Способ получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги и картона

Способ получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги и картона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

pij988939 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1004.81 (21) 3320066/29-12

И1) М. Кп.

D 21 С 3/02

D 21 В 1/16 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (И) УДК 676. 1.022. .. 1(088. 8) Опубликовано 15.01В3. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 150183

Г.И. Чижов, Е.В..Седова, В.Н. Лаптев, A.Ì.. .Âëàäsìèðîâ:—

u К.А; Хайдуков (72) Авторы изобретения

Всесоюзное научно-производственное объединенне — --. целлюлоэно-бумажной промышленности (71} Заявитель (54} СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО ПОЛУФАБРИКАТА

ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУИАГИ И КАРТОНА

Изобретение относится к способам получ ения волок н нс того полуфабриката из древесного сырья и может быть ис« пользовано 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 t-175 в атмосфере

ЯО с предварительным пропитыванием щелочью с концентрацией 1,5-3,5 йNaOH (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.

Известен способ производства волокнистого полуфабриката, получаемого пропиткой щепы сульфитным раствором, имеющим рН 6,5, содержащим 2,5 Ъ Яа О, и 3,45 Ъ SO при 170 С при повышенном З0 давлении в течение 10 мин и дальнейшем раэмоле на дисковом рафинере (2).

Недостатками известного способа является низкая механическая прочность, использование сернистых соединений в качестве пропнтывающего реагента, высокие температуры и давление при пропитке.

Известен также способ производства волокнистого полуфабриката, получае" мого пропиткой щепы сульфитный раст-: вором, имеющим рН 7-12, содержащим 212% Ма SO при 135-200 С при избыточ. й. ном давлении в течение 1-30 мин и дальнейшем рафинировании при высокой концентрации массы (3) °

Недостатками такого способа являются низкая механическая прочность полуфабриката, высокие расходы химккатов,.высокие температуры и давление при пропитке и раэмоле массы, требующие специального оборудования. .Наиболее блиэкии к изобретению RBляется способ получения волокнистого полуфабриката для изготовления бумаги и картона, включающий пропитку древесной щепы, промывку ее и последующий размол. Пропитку щепы осуществляют раствором щелочи и сульфита натрия при 90 С в течение 25-30 мин при рас988939

Цель изобретения повышение физико- о

Ь механических показателей целевого продукта при одновременном снижении его в себестоимости.

Поставленная цель достигается тем, п что согласно способу получения волок- 15 нистого .полуфабриката для изготовления бумаги и картона, включающему пропитку древесной щепы, промывку ее и последующий размол, пропитку древесной щепы осуществляют водным раство- д н ром алюмината натрия в количестве

1,5-5% в ед. Na 0 от массы абсолютно т сухой щепы при 80-170ОС в течение 2090 мин.

Использование в качестве пропитывающего реагента водного раствора л алюмината натрия связано со специфическим действием иойов гидроокиси х алюминия. В процессе пропитки щепы ионы алюминия фиксируются на волокнах ч щепы в результате обменной абсорбции 30 с золь ными элеме нтами древ есины, что н подтверждается высокой неотмываемой а зольностью пропитанной щепы и получаемых из нее отливок бумаги.

В табл. 1 представлена зависимость 35 и зольности от количества использования реагента. с

Из данных табл. 1 следует, что с увеличением расхода алюмината натрия т зольность щепы увеличивается по срав- ро нению с исходной щепой и щепой, обработанной моносульфитом натрия.

Алюминий является активным комплек.сообразователем и наличие на целлюлозл ной поверхности значительного количес-45 тва гидроксильных групп,,.которые координируются с алюминием, указывает на возможность образования комплексных соединений переменного состава типа целлюлоза-алюминий-целлюлоза при опре 5 ж деленных условиях (прежде всего значениях рН среды), что ведет к росту механической прочности бумаги.

