Из древесины получают целлюлозу егэ русский. Изготовление бумаги и картона

Основным компонентом бумаги и картона является растительные волокна, полученные из древесины различных пород, стеблей и других частей однолетних растений. Главным компонентом растительных волокон является целлюлоза, обладающая всем необходимым для производства бумаги свойствами. А именно – высокой молекулярной массой, линейным строением молекул, фибриллярной структуры волокна, высокой прочностью и стойкостью к различным химическим реагентам и температурам, гидрофильностью. Важнейшим значением для бумажного производства имеет способность целлюлозы образовывать связи между волокнами. Целлюлоза – это природный полимер класса углеводов, её империческая формула (C6H10O5)n, где n – коэффициент полимеризации, показывающий сколько раз повторяются в молекуле элементарное звено. Коэффициент полимеризации целлюлозы составляет от 102 до 104 . Чем больше значение коэффициента полимеризации, тем больше длина макромолекулы и само волокно, а значит выше механическая прочность. Коэффициент полимеризации различен у растительных волокон различного происхождения. Линейное строение молекул целлюлозы придает волокнам гибкость и эластичность, что обеспечивает их достаточно плотное переплетение. Располагаясь в растительных клетках параллельно друг другу, макромолекулы целлюлозы образуют фибриллы. Фибриллы, соединенные между собой за счет сил межмолекулярного взаимодействия, образующие волокно. При механическом воздействии на волокна связи на межфибрилльных участках с аморфной структурой разрушается, что делает поверхность волокон ворсистой за счет отделения от основного волокна микроволновых образований – фибрилл. Такие волокна переплетаются в процессе изготовления бумаги и делают её прочной, гладкой, плотной. Волокна целлюлозы легко смачиваются водой и набухают, при этом вода, проникая между молекулами целлюлозы ослабляют водородные связи, при этом теряется прочность бумаги. Если излишек воды удалить, то связи восстановятся, и прочность снова возрастет. Однако при полном удалении воды из бумаги водородные связи разрушаются и бумага рассыпается. Поскольку целлюлоза гигроскопична, то содержание влаги в бумаге будет зависеть от условий окружающей среды. Компонент, отрицательно влияющий на свойства бумаги, который входит в состав любой одресневевшей растительной клетке является лигнин. Он делает растительные волокна жесткими и хрупкими, они плохо переплетаются, поэтому бумага, полученная из таких волокон – рыхлая, шероховатая, с малой прочностью. Лигнин легко окисляется, из-за чего бумага, содержащая данный компонент желтеет под действием света. Для изготовления качественной бумаги выбираются те волокна, которые содержат минимальное количество лигнина: хлопок, пихта, сосна, тополь и др. Основными источниками сырья для получения волокнистых полуфабрикатов являются: 1) древесина хвойных пород: ель, сосна, пихта, лиственница. Она обладает длинными волокнами, подходящими для производства прочной бумаги. 2) древесина лиственных пород: береза, осина и т. д. Она имеет более короткие волокна, поэтому обладает худшими механическими свойствами. Преимущества: быстро возобновляются. 3) стебли однолетних растений: злаков кукурузы, тростника и т. д. Они имеют волокна небольшой длины и содержат клетки не волокнистого строения. Хорошая перспектива возобновления сырья. 4) лубяные волокна однолетних растений и отходы хлопкового производства. Волокна обладают высокой прочностью, большой длиной. 5) тряпичная полумасса. Представляет собой отходы текстильного производства, которые сортируются по типу волокон: пеньковое, хлопковое, льняное. Тряпичную полумассу используют для производства специальных высокопрочных видах бумаги. 6) макулатура. Отходы производства и переработки бумаги в виде брака и чистых обрезков, а также бумажные изделия, находящиеся в употреблении в быту, в различных областях народного хозяйства. Её можно смешивать с другими видами сырья, а также производства картона и некоторых видов бумаг. Доля макулатуры в производстве бумаги будет все время возрастать.

