CC BY
37
Химия растительного сырья. 2012. №4. С. 201-204.
Бумага и картон
УДК 676.2.038.2
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИКОТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ НА ЕЕ КАЧЕСТВО И ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ
© Н. Ф. Паламарчук
ООО «СКАН», ул. Кутузова,18/7, оф. 302. Киев, 011133 (Украина), e-mail: skantar@ukr.net
Приводятся данные лабораторных и опытно-промышленных экспериментов по установлению приемлемого режима предварительной обработки щепы гидроксидом натрия. Получен режим, удовлетворяющий требованиям по показателям физико-механической прочности химико-термомеханической древесной массы.
Установлено, что сортированная щепа при производстве химико-термомеханической древесной массы из нее по одинаковым режимам с несортированной щепой существенно повышает сопротивление продавливанию,
Показано, что фракционный состав химико-термомеханической древесной массы зависит от продолжительности предварительной термогидролитической обработки щепы, Несколько (на 4-7%) снижается содержание длинноволокнистой фракции, а, за счет этого процесса происходит увеличение средневолокнистой фракции,
Ключевые слова: химико-термомеханическая древесная масса, фракционный состав, длинноволокнистая фракция, средневолокнистая, коротковолокнистая фракция, промой волокна, физико-механические свойства,
Введение
Достоинством древесной массы как волокнистого полуфабриката для производства бумаги и картона является высокий выход продукта из сырья, а следовательно, в сравнении с целлюлозой, низкая себестоимость. В настоящее время вырабатывается много видов древесной массы, а причиной тому - стремление ученых и производственников существенно улучшить бумагообразующие свойства этих волокнистых продуктов при сохра -нении основного преимущества - высокого выхода из сырья [1]. Целевое назначение всех видов древесной массы, как правило - производство различных видов картона (примерно 70% объема всех полуфабрикатов). Остальная часть, достаточно большая (около 30%), применяется в производстве бумаги.
Научные работы в области совершенствования производства древесных масс до настоящего времени остаются актуальными. Любая технология производства древесной массы является многофакторной. Установление влияния разнообразия факторов на свойства волокна - задача сложная, но позволяющая добиться удовлетворяющих результатов как по бумагообразующим свойствам древесной массы, так и по выходу [2].
Целью исследований в рассматриваемой работе было установление влияния факторов получения химико-механической древесной массы (XTДМ) на ее физико-химические показатели и фракционный состав по волокну.
Проведение исследований и анализрезультатов
Перед проведением лабораторных экспериментов по производству XT ДМ был сделан фракционный анализ щепы Луцкого картонно-рубероидного комбината (Луцкого КРК, г. Луцк, Украина). Фракционный состав щепы представлен в таблице 1.
Такой состав щепы неизбежно должен отразиться на качестве массы, причем не в сторону улучшения. Следующей серией экспериментов было получение из сырья, охарактеризованного в таблице 1, XT ДМ
Паламарчук Николай Федорович - технолог, п0 Различным режимам обработки щепы перед раз-
e-mail' skantar@ukrnet молом. Данные опыты преследовали цель
Таблица 1. Фракционный состав щепы
Размеры щепы, мм Масса фракции, г Доля фракции, %
0-5 140 14
> 5-15 270 27
>15-35 350 35
> 35 20 2
кора 120 12
сучки 100 10
выбора приемлемого режима получения ХТДМ. Щепа перед размолом пропаривалась в течение 10 мин, затем обрабатывалась гидроксидом натрия и подвергалась горячему размолу. Режимы получения ХТДМ и результаты испытания свойств массы представлены в таблице 2.
Анализ данных таблицы 2 позволяет выбрать варианты получения ХТДМ с режимом предварительной обработки: Т=160 °С, расход №ОН = 6%, т =15 мин и с режимом: Т=140 °С, расход №ОН = 4%, т =5 мин, в качестве основных для дальнейших исследований в композициях с макулатурным волокном. Оба варианта по величине физико-механических показателей близки, поэтому им отдано предпочтение для исследований.