Использование водного раствора алюмината натрия позволяет путем создания в процессе пропитки и размола массы щелочной среды снизит расход электроэнергии на р-,змол.

Пример 1. Пропитку осиновой щепы проводят в лабораторном автокла« ве при 90 С в течение 90 мин при рас- @ ходе алюмината натрия 1,85% и 3,7%, считая на N O к абсолютно сухой щепе. После пропитки и промывки щепы проводят размол на лабораторном дисковом рафинере до 40 ttlP. 6$ 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 в табл. 2.

Из данных таблицы следует, что проведение пропитки щепы в данных условиях дает увеличение всех физико-механических показателей. Так, показатель разрывной длины повысился на 6% для расхода 1.,85% при одновременном снижении расхода N O в два раза по сравнеию с прототипом и на 7б,5% при расхое алюмината натрия 3,7%. Прочность о влажном состоянии увеличивается на

2,5% во втором случае. Показатель соротивления излому увеличился до 3 число двойных перегибов).

Пример 2. Пропитку щепы проодят в лабораторном автоклаве при

35 С и давлением 2 атм в течение

0 мин при расходе алюмината натрия ,85 и 3,7%, считая íà Na 0 к абсолюто сухой щепе. Результаты опытов предсавлены в табл. 2.

Из данных табл. 2 следует, что проедение пропитки в данных условиях ает увеличение прочностных показатеей полуфабриката. Так, показатель азрывной длины увеличивается для расода 1,85% на 100%, для расхода 3,7%а 138%, сопротивление излому увелиивается до б и 12 (число двойных пеегибов), Прочность во влажном состояии увеличивается на 49,8% для расхоа 1,85% и на 55% для расхода 3,7% люмината натрия.

Пример 3. Пропитку щепы провоо ят в лабораторном автоклаве при 170 С давлении 9 атм в течение 20 мин при сходе алюмината натрия 1,85% и 3,7%, читая íà Na 0 к абсолютно сухой щепе.

Результаты опытов представлены в абл.. 2.

Из данных табл.3 следует, что покаатель разрывной длины увеличивается ля расхода 1, 85% на 17 2%, для расхоа 3,7% — на 185%; сопротивление изому увеличилось до 20 и 22 (число войных перегибов) . Прочность во влажом состоянии увеличивается на 114% на 178%.

П р и.м е р 4. Для получения сравительных данных параллельно при той е последовательности операций провеена пропитка щепы смесью гидроксица атрия и сульфита натрия при концентации раствора 27 г/л и 12 г/л соотетственно при рН 12. Расход щелочи оставляет 3,7%, считая íà Na<0 к аболютно сухой щепе. Физико-механичесие показатели полуфабриката приведеы в табл. 2.

Пример 5. Пропитку щепы проводят в лабораторном as Tîêëaså при

80 С в течение 98 мин прн расходе алюмината натрия 1,5% и 5%, считая на

N O к абсолютно сухой щепе. Результаты опытов представ лены в табл. 3 .

988939

Иэ, 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 раэрыв показателей 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- 5 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 Пример 9. Пропитку щепы про« немного ниже, а во втором случае уве- водят в лабораторном автоклаве при личивается на 46%. Показатель сопро- 175 С и давлении 20 атм в течение тивления излому увеличился на 3 двой- 20 мин при расходе алюмината натрия ных перегибов. 1,1% и 5,5%, считая íà Na 0 к абсолюти р и и е р 6. Пропитку щепы про- 15 но сухой щепе. Результаты приведены водят в лабораторном рафинере при в табл. 3.

135ОС, давлении 2 атм в течение 40 мин Из данных табл. 3 следует, что про при расходе алюмината натрия 1,5% и ведение пропитки в данных условиях не5%, считая íà Na 0 к абсолютно сухой значительно повышает физико-механичес2. кие показатели. Так, показатель разщепе. результаты опытов представлены 20 кие >< + +T ° рывной длины увеличился только на 1,3% в табл. 3.