Каждый человек, начиная делать ремонт, задумываются о том, чем отделывать поверхности, такие как стены и потолки, многие останавливаются на водно-дисперсионной краске. Водоэмульсионная краска - это очень популярный и наиболее экономный, …

Более благоприятной в нынешнем строительстве фасадной краской считается акриловая краска на базе органического растворителя. Для производства предоставленного вида краски применяется акриловая смола, спецификой которой является создание паронепроницаемого покрытия. Ее возможно …

Какую выбрать штемпельную краску водную или на спиртовой основе Без исключения, во всех офисах, учреждениях и на многих производственных предприятиях используются различные печати и штампы, которые служат для заверения разных …

Основным сырьем является древесная целлюлоза. Ее получают химической переработкой древесины хвойных или лиственных пород деревьев. Существует 2 способа: сульфатный и сульфитный. В первом методе используют древесину любых пород. Измельченную в щепу древесину обрабатывают путем варки в сульфатном щелоке, содержащем 9-10% NaOH при температуре 165-170 °С и давлении 0,6-0,8 МПа. Это наиболее распространенный метод. Сульфитный применяют преимущественно для хвойных пород. Щепу обрабатывают сульфитным щелоком, в состав которого входят сернистая и серная кислоты в виде гидросульфитов натрия, магния, кальция и аммония, при 130-135 °С и давлении 0,5-0,8 МПа. В обоих случаях варка длится не менее 5-7 часов. После этого из целлюлозной массы удаляют механические примеси и, если необходимо, подвергают дополнительной химической обработке - отбеливанию. Отбеливание проводят хлорсодержащими окислителями (хлор или ангидриты его кислот) или соединениями, в состав которых входит активный кислород (пероксиды). Последний способ обработки более экологичен. Эта операция важна с точки зрения качества, т. к. отбеленная целлюлоза идет на производство высокачественных сортов бумаги и картона.

При выработке целлюлозы из древесины удаляется большая часть лигнина, который повышает жесткость бумаги, но снижает качество бумаги, и других веществ. Выход целлюлозы после обработки составляет 50-60%. Сульфатная целлюлоза служит полуфабрикатом в производстве упаковочных видов бумаги и картона, и ее содержание во многом определяет прочностные свойства тары. Она дороже сульфитной целлюлозы и темнее ее (небеленые виды). Сульфатная целлюлоза - основной

полуфабрикат для производства мешочной и оберточной бумаги марки А (обладает высокими прочностными свойствами).

Для удешевления в состав пульпы вводят древесную массу - продукт истирания древесины, и термомеханическую древесную массу, получаемую при размоле пропаренной древесной щепы. Ее добавление придает бумаге пухлость, жесткость, снижает прочностные свойства, долговечность, показатель излома. Древесную массу используют при изготовлении пачек и коробочного картона. Также используют в качестве добавок полуцеллюлозу (измельченный продукт неполной переработки древесины), натуральные хлопковые волокна - хлопок, лен, пеньку и джут.

В производстве используют для удешевления бумажную макулатуру. Различают ее по кратности использования волокон. Первичная или возвратная - это отходы бумагоделательного производства, самая чистая. Макулатура второго поколения, прошедшая полиграфическое оформление, является отходом полиграфии. Макулатура, извлеченная из твердых бытовых отходов или макулатура рециклинга - наименее чистая. Она требует специальной санитарной обработки. Слой бумаги или картона, контактирующий с пищевыми продуктами, не должен содержать макулатуру.

Сырьевые компоненты и полуфабрикаты для производства картона зависят от вида картона и его назначения. Для производства плоского картона используют первичное сырье - беленую или небеленую целлюлозу. Для удешевления картонов в состав компонентов вводят облагороженную бумажную макулатуру и древесную массу.

В производстве гофрированного картона используют сульфатную или сульфитную небеленую целлюлозу, древесную массу, отходы сортирования целлюлозы, бумажную массу из сортированной макулатуры, несортированную макулатуру.

