Хлопковая целлюлоза

ние кинетики процессов активированной отбелки не позволило обна­ ружить признаков цепного механизма реакции. Количество разло­ жившегося гипохлорита зависит от количества прибавленного акти­ ватора. Например, если отношение гипохлорит — активатор выра­

В важнейших отраслях промышленности, потребляющих и выра­ батывающих хлопковую целлюлозу (текстильной, химической, бу­ мажной), за последние 20—25 лет идет непрерывный процесс улуч­ шения производства хлопковой целлюлозы и улучшения ее каче­ ства.

Изучен и получил промышленное применение ряд новых видов отбелки и отбеливающих средств, превосходящих гипохлориты по ряду признаков, из которых следует упомянуть следующие.

Перекисная отбелка, при которой отбелка предварительно очи­ щенного щелочной варкой хлопкового волокна ведется растворами перекиси водорода, при температурах 75—90° С, при pH ванны 10—11. В кислой среде растворы перекиси водорода устойчивы и белящими свойствами не обладают. Перекисная отбелка достаточ­ но широко распространена на текстильных фабриках СССР и за рубежом. В химической и целлюлозно-бумажной промышленности ведется интенсивная работа по подготовке технологических процес­ сов с использованием в качестве белящего вещества перекиси водо­ рода (или перекиси натрия).

Отбелка хлоритом натрия (NaC102 или NaC102-3H20 ). Наибо­ лее совершенный из существующих видов отбелки, который нашел широкое применение для отбелки хлопчатобумажных и смешанных тканей за рубежом — в Италии, во Франции, Англии, Швеции,

возможно только в тех случаях, когда отбелка ведется при малых модулях ванны (0,8— 1,0), а это имеет место при запарном способе отбелки хлопчатобумажных тканей. При подкислении растворов хлорита выделяется двуокись хлора С102, являющаяся действую­ щим агентом при хлоритной отбелке:

5NaC10,+4HCl=4C102+5N aCl+2N a20

Отбелка ведется при pH — 3—5, ванны подкисляются уксусной, муравьиной или азотной кислотой. Температура при отбелке не выше 80° С. При отбелке двуокись хлора выделяет атомарный кис­ лород

Отбелка двуокисью хлора (CIO2) в послевоенный период нашла почти повсеместное применение на целлюлозных заводах всех стран, в том числе и СССР, вырабатывающих главным образом сульфат­ ные древесные целлюлозы. Есть сведения о применении ее и для отбелки хлопковой целлюлозы. Двуокись хлора — газообразное ве­ щество, ядовито, взрывоопасно. Для отбелки она получается на месте, для чего используются сложные и дорогие реакторы-генера­ торы, на которых получают в сутки несколько тонн газообразной двуокиси хлора (вместе с газообразным хлором). В генераторы загружается обычно получаемый с других заводов хлорат натрия (ЫаСЮз), который взаимодействует с концентрированной серной кислотой, в присутствии какого-либо восстановителя (сернистая кислота, соляная кислота и др.). После очистки газообразная дву­

количество сульфата натрия, который используется при регенера­ ции сульфатных варочных щелоков.

Отбелка надуксусной кислотой СН3СОООН аналогична перекисной отбелке, превосходит ее по действию на целлюлозы. Хорошо отбеленная хлопковая целлюлоза минимально деполимеризуется при отбелке. Надуксусная кислота получается на месте при взаи­ модействии перекиси водорода и уксусного ангидрида

Н20 2+(СН3С0 )20 =СН 3С0 0 0 Н+СН3С0 0 Н

По сведениям, на зарубежных предприятиях для отбелки хлоп­ ковой целлюлозы уже применяются, кроме гипохлорита, хлор пере­ кись водорода, двуокись хлора и другие отбеливатели [17, 18].

Многоступенчатая отбелка. Увеличение засоренности хлопка примесями, по химическому составу резко отличными от целлюло­ зы, содержащими лигнин, пентозаны и другие компоненты, требует усложнения технологического процесса путем введения вместо однократной отбелки в несколько ступеней, с применением в отдель­ ных ступенях разных, специфически действующих на примеси к хлопку реагентов. Многоступенчатая (3, 5, 6, 7-ступенчатая) отбел­ ка общепринята при производстве древесных целлюлоз, и только это позволило из древесины получать высококачественные целлю­ лозы, пригодные для получения вискозного волокна, нитроцеллю­ лоз и даже ацетилцеллюлоз.