Имея лабораторные режимы, представлялось целесообразным провести эксперименты с этими режимами в промышленных условиях. Провели получение ХТДМ на Луцком КРК по следующему режиму: гидромодуль 1 : 1; Т=160 °С, расход №ОН = 4%, т = 5 мин, размол массы проводился до 45 °ШР. Результаты эксперимента приведены в таблице 3.
Данные таблицы 3 позволяют сделать заключение о возможности получения качественной ХТДМ в промышленных условиях, но уровень ее механических показателей значительно уступает лабораторным результатам. Объяснением тому может быть качество щепы. Высокое содержание коры - 10%, сучков - 12% в промышленной щепе не способствует удовлетворительной пропитке щепы щелочью и равномерному размолу. Что касается коры, то она только снижает физико-механические показатели массы. В лабораторных условиях удается с большей избирательность провести процесс пропитки, термообработки и размола.
В следующей серии опытов было исследовано влияние на качество ХТДМ сортированной и не сортированной щепы. Испытывались 2 смеси щепы - сортированной и несортированной в соотношении 40/60 и 55/50%. Режим получения ХТДМ был одним и тем же, Т=160 °С, расход №ОН = 4%, т =5 мин, степень помола массы 45 °ШР. Данные приведены в таблице 4.
Таблица 2. Исследованные режимы получения ХТДМ и ее механические свойства
Режим получения ХТДМ Масса, г/м2 СП, °ШР рн Сопротивление продавливанию, кПа Сопротивление плоскостному сжатию, Н Сопротивление торцевому сжатию, кН/м
Нормы ГОСТ, Б-2 112 - - 190 195 75
Макулатура100% 110 50 - 208 125 113
Т=160 °С, 15 мин, ЫаОН - 6%, ХТДМ100% 116 30 9,26 228 214 164
Т=160 °С, 15 мин, ЫаОН - 4%, ХТДМ100% 112 39 8,63 127 153 116
Т=140 °С, 15 мин, ЫаОН - 6%, ХТДМ100% 113 47 9,54 182 180 141
Т=140 °С, 15 мин, ЫаОН - 4%, ХТДМ100% 118 35 8,70 115 163 113
Т=160 °С, 5 мин, ЫаОН - 6%, ХТДМ100% 110 38 9,53 133 137 104
Т=160 °С, 5 мин, ЫаОН - 4%, ХТДМ100% 112 40 9,36 113 126 113
Т=150 °С, 10 мин, ЫаОН - 6%, ХТДМ100% 109 37 9,38 128 119 111
Т=150 °С, 10 мин, ЫаОН - 4%, ХТДМ100% 119 37 9,25 140 133 110
Таблица 3. Качество промышленной ХТДМ
СП, °ШР Мас- Сопротивление Сопротивление Сопротивление
Масса рн са, г/м2 продавливанию, кПа плоскостному сжатию, Н торцевому сжатию, кН/м
ГОСТ 7377. Марка Б-2 - - 112 195 165 105
ХТДМ 45 8,3 111 84 126 130
Как видно из таблицы 4, ХТДМ из смеси сортированной и несортированной щепы и из несортированной щепы имеет примерно одинаковый уровень физико-механических показателей. Исключение относится только к показателю сопротивления продавливанию. Для смеси сортированной и несортированной щепы этот показатель существенно выше - на 20 единиц.
Полученные данные позволяют отметить важный факт, что сортирование щепы (увеличение доли одних фракций за счет других) избирательно сказывается на свойствах ХТДМ. С одной стороны, сортирование щепы ведет к увеличению показателя - сопротивление продавливанию, но, с другой стороны, повышению расхода сырья на 1 т ХТДМ.
Следующая серия исследований относилась к фракционному составу ХТДМ по длине волокна. Знание влияния добавленной к технологии стадии - обработки щепы щелочью, отличается особой важностью. Фракционный состав массы всегда напрямую влияет на механическую прочность волокна, а, следовательно, на бумагу и картон.