Основным компонентом бумаги и картона является растительные волокна, полученные из древесины различных пород, стеблей и других частей однолетних растений. Главным компонентом растительных волокон является целлюлоза, обладающая всем необходимым для производства бумаги свойствами. А именно – высокой молекулярной массой, линейным строением молекул, фибриллярной структуры волокна, высокой прочностью и стойкостью к различным химическим реагентам и температурам, гидрофильностью. Важнейшим значением для бумажного производства имеет способность целлюлозы образовывать связи между волокнами. Целлюлоза – это природный полимер класса углеводов, её империческая формула (C6H10O5)n , где n – коэффициент полимеризации, показывающий сколько раз повторяются в молекуле элементарное звено. Коэффициент полимеризации целлюлозы составляет от 102 до 104 . Чем больше значение коэффициента полимеризации, тем больше длина макромолекулы и само волокно, а значит выше механическая прочность. Коэффициент полимеризации различен у растительных волокон различного происхождения. Линейное строение молекул целлюлозы придает волокнам гибкость и эластичность, что обеспечивает их достаточно плотное переплетение. Располагаясь в растительных клетках параллельно друг другу, макромолекулы целлюлозы образуют фибриллы. Фибриллы, соединенные между собой за счет сил межмолекулярного взаимодействия, образующие волокно. При механическом воздействии на волокна связи на межфибрилльных участках с аморфной структурой разрушается, что делает поверхность волокон ворсистой за счет отделения от основного волокна микроволновых образований – фибрилл. Такие волокна переплетаются в процессе изготовления бумаги и делают её прочной, гладкой, плотной. Волокна целлюлозы легко смачиваются водой и набухают, при этом вода, проникая между молекулами целлюлозы ослабляют водородные связи, при этом теряется прочность бумаги. Если излишек воды удалить, то связи восстановятся, и прочность снова возрастет. Однако при полном удалении воды из бумаги водородные связи разрушаются и бумага рассыпается. Поскольку целлюлоза гигроскопична, то содержание влаги в бумаге будет зависеть от условий окружающей среды. Компонент, отрицательно влияющий на свойства бумаги, который входит в состав любой одресневевшей растительной клетке является лигнин. Он делает растительные волокна жесткими и хрупкими, они плохо переплетаются, поэтому бумага, полученная из таких волокон – рыхлая, шероховатая, с малой прочностью. Лигнин легко окисляется, из-за чего бумага, содержащая данный компонент желтеет под действием света. Для изготовления качественной бумаги выбираются те волокна, которые содержат минимальное количество лигнина: хлопок, пихта, сосна, тополь и др. Основными источниками сырья для получения волокнистых полуфабрикатов являются: 1) древесина хвойных пород: ель, сосна, пихта, лиственница. Она обладает длинными волокнами, подходящими для производства прочной бумаги. 2) древесина лиственных пород: береза, осина и т.д. Она имеет более короткие волокна, поэтому обладает худшими механическими свойствами. Преимущества: быстро возобновляются. 3) стебли однолетних растений: злаков кукурузы, тростника и т.д. Они имеют волокна небольшой длины и содержат клетки не волокнистого строения. Хорошая перспектива возобновления сырья. 4) лубяные волокна однолетних растений и отходы хлопкового производства. Волокна обладают высокой прочностью, большой длиной. 5) тряпичная полумасса. Представляет собой отходы текстильного производства, которые сортируются по типу волокон: пеньковое, хлопковое, льняное. Тряпичную полумассу используют для производства специальных высокопрочных видах бумаги. 6) макулатура. Отходы производства и переработки бумаги в виде брака и чистых обрезков, а также бумажные изделия, находящиеся в употреблении в быту, в различных областях народного хозяйства. Её можно смешивать с другими видами сырья, а также производства картона и некоторых видов бумаг. Доля макулатуры в производстве бумаги будет все время возрастать.