Пытались использовать многоступенчатый процесс и для полу­ чения хлопковой целлюлозы. Например, еще в 1933 г. в Научноисследовательском институте искусственного волокна был разрабо­ тан процесс получения высококачественной хлопковой целлюлозы в четыре ступени, с применением щелочной варки при 95—100° С в течение 1 ч, после варки следуют обработка раствором гипохлори­ та или хлорной водой, щелочная обработка при 95— 100° С в тече­ ние 30 мин и гипохлоритная отбелка. В заводских опытах была по­ лучена высококачественная хлопковая целлюлоза. Практического использования этот процесс не получил из-за отсутствия на пред­

приятиях соответствующего оборудования. На ряде других попы­ ток использовать многоступенчатые процессы мы не останавли­ ваемся.

В последние годы во Владимирском научно-исследовательском институте синтетических смол (ВНИИСС) разработан совершен­ ный во всех отношениях процесс получения высококачественной хлопковой целлюлозы для ацетилирования, состоящий из ряда по­ следовательно выполняемых операций. Сначала следует подготов­ ка линта к очистке, состоящая из операций: роспуск линта в гидро­ разбавителе с последующей грубой очисткой водной суспензии лин­ та от минеральных и металлических примесей; резка хлопкового волокна; гидроциклонная очистка водных суспензий линта. Засо­ ренность линта при гидроциклонной очистке может быть понижена на 70—80%. При этом удаляются также водорастворимые мине­ ральные и органические примеси (4—5%), что является также одним из преимуществ гидроциклонной очистки линта.

Последующая варка хлопкового волокна проводится при кон­ центрации едкого натра 20 г/л, в течение 3 ч, температура 145° С, в присутствии поверхностно-активного вещества ОП-7 в количестве 0,5% к массе волокна, при модуле 20. После варки волокно промы­ вается сначала горячей, а затем холодной водой до нейтральной среды и отбеливается по схеме: хлорирование (в течение 30 мин, температура 20° С, концентрация активного хлора — 0,3 г/л, pH —

20° С, р Н = 10—11, модуль 20) -»-добелка двуокисью хлора (40 мин,

масштабе, с использованием для варки непрерывно действующего горизонтально-трубчатого аппарата Пандия. В настоящее время проектируются первые заводы, работающие по методу ВНИИСС [19].

Наконец надо упомянуть очень перспективные и безусловно под­ лежащие промышленному использованию работы Академии наук Киргизской ССР (акад. В. И. Иванов и сотр.), касающиеся одно­ родности по степени полимеризации (молекулярной массе) целлю­ лоз. В многочисленных работах В. И. Иванова, проведенных за последние 20 лет [20], выявлено особое значение однородности по молекулярному весу хлопковых целлюлоз во всех видах ее химиче­ ской переработки. «Результаты исследований В. И. Иванова и сотр. показали, что с повышением однородности по молекулярному сос­ таву исходного продукта снижается относительная вязкость раство­ ров целлюлозы и ее эфиров, увеличивается растворимость и реак­ ционная способность полимера при ацетилировании и т. д.

Для увеличения степени однородности целлюлозы по степени полимеризации отбельная хлопковая целлюлоза подвергается об­ работке водными растворами уксусной, молочной или азотной кис­

лот по методам, разработанным в институтах органической химии АН СССР и АН Киргизской ССР. Промышленное использование этого метода гомогенизации целлюлозы приведет к появлению в технологической схеме новой ступени — гомогенизации целлюлоз.

целлюлозных препаратов по мутности растворов их в серной кислоте. — «Пром-ть

ция процесса отбелки хлопкового волокна. — «Искусственное волокно», 1934, № 2. 14. 3 а к о щ и к о в А. П., Н е ж е л ь с к а я Р. Г., П и х у н о в а Н. А. Действие различных активаторов на растворы гипохлоритов. — «Прикладная химия», 1937,

№ Ю, с 36—51, 1380—11402.

15. З а к о щ и к о в А. П., П о с т н и к о в В. К. Хлопковая целлюлоза. М., Оборонгиз, 1941.

16.С а д о в Ф. И., К о р ч а г и н М. В., М а т е ц к и й А. И. Химическая техно­ логия волокнистых материалов. М., «Легкая индустрия», 1968.

17.Проспект фирмы Hercules Powder Со. 1963.

18. D о b о Е., К о b е К., “Tappi”, 1957, N2 40, N2 7, р. 573, 581.

19. X и л е н к о Н. А. Влияние линта и различных обработок его на качество хлопковой целлюлозы для ацетилирования. Дис. на соиск. учен, степени канд. химич. наук. Л., 1970 (Ленинградская ордена Ленина Лесотехническая академия им. С. М. Кирова).

