Т 205-М-58. Результаты испытаний приведены

B TB0;I. 1.

6,6: 1

25

Та блица 1

Процедура теста Таппи

Показатели

Число Каппа

Коэффициент процавливания

Сопротивление разрыву

Разрывная длина при закручивании

45 от нуля (О-закрут. прочность)

?азрывный коэффициент

Т 236 — 60

Т 403 — 63

Т 404 — бб

Т 231 — 60

Т 220 — 60

Результаты экспериментов, полученные при приготовлении 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 прочностные свойства с повышением дозы облучения.

При необлученных древесных пульпах, когда число Каппа увеличивается, обычно степень размола увеличивается, а прочностные свойства — значительно ухудшаются.

Пример 2. Древесную щепу из гемлока приготовляют аналогично примеру 1, После облучения различных порций щепы дозами

0,20, 0,50, 1,0 Мрад и при других условиях (cM.

65 пример 1) эта, а также необлученная щепа бы454752

Таблица 2

Разрывный Коэффпкоэффи- циент проциент давливания

Доза оолучения, Мрад

Общий выход, о

О-закрут. прочность

Степень размола

Число

Каппа

Прочность на разрыв

0,2

0,5

1,0

97

84

504

481

318

9б

102

134

54,4

53,4

54,5

54,0

94

83

19,100

19,600

19,200

18,100

11,650

11,030

10,280

10,200

17,0

5,2: 1

176,6

Разрывный коэффициент

Количество облучения, Мрад

Коэффициент продавливания

Число

Каппа

Степень размола

О-закрут. прочность

Прочность на разрыв

0

0,20

0,50

1,0

1,0

404

384

299

196

157

82

84

102

103

103

44

38

34

44

41

124

122

102

91

81

18600

12320

Таблица 4

Кеоблученная контрольная пульпа при числе Каппа

Необлученная контрольная пульпа при числе Каппа

Облученная пульпа при числе Каппа

90 (0,50 Мрад, Показатели

14%

44,2%

13о

40,5%

13%

47, 9;/, 524

119

18,870

10,690

14,5

604

122

18,800

10,400

11,5

98

93

18,680

10,640

14,1 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), р сернист ость, отношение жидкости к древесине максимальная варочная температура, С время до максимальной температуры, мин

Пример 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: 1 максимальная варочная температура, С 176,6

Сильная щелочь

Общий полученный выход пульпы после одной очистки

Прочностные свойства: степень размола при 444 об/г коэффициент продавливания разрывный коэффициент

0-закрут. прочность прочность Б. L. (м) яркость при 457 mu время при максимальной температуре, мин 90 — 150 общее время варки, мин 80 — 240 максимальное давление тепло5 обменника 100 PS I.

Необлученная щепа, приготовленная описанным путем, также была сварена в этих же условиях. Результаты экспериментов, полученные при приготовлении крафт-пульп и пред10 ставленные в табл. 3, указывают на то, что при постоянном числе Каппа пульпа, полученная из облученной древесины, имеет бумагоделательные свойства, значите:чьно превосходящие свойства пульпы, полученной из необ15 лученной древесины.

Таблица 3 время до максимальной температуры, мин 90 время при максимальной температуре, мин 150

20 общее время варки, мин 240 максимальное давление теплообменника 100 PSI сильная щелочь (см. табл. 2)

Пульпы были подвергнуты испытаниям ана25 логично примеру 1. Результаты испытаний пр и веден ы в табл. 4.

454752

Составитель В. Безбородова

Техред Т. Миронова Корректор Т. Хворова

Редактор А. Батыгин

Заказ 1!0,18 Изд. М 217 Тираж 456 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Результаты примера 2 показывают, что уменьшение сильной щелочи с 14 до 13% (-7%) дает увеличение выхода получаемой пульпы на 44,2 — 47,9 /о 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 3,70 при значительном ухудшенин таких свойств, как степень размола, яркость и коэффициент продавливания.

Предмет изобретения

5 Способ приготовления пульпы из древесной щепы путем облучения древесной щепы с последующей варкой, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода пульпы и улучшения ее качества, облучение щепы про10 изводят электронами дозой менее 1,0 Мрад.