Бумага - это материал на основе растительных волокон, дополненных различными добавками и наполнителями.

Этот материал причисляют к важнейшим изобретениям человечества, и неспроста. Без него не был бы возможен такой высокий уровень прогресса, какой существует сейчас.

Изготовление бумаги ведется на целлюлозно-бумажных комбинатах. Эти предприятия располагаются невдалеке от водоемов, поскольку технология изготовления бумаги предполагает использование значительных объемов воды.

Сырье для производства бумаги

Основной материал, используемый для производства бумаги - древесина разных (больше – хвойных, потому что они на 40–50% состоят из целлюлозы) сортов и макулатура. В особых случаях используется хлопок. Еще один вид сырья, появившийся относительно недавно, - синтетические волокна. Также основой для производства бумаги может стать ветошь, волокна однолетних растений, шерсть, асбест.

Для изготовления бумаги чаще всего используются такие полуфабрикаты, как целлюлоза и древесная масса в разных соотношениях.

Заготовленная древесина проходит специальную обработку: химическую и механическую.

Целлюлозу получают в процессе варки древесины в химическом растворе. Именно она придает материалу белизну и высокую прочность. Целлюлоза в полусыром виде может быть сразу отправлена на дальнейшую переработку в цех, а может быть спрессована, высушена и в виде серых листов отправлена на продажу другим предприятиям. В чистом виде целлюлоза используется для производства высококачественной бумаги дорогих сортов.

Механическая обработка, помол древесины, приводит к образованию древесной массы - частиц диаметром два-три миллиметра. Этот полуфабрикат содержит не только целлюлозу, но и лигнин - полимер, скрепляющий волокна растений. Именно из-за этого вещества полиграфическая продукция, напечатанная на газетной бумаге, с течением времени становится желтовато-коричневой под воздействием света. Древесная масса в чистом виде может применяться только для производства бумаги недорогих сортов (газетная, упаковочная).

Как изготавливают бумагу

Производство начинается с изготовления бумажной массы, которая представляет собой смесь воды, целлюлозы и древесной массы (соотношение целлюлозы и д. м. определяет будущие характеристики продукции) с добавлением различных веществ для проклейки, окраски, улучшения свойств материала (клея, смолы, крахмала, мела, каолина и прочего). Соотношение воды и волокон таково, что бумажная масса представляет собой 2,5–3% суспензию.

Предварительно очищенная бумажная масса поступает в бумагоделательную машину - сложный агрегат огромных размеров (длина - свыше 100м, ширина - 15-18м). За одну минуту полуфабрикат успевает пройти через все части БДМ;

Сеточная часть. Под напором этот состав непрерывно поступает на движущуюся проволочную сетку бумагоделательной машины. Технология изготовления бумаги такова, что волокна располагаются и переплетаются вдоль движения сетки, создавая машинное направление, которое в дальнейшем будет играть важную роль при использовании готового продукта. По мере движения сетки вода постепенно уходит и осуществляется формование бумажного полотна.

Прессовая часть. В процессе прессования полотно проходит между несколькими парами прессов-валов, уплотняясь и отдавая большую часть влаги.
Сушильная часть. В ней бумага-основа высушивается нагретыми паром цилиндрами. Но даже после этого в полотне остается до 8% влаги.
Каландры. Предварительно остуженное холодными барабанами полотно проходит каландрирование - пропускается между тяжелыми полированными валами - каландрами для придания ему большей гладкости и прочности. Каландрированная бумага сматывается в рулон и подвергается резке на меньшие рулоны или размотке и резке на листы.

После и/или перед каландром могут быть установлены устройства для мелования бумаги. Мелование - нанесение покрытия из каолина или диоксида титана для увеличения гладкости бумаги и улучшения ее печатных свойств, оно бывает одно- или двухсторонним, однократным и многократным.