20. И в а н о в В. И. и др. Патенты N2 186276 от 12/IX 1966 г. N2 169997 от 31/ХН 1964 г.

Г Л А В А VII

МЕТОДЫ к о н т р о л я

В ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛОПКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

За последние годы, по мере развития производства хлопковой целлюлозы, были разработаны различные методы контроля, позво­ ляющие полнее исследовать хлопковую целлюлозу как на отдель­ ных фазах технологического процесса, так и в виде готового про­ дукта.

Ниже приводятся распространенные и ускоренные методы конт­ роля, применяемые в производстве хлопковой целлюлозы.

1. Сырье и вспомогательные материалы

Хлопковый линт анализируют в соответствии с ГОСТ 3818.1—72 [ 1] на зрелость, влажность, засоренность, зольность, содержание целых хлопковых семян и длину линта.

Анализу подлежит в отдельности каждая поступившая партия, независимо от ее размеров.

Обычно размер партии равен одному вагону, но при погрузке в вагон несколько типов и сортов линта, за партию принимают линт каждого отдельного типа или сорта, находящийся в вагоне; в этом случае пробы отбирают в количестве, равном числу партий в вагоне.

Отбор проб. Проба, взятая из одного места партии, называется разовой пробой; совокупность разовых проб является общей пробой.

Для определения качественных характеристик линта берут об­ щие пробы первого и второго вида. Общую пробу первого вида используют для определения зрелости, засоренности, зольности, со­ держания целых хлопковых семян и длины линта. По общей пробе второго вида определяют влажность.

Общую пробу первого вида из запрессованного в кипы линта отбирают от 10% всех кип партии, но не менее чем от двух кип.

Для отбора разовой пробы из середины кипы снимают один или два металлических пояса и на выпуклой ее стороне разрезают упа­ ковочную ткань. Верхний слой линта толщиной 3—5 см снимают и откладывают в сторону, затем от следующего пласта линта берут пласт толщиной 10—12 см и массой не менее 200 г и осторожно, так

чтобы не изменить фактическую засоренность линта, завертывают в бумагу и проставляют на ней номер партии и кипы, из которой был взят образец линта. После этого снятый верхний образец линта укладывают обратно и кипу зашивают.

Таким образом отбирают образцы линта из всех намеченных кип. В лаборатории все образцы соединяют и получают общую про­ бу массой не менее 1 кг, затем завертывают в бумагу и проставляют на ней номер партий и номера кип, из которых были взяты образ­ цы линта. (При отборе общей пробы только от одной кипы ее состав­ ляют из двух образцов, взятых с двух сторон кипы, общей массой не менее 400 г.)

Общую пробу второго вида, как и первого, отбирают от тех же кип и в том же порядке. Однако учитывая, что влажность линта может быстро изменяться в зависимости от влажности окружающей среды, взятые из кип разовые пробы помещают в банку с плотно закрывающейся крышкой. Масса общей пробы второго вида должна быть не менее 500 г.

Для оценки влажности отбирают две общие пробы второго вида. Первую отбирают на глубине 3—5 см после снятия верхнего слоя, вторую — на глубине 20 см, в каждой определяют влажность и вы­ водят средний результат по формуле

1У7_ HV304-HV70

100 ’

где W— средняя влажность, %;

W\ — влажность общей пробы, отобранной из пластов на глуби­ не 3—5 см, что соответствует средней влажности плас­ тов, составляющих 30% от всей кипы, %;

W2— влажность общей пробы, отобранной из пластов на глуби­ не 20 см, что соответствует средней влажности пластов, составляющих 70% от всей кипы, %.

Из общей пробы первого вида отбирают малую общую пробу. Для этого пробу раскладывают ровным слоем на картоне или плот­ ном листе бумаги и из 32 мест отбирают клочки линта с таким рас­ четом, чтобы масса малой общей пробы составила 400—500 г. Отобранную малую общую пробу тщательно перемешивают и делят на две части. Одну часть используют для лабораторных анализов. Другую, завернутую в плотную бумагу, хранят в лаборатории не менее шести месяцев для проведения арбитражных анализов, на ней указывают: наименование предприятия-поставщика линта, но­ мер партии, номера кип, из которых взяты пробы, сорт, тип линта, дату отбора пробы, фамилию отборщика пробы.