Из данных табл. 3 следует, что про и 2, 4%. ПРочность во вл

4%. П очность во влажном состояведение пропитки в данных условиях. -нии не Увеличивает, о величивается, показатель соувеличивает прочностные показатели пРотивления излому остае остается на том we полуфабриката. Так, показатель разрыв-25 Уровне ° ной длины увеличивается по сравнению с прототипом при расходе 1,5% на 88%, Проведение процесса при Р есса п и температудля Расхода 5% — на 160%. Сопротивле- ре ниже 80 С, с одной стороны, потре- ние излому увеличивается до б и 10 бует увеличения времени Р в емени обработки, а > двойных перегибов. прочность во влаж- 30 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 алкыината натрия. ние же процесса при температуре выше

Пример 7. Пропитку щепы про- 170 С является нерациональны@ в связи водят в лабораторном автоклаве при

35 с повышением давления в аппаратуре, 170 С при давлении 9 атм в течение незначительным повышением физико-м.- е20 мин при расходе алюмнната натрия ханических показателей полуфабриката

1,5% и 5%, считая íà Na 0 к абсолютно и потемнением получаемого полуфабрисухой щепе. результаты опытов пред- ката. ставлены в табл. 3.

Из данных табл. 3 следует, что по- Выбор интервала расхода алкиината 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 1,5В пропитрасхода 5% на 208%. Сопротивление из- ка щепы ухудшается, а при расходе вылому увеличивается до 18 и 25 двойных ше 5В, во-первых, не получаем значиперегибов. Прочность во влажном сос- 45 тельного увеличения физико-механичестоянии увеличивается на 114% и на ких показателей полуфабриката, а, во210% для расхода алюмината натрия вторых, процесс черезмерно удорожает1,5% и 5% соответственно. ся.

Пример 8. Пропитку основной щепы проводят в лабораторном автокла- 50 Таким образом, использование пред" ве при 75 С в течение 100 мин при рас- лагаемого способа получения волокиисходе алюмината натрия 1,1% и 5,5%, того полуфабриката приводит к значи" считая на Na<0 к абсолютно сухой ще- тельному увеличению физико-механичеспе. После пропнтки и промывки щепы ких показателей полуфабриката в сухом проводят размол на лабораторном дис- 5$ и во влажном состоянии, позволяет снизить энергетические затраты на разРеэультаты опытов представлены в мол, проводить процесс хим с химической обработки без применения серосодержащих

Из данных табл. 3 следует, что про- соединений, что приводит к улучшению ведение пропитки щепы в данных усло- 4Е санитарных условий производства.

988939

Таблица 1 °

БаИ С

ИаОН+$0

Исходная щепа

Реагент

1,85%в ед. 3,7В в ед. 3,7Ъ в ед.

Na О Na О Na О

Расход реагента

Зольность, Ъ

1 9

0,88

3,0

0,32 аблииа 2.

Ю т

Способ

Предлагаемый по примерам

Покаэателн

Иэвестный

t=90 С, р=0 атм, 90 мнн

t=135 C> р=2 атм t 170 С, р 9 атм

40 мин 20 мин

ОН+802:pB 12

"""1 от

НаМО4

Реагент

3,7 1,85 3,7

3,7

1, 8г>

3,7.

1,85

7,6 7,3

7,6

6. 95

7,3

7,65

7,3

39 40 52

18,7

28 >

1780

5080

4230 4830

3560

31 4 0

Раэрывная длина, м 1890

0

12 20

Ус лов ия обработки

Расходы реагентов в ед. На О, Ф рй массы,,иду>пей на отлив прочность во влажном состоянии м

Сопротивление иэлому, число двойных перегибов

90 С, р=0 а7м, 90 мнн

-988939 ь

СЪ е

an . an ь ф

° Ф. о

\ an о а

СЧ СЧ о о

an л о ь ф . an

aA an.о е о

° Ф . Ф ь

° Ф о с"б б) о

СЧ б Ъ

):