Бумага - это материал, состоящий из размолотых растительных волокон, беспорядочно переплетенных и связанных между собой силами поверхностного сцепления. Основным сырьем для производства бумаги является целлюлоза. Для производства бумаги предпочтительной является древесина хвойных пород. Прочность бумаги из хвойной целлюлозы обычно в 1,3-2 раза выше, чем из листовой целлюлозы. Образование прочного, равномерного по толщине бумажного полотна достигается размолом волокон длиной до 0,5 - 2,5 мм, причем отношение толщины к длине волокна должно быть 1: 300. Степень помола бумажной массы измеряется градусами шкалы Шоппер-Риглера (0 - 100 ° ШР). Выпускают бумагу более 200 видов. Для каждого вида бумаги установлена норма степени помола массы, от которой зависят ее физико-механические свойства: способность растягиваться, сопротивление разрыву, излому, истиранию (табл. 8.2).

Таблица 8.2

Характеристика размолотого волокна в бумаге

После размола и смешивания с водой волокнистая масса целлюлозы, содержащий лишь 0,5% сухого вещества, подается на бумагоделательную машину. Масса размещается слоем на подвижной сетке, на которой обезвоживается с помощью вакуум - отсосов. После этого влажное бумажное полотно, образующийся переносится из сетки на суконную подвижную полосу, на которой происходит дальнейшее обезвоживание и сушка. Конечная влажность бумаги составляет 5 - 6%. После этого бумага подвергается полировке (лощению). Таким путем делают односторонне лощеный бумагу. При необходимости лощение осуществляют и с другой стороны. Лощеный бумагу специалисты также называют бумагой машинной гладкости. Далее бумага в случае необходимости подвергается процессам облагораживания.

Необлагороджений бумагу Состоит из уплотненных волокон целлюлозы, образующие систему капилляров. Кроме того, волокна целлюлозы имеют свойство адсорбировать влагу (свойство гидрофильности). Благодаря капиллярности и гидрофильности такая бумага непригодный ни для писания чернилами, ни принадлежности тушью. Печатный текст на нем также расплывается. Однако существуют достаточно большие потребности и в такой бумаге, например, из него изготавливают бумажные полотенца, детские простыни, туалетные рулоны.

К процессам облагораживания относится проклейки и введение в бумагу наполнителей. Для этой цели используют различные природные и синтетические клеи. Наиболее древние природные клеи - крахмал и животные клеи. В процессе проклейки пустоты и промежутки между волокнами заполняются клеевой массой и бумагу в значительной степени теряет способность впитывать воду. Кроме проклейки в поверхностный слой бумаги вводят минеральные пигменты для придания поверхности гладкости и лучших впитывающих печатную краску свойств. Минеральные пигменты позволяют прятать или изменять цвет бумаги и придавать ему непрозрачность. Такая бумага называют мелованной. Иногда минеральные вещества составляют от 70 до 90% массы поверхностного слоя.

Для обеспечения прочности соединения частиц пигментов с бумагой используют специальные добавки. Часто их роль выполняют вещества, обеспечивающие проклейку бумаги. Как минеральные пигменты широко используют каолин - массу, близкую по составу к глин, имеет пониженную пластичность и повышенную белизну. Одним из древнейших наполнителей является карбонат кальция (мел), поэтому такие бумаги назвали мелованными. К известным пигментов также относятся диоксид титана TiO2 и смесь гидроксида кальция Са (ОН) 2 (гашеной извести) и сульфата алюминия Al2 (SO4) 3.