Для определения зрелости и длины линта отбирают пробы мас­ сой не менее 1 г каждая. Для этого малую общую пробу первого вида раскладывают ровным слоем на листе картона или плотной бумаги и из 10 мест одной и другой стороны пинцетом берут клоч­ ки линта и соединяют вместе.

Для определения засоренности линта из малой общей пробы первого вида отбирают в предварительно высушенные и взвешенные бюксы четыре пробы массой каждая около 5 г. Пробы отбирают в три — четыре приема, для чего из разных мест банки вынимают часть линта и раскладывают в четыре бкжса; затем вновь вынимают часть линта, которую также раскладывают в те же четыре бюкса. Таким образом, заполняют все четыре бюкса, после чего отобран­ ные пробы взвешивают при закрытых крышках с точностью до 0,01 г.

Определение зрелости линта. Зрелость волокон линта характе­ ризуется утолщением стенки за счет накопления целлюлозы и изме­ нением физико-механических и химических свойств волокна.

Существует несколько способов определения зрелости волокна, из которых тестированными являются два — микрохимический ме­ тод (арбитражный) и в поляризованном свете.

Микрохимический метод основан на различном отношении зре­ лых и незрелых волокон к процессу мерсеризации щелочью, а также на различном восприятии красителя мерсеризованным волокном. Для проведения этого анализа пробу смачивают этиловым спиртом (или денатуратом), избыток которого отжимают полотенцем. Затем пробу помещают в колбу, содержащую 50 мл 18%-ного водного раствора едкого натра. Через 5 мин пробу переносят из колбы на сетку, имеющую вид воронки, и тщательно отмывают от щелочи во­ дой. Качество промывки проверяют фенолфталеином. После этого излишек воды удаляют и пробу помещают в колбу, в которой нахо­ дится 100 мл кипящего 1%-ного раствора конго красный и кипятят в течение 10 мин.

Окрашенную пробу линта помещают на чистую сетку и промы­ вают водой, делят на пять равных частей, от каждой берут пинце­ том по пучку волокон линта и приготовляют штапелек из 250— 300 волокон. На пяти предварительно смазанных глицерином пред­ метных стеклах волокна штапелька раскладывают зажимом, а шта­ пелек линта из коротких волокон — иглой. Волокна, параллельно уложенные на предметном стекле, закрывают другим предметным стеклом, затягивают резиновыми кольцами и просматривают под микроскопом при увеличении в 120—150 раз. По признакам внеш­ него вида волокна делят на группы зрелости в соответствии с табл. 59.

После просмотра всех волокон суммируют их количество по груп­ пам зрелости.

Определение зрелости линта в поляризованном свете — неарби­ тражный метод основан на приобретении волокнами в зависимости от их зрелости различной окраски, которая выявляется при про­ смотре пробы волокон через микроскоп в поляризованном свете.

Для проведения анализа отобранную пробу линта после переме­ шивания делят на пять частей; от каждой части пинцетом берут по пучку волокна с расчетом получения общей массы около 0,01 г.

Для правильного распределения волокон по группам зрелости необходимо просматривать их последовательно по всему участку каждого поля зрения, записывая при этом количество волокон той или иной группы. После окончания просмотра суммируют количест­

во волокон по группам зрелости.

Количество зрелых волокон в каждой группе зрелости (в про­ центах) вычисляется по формуле

Y п-100

Л = ~ Л Г *

где п — количество волокон группы зрелости;

N — общее количество просмотренных волокон.

По процентному содержанию зрелости волокон определяют сорт

линта.

Содержание зрелых волокон по сортам линта должно соответст­ вовать нормам, указанным в табл. 61.

Т а б л и ц а 61

Определение влажности линта. Различают два вида влажности хлопкового линта: фактическую, определяемую при испытании как процентное соотношение массы воды, удаленной из материала при определенных условиях, к постоянной массе сухого материала, и нормируемую (базисную), предусматриваемую в стандартах и тех­ нических условиях на линт.

Для определения фактической влажности четыре навески линта массой около 5 г каждая, отобранные, как указывалось выше, и помещенные в предварительно просушенные и взвешенные бюксы, устанавливают в сушильном шкафу, где сушат до постоянной массы при 105— 110° С. Первое взвешивание каждого бюкса производят через 1 ч 30 мин, последующие — через каждые 30 мин.

Процесс высушивания считают законченным, если разность меж­ ду двумя последними взвешиваниями не превышает 0,01 г. После этого вынимают все бюксы, помещают в эксикатор для охлаждения и через 10—15 мин взвешивают.