Ц и

Щ с

О)

И) О о рой

33 и оом ж ж ИИ и м:м

33." О

3:3 3)) Н с

1 1 1

1 1 I I

I I I Ф

I 3 l 1

)о

Ф31 1 I 4 I

I 1 1н й) а! 1 I ам I

l(1,1 $1

Ц 1 1 1 с (vo(© 1 1 taa ) )

1)Оъ)aní(a)3 (1

1 1 I л

Е (-1 И

1 1 . I 4) 1

1 1 :1 . 1

4 г-т — -

1

1 Ф

) 3 )ох I.

1 I 1 (-XI

И L I.

1 I I, о 1

I 1 ).)о () O б I ° б)Ъ И 1

t.ao 1 -334

ll

1 1. .!Ф

1 1 ю .й 1

О В) н й) со ( а V<÷ I е II

I 1 . 1

op (I 1

1 1 1 И 1

1 I l 1

1 1 344 3 (1 3

3 1 I

1 I 1

1 I

1 3 I

1 . 3 ... I

).а) 1 .

1 I (Н. 1

1 Э. I .1. 63 ж 1

Ж I

z t

1 1 t(l 1 р ) ао 3

1 (tv!i (4 1

t anМ

I .И 3

1 1

I 1 1

1 1 1 И 1

1 -1 44

1 1 .1 ! . ь —.ь — 1 1 4 1 . I

I 1 . I .1

1 1 (Ф 11

1 1,1

1 1 (og) нI а 1

} 1 ) .О}

1 1 ЪIV)) l и (I I +

1 1 1

1 (. )и 3

I 1 1

1 . I 1 б I

1

1.

I

1

I

) I

1 М О )

I BIO ) еа оа ое

>o

1

l

МЪ с ь)Ъ 3

1

1

1 л с

1

1

1. .1

1 аА .с 1

Ю I

I .1

I л 1

° с

1 (II

1. .( I о с аА 1

1

1,: с л 1

1

1

I .1

)l

t . ) о с

МЪ

1

I

)4Ъ с л, I

tI

I . I

1

1 с . б)Ъ 3 !

1 ( }

МЪ с л. I .

1 1

Ж I

Ф

4 ) би 1

Ф а .1:

Ц4)б ) о х. -. (О И) 3-. ео о н

1

1

I

СО 1

)Ч I

-I

I

1

О1 л 1

1

1 .

1

Ю 1

I

1

1

1 о

l

1 !

I

I !

)Ч 1

1

1

c0 I

Л4

l

tc

I

l

1

I,. о б

I

1

I

iО I

I

I

1

)

I

1 (1

1

1 о

I

ЭО)

3) Й Э жоа

ФФФ, . 1

C O М

2-м, v #54, 12

988939

Формула изобретения . абсолютно сухой щепы при 80-170 C в течение 20-90 мин.

Способ получения волокнистого полу- . Источники информации, фабриката для изготовления бумаги и принятые во внимание при экспертизе. картона, включающий пропитку древес» 1. Патент Швеции Ю 215 417 ной .щепы, промывку ее и последующий . кл. 55 в 1/01, 1967.

5 размол, о . т л и ч а ю шийся тем, 2. Патент Великобритании что, с целью повышения физико-механи- 9 1068898, кл. D 2 W 1967. ческик показателей целевого продукта 3. Патент Швеции 5 397851, нри одновременном снижении его себе- . Кл. Ь 21 С 1/06, 1976. стоимости, пропитку осуществляют вод- 10 4. Реферативная информация цел- ньщ раствором алкмината натрия в ко- люлоза, бумага и картон . 1980, и 2, личестве 1,5-5Ъ в ед. НаеО от массы с. 6-.7 (прототип) .

Составитель А. Моносов

Редактор М. Товтин ТехредМ.Гергель . Корректор M. Коста

° Ф

Заказ 11004/37 Тираж 382 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4