Для производства картографических, афишных, декоративных, оберточных и этикетных бумаг применяют люминесцентные пигменты (сульфиды цинка ZnS и кадмия CdS, сульфиды кальция CaS и стронция SrS). Пытки бумаги - нанесение полимерной пленки или алюминиевой фольги. Побои бумаги широко используют в качестве упаковочного материала для пищевых, косметических и фармацевтических товаров. В состав газетной бумаги входит лишь 25 - 30% небеленой сульфитной целлюлозы, а остальные 70 - 75% занимает мелкая древесная масса, полученная механической обработкой. Древесная масса также вводится в упаковочный, обойный бумагу и бумагу для санитарно бытовых нужд. Замена целлюлозы на древесную массу делается только с целью удешевления бумаги, качество его от такой замены становится более низкой. Для изготовления банковского, документационного, картографического, сигаретного и других видов високогатункового бумаги ранее использовалась исключительно тряпичная сырье. Хлопок и лубяные волокна льна состоят практически из чистой высококачественной целлюлозы. Целлюлоза тканей обеспечивает бумаги высокие физико-механические свойства, такие, как прочность на изгиб, способность растягиваться, воздухопроницаемость, устойчивость к влаге и свету есть, обеспечивает долговечность. В настоящее время в состав тканей часто вводят искусственные волокна. Отходы таких тканей и соответствующее тряпки непригодно для бумажного производства, поскольку плохо поддается переработке. Поэтому значение тряпки в бумажном производстве в настоящее время снизилось. Наиболее ценная тряпичная масса выходит из льняного и пенькового волокна, почти чистой целлюлозой, которая хорошо распускается в процессе размола. Хлопчатобумажная масса, состоящая из хлопчатобумажных волокон, плохо распускается в процессе размола, поэтому применяется для производства бумаги с хорошей впитывающей способностью.

Все более важное значение как сырье бумажного производства приобретает макулатура - отходы, которые получают в процессе переработки бумаги и картона, различные виды использованной бумаги и бумажных изделий. Среди населения понятие макулатура почти полностью сведено к устаревшим и тех, которые пришли в негодность, книг и старых газет и гораздо реже - до использованных упаковочных материалов. Переработка макулатуры на белый типографский бумага и бумага для письма требует больших затрат. Это связано с необходимостью обесцвечивание типографских красок, удалением клеев и наполнителей. Поэтому на практике из макулатуры изготавливают упаковочную бумагу и внутренние слои многослойного картона. В этих случаях переработка макулатуры сводится к механическим операций: макулатура в воде при высокой температуре разбивается (распускается) до необходимой степени измельчения и масса направляется на изготовление картона. 1т макулатуры позволяет сэкономить 3,0 - 4,5м3 древесины или 15 взрослых деревьев.

Продукт массой до 250 г / м2 называется бумагой, выше - картоном.

Для производства бумаги и картона применяют преимущественно волокнистые полуфабрикаты из различных пород древесины и недревесных растительного сырья. Вместе с растительными волокнами для специальных технических видов бумаги в последнее время все шире стали применять искусственные, синтетические, минеральные и другие волокна. Целлюлозные волокна - главный составляющий компонент растительных клеток. Эти волокна хорошо набухают в воде, способны фибрилюватися на мелкие волокна (фибриллы и микрофибриллами), имеют высокую прочность и устойчивость к воздействию температуры и химических веществ. Что касается других волокон (искусственных, синтетических, минеральных, шерстяных), то они этих свойств не имеют, поэтому в последнем случае требуется применение различных диспергирующих и вяжущих добавок, что делает технологический процесс производства бумаги из этих волокон значительно дороже и сложнее.

В зависимости от способа получения волокнистые полуфабрикаты, изготавливаемые даже с одной и той же растительного сырья, имеют различные свойства. Поэтому в производстве бумаги должны быть учтены свойства этих полуфабрикатов и их влияние на качество готовой продукции.

Растительные волокна, которые применяются для производства бумаги, отличаются между собой как по химическому составу, так и по анатомическому и морфологическим строением. Наиболее ценными являются волокна, полученные из хвойных пород древесины. Эти волокна можно использовать не только самостоятельно, но и добавлять к ним менее ценные коротковолокнистого полуфабрикаты, такие, как древесная масса, волокна лиственных пород древесины и однолетних растений, макулатурная масса.