Были проведены опыты по установлению продолжительности химико-термогидролитической обработки щепы на фракционный состав ХТДМ по длине волокна. Полученные данные приведены на рисунке 1.
Анализ фракционного состава показывает, что обработка щепы раствором гидроксида натрия с одновременным увеличением продолжительности обработки обуславливает снижение содержания длинноволокнистой фракции на 4,0-7,0%, а содержание средневолокнистой фракции, соответственно, увеличивается. Содержание коротковолокнистой фракции и промой волокна практически не меняются. Полученный полуфабрикат содержит 82-87% длинноволокнистой фракции.
Таблица 4. Влияние смесей щепы на качество ХТДМ
Сырье Композиция рн Масса, г/м2 Сопротивление продавливанию, кПа Сопротивление плоскостному сжатию, Н Сопротивление торцевому сжатию, кН/м
Показатель ГОСТ Б-2 - - 112 195 190 0,75
Макулатура 100% макулатура 6,9 111 180 119 1,04
Несортированная щепа 100% ХТДМ 8,9 113 80 127 0,95
Сортированная щепа 100% ХТДМ 8,8 116 100 130 0,97
Рис. 1. Фракционный состав ХТДМ.
1 - длинноволокнистая фракция;
2 - средневолокнистая фракция;
3 - коротковолокнистая фракция;
4 - промой
Выводы
1. Установлено, что приемлемым вариантом предварительной обработки древесной щепы для получения качественной ХТДМ в дефибраторной установке является режим: Т=160 °С, расход №ОН = 6%, т = 15 мин.
2. Сортирование щепы для получения ХТДМ является важным фактором избирательного управления физико-механическими свойствами ХТДМ.
3. Сочетание предварительной обработки щепы гидроксидом натрия и увеличения продолжительности обработки понижает содержание длинноволокнистой фракции ХТДМ на 4,0-7,0% при увеличении
средневолокнистой фракции с сохранением примерно на одном уровне коротковолокнистой фракции волокна и волокна, уходящего через сито (промой).
4. Итоговым результатом исследований является разработанный режим производства натронной ХТДМ с получением качественного волокна, содержащего 82-87% длинного волокна.
Список литературы
1. Фляте Д.М. Бумагообразующие свойства волокнистых материалов. М., 1990. 136 с.
2. Дьякова Е.В., Комаров В.И. Технология механической массы. Архангельск, 2006. 203 с.
Поступило в редакцию 24 мая 2012 г.
Palamarchuk N.F. STUDY OF CONDITIONS FOR CHEMICAL-THERMOMECHANICAL PULP ON ITS QUALITY AND FRACTIONAL COMPOSITION
Co.Ltd «Scan», st. Kutuzova,18/7, Kiev, 011133 (Ukraine), e-mail: skantar@ukr.net
These laboratory and pilot experiments to establish an acceptable mode chip pretreatment with sodium hydroxide resulted. Regime that meets the requirements in terms of physical and mechanical strength of the chemi-thermomechanical pulp obtained.
Sort chips, the production of chemi-thermomechanical pulp out of it in the same mode with no assorted chips, greatly increases the bursting strength.
Fractional composition of chemi-thermomechanical pulp depends on the length of pre-hydrolytic thermal processing chips. The content of long fiber fraction is reduced by 4-7% and the fraction of medium increases due to this process.
Keywords: chemical-thermomechanical pulp, grain size distribution, long fiber fraction of medium, of short-cut, slip fiber, physical and mechanical properties.
References
1. Fliate D.M. Bumagoobrazuiushchie svoistva voloknistykh materialov. [Бумагообразующие свойства волокнистых материалов]. Moscow, 1990, 136 p. (in Russ.).
2. D'iakova E.V., Komarov V.I. Tekhnologiia mekhanicheskoi massy. [Technology mechanical pulp]. Arkhangelsk, 2006, 203 p. (in Russ.).
Received May 24, 2012