Волокнистые полуфабрикаты из лиственных пород отличаются от полуфабрикатов из хвойных пород прежде всего тем, что они имеют более короткие волокна, которые, кроме того, менее однородны по своей анатомическим строением. Эти волокна образованы на 75 - 90% с относительно коротких и толстостенных клеток либриформа с игловидными концами и на 10 - 25% из сосудистых клеток неволокнистой строения, являются короткими, тонкостенные и широкополосными трубками. Клетки либриформа имеют длину 0,7 - 1,5 мм, ширину около 0,025 мм; длина сосудов 0,3 - 0,7 мм, ширина - 0,05 - 0,06 мм. Поэтому разлом полуфабрикатов из лиственных пород древесины следует проводить таким образом, чтобы не было существенного контрактура волокон и не происходило значительного увеличения степени помола массы.

Применяемые волокнистые полуфабрикаты классифицируются как по способу получения, так и по выходу из абсолютно сухого сырья. Основными компонентами растительной ткани являются: целлюлоза (клетчатка), лигнин, гемицеллюлозы (пентозаны и гексозаны), смолы, жиры, воск и др.

В технической клетчатке кроме химических элементов чистой клетчатки, содержатся также и указанные компоненты. Гемицеллюлозы улучшают папероутворюючи свойства волокна, а лигнин их ухудшает. В зависимости от величины выхода полуфабрикатов из растительного сырья их разделяют на клетчатку, клетчатку высокого выхода, полуцеллюлозу, полуцеллюлозу высокого выхода и древесную массу. Примерные границы выхода этих полуфабрикатов составляют: клетчатки - 45 - 55%, клетчатки высокого выхода - 55 - 65%, полуцеллюлозы - 65 - 85%, полуцеллюлозы высокого выхода - 85 - 90% и древесная масса - 90 - 97%. Чем выше выход полуфабриката, тем больше в нем содержится гемицеллюлозы и лигнина. Поэтому качество производимого бумаги во многом зависит от применяемых полуфабрикатов.

В настоящее время основными волокнистыми полуфабрикатами являются: клетчатка сульфатная из хвойных и лиственных пород древесины, клетчатка сульфитная, древесная масса, полуцеллюлоза, макулатура, Тряпичная напивмаса, клетчатка усовершенствована, другие виды волокон (синтетические, искусственные минеральные, шерстяные).

Клетчатку сульфатную получают варкой измельченной растительной сырья в растворе в котлах периодического или непрерывного действия при температуре 160 - 180 ° С и давлении 0,7 - 1,2 МПа. Этот способ позволяет перерабатывать любое растительное сырье и получать наиболее прочные волокнистые полуфабрикаты. Сульфатная клетчатка после варки имеет темный цвет, поэтому в небеленой виде применяется в основном для технических видов бумаги и картонов высокой прочности, например, электроизоляционных, упаковочных и тому подобное.

Клетчатку сульфитную получают главным образом из древесины малосмолистые хвойных пород путем обработки сульфитным варочным раствором, основными компонентами которого являются: водный раствор сульфитов и бисульфит, соответствующих оснований (кальция, магния, натрия или аммония). Сульфитной варки осуществляется в основном в котлах периодического действия при температуре 130 - 145 ° С и давлении 0,6 - 1,2 МПа. В процессе производства сульфитной клетчатки достигается более высокий, чем в случае сульфатного варки, выход клетчатки из древесины, а из отработанных щелочей получают этиловый спирт, белковые кормовые дрожжи, литейные концентраты, дубильные вещества и другие ценные продукты. Сульфитная клетчатка после варки становится более светлой по сравнению с сульфатной и легче поддается отбеливанию.

Одной из важнейших технологических операций производства бумаги является размола, перед которым сухие (товарные) волокнистые полуфабрикаты предварительно распускаются водой в Гидроразбиватели, а затем смешиваются в определенном соотношении в регуляторах композиции. Бумажная масса, в зависимости от требований к качеству бумаги, может идти либо на изготовление бумаги, или на дополнительное введение в нее композиции вещества для проклейки, наполнителей, красителей и других добавок. Для осаждения на волокнах в бумажной массе компонентов, добавляемых применяют сернокислый алюминий, полиакриламид или другие вещества. Целлюлозную массу очищают от примесей и пропускают тонким слоем конвейером через ряд горячих валков, которые высушивают и прессуют бумагу (рис. 8.2).

Существуют четыре основные химические способы получения бумаги:

Сульфатный или крафт-процесс;

Сульфитный процесс;

Полухимическим процесс;

Содовый процесс.

Сульфатный или тафт-процесс. Древесная пульпа содержит два основных компонента - клетчатку и лигнин. Волокна клетчатки, составляющих пульпу, в древесине связанные лигнином.

Рис. 8.2. Технологические процессы изготовления бумаги:

И - сдирания коры со стволов; 2 - измельчение древесины; 3 - образование древесной пульпы; 4 - расщепление пульпы на волокна; 5 - отбеливание пульпы; 6 - осаждения пульпы через мелкоячеистыми ленту; 7 - сушки и прессования волокна в листе бумаги; 8 - готов бумага; 9 - пульпа из макулатуры.

Чтобы перевести клетчатку в форму, пригодную для производства бумаги, необходимо сначала использовать любой химический процесс для извлечения лигнина. В этом процессе древесные щепки варятся при повышенной температуре и давлении в серной варочной жидкости (белой жидкости), что представляет собой водный раствор сульфида натрия Na2S и гидроксида натрия NaOH. Белая жидкость химически растворяет лигнин древесины. Клетчатка в виде пульпы, остается, отфильтровывается от отработанной варочной жидкости и промывается водой. Обычно процесс приготовления пульпы состоит из нескольких промежуточных стадий промывки и, возможно, выщелачивания, после чего пульпа прессуется и высушивается в конечный продукт - бумагу.

Для подведения баланса процесса необходимо регенерировать потраченные реактивы и рекуперировать тепло. Отработанная варочная жидкость и вода после промывки пульпы смешиваются вместе, образуя слабкочорну жидкость концентрируется в многоступенчатом выпарных аппаратов до содержания твердых веществ около 55%. Черную жидкость можно концентрировать дальше до содержания твердых веществ 65% или в испарителе прямого контакта, в котором жидкость испаряется в процессе контакта с отходящими газами из рекуперационных топки, или в испарителе непрямого контакта. Прочная черная жидкость (лигнитний шлак) подается в регенерационные топку. В процессе сгорания органических продуктов, растворенных в жидкости, выделяется тепло, необходимое для регенерации паров, используется в процессе преобразования сульфата натрия Na2SO4 в Na2S. Для компенсации потери реагентов технологического цикла обычно добавляется сульфат натрия, который в топке превращается в сульфид Na2S. Сульфат добавляется к магнитному шлака перед его распылением в топке. Неорганические продукты, содержащиеся в лугу, собираются на дне топки в виде сплава. Сплав, состоящий из карбоната натрия и сульфида натрия, растворяется в воде, образуя зеленую жидкость подается в каустификацийний резервуар, куда добавляется негашеная известь (СаО) для преобразования карбоната натрия в гидроксид натрия. Образование гидроксида натрия завершает регенерацию белой жидкости, которая возвращается в автоклав. Шлак карбоната кальция, осаждается в каустификатори, кальцинируется в известняковой печи для регенерации негашеной извести.

Сульфитный процесс. Производство пульпы сульфитным методом похоже из крафт-процессом, но основная разница заключается в том, что для растворения лигнина древесины вместо сульфидного щелочного раствора используется соль сернистой кислоты. Для повышения буферности раствора используются гидросульфиты магния, аммония, кальция или натрия. Системы на основе кальция используются только на старых предприятиях и вытесняются новыми процессами.