Свойства и особенности сульфатной целлюлозы

Свойства сульфатной целлюлозы определяются физико-химическими процессами сульфатной варки, а также условиями и длительностью её проведения.

По сравнению с сульфитной целлюлозой, сульфатная целлюлоза содержит меньшее количество легкогидролизуемых гемицеллюлоз и значительное количество пентозанов (до 12 %). В ней меньше смолистых и минеральных веществ, жиров; она имеет более низкую кислотность. С другой стороны, из-за своего коричневого цвета, сульфатная целлюлоза требует более сложной отбелки, кроме того её выход при равной степени провара на 3—4 % меньше.

У сульфатной целлюлозы более высокие бумагообразующие свойства: её волокна более гибки, она обладает лучшими механическими показателями. Бумага из неё более плотная, термостойкая, менее подвержена деформации. В то же время, именно эти свойства затрудняют набухание и размол сульфатного волокна при переработке.

Продукция, изготовленная из сульфатной целлюлозы, обладает лучшими диэлектрическими свойствами, что используется для производства электроизоляционных видов бумаг.

Сульфатная целлюлозы выпускается, обычно, в следующих видах:

• целлюлоза сульфатная хвойная небелёная — предназначена для производства высокопрочных тарных и упаковочных видов бумаги и картона (мешочная бумага, бумага для гофрирования, картон для плоских слоёв, и пр.), электротехнической бумаги (кабельная бумага, электроизоляционная бумага и пр.), картонов технического назначения;

• целлюлоза сульфатная небелёная из смешанных пород древесины — используется по аналогии с хвойной целлюлозой;

• целлюлоза сульфатная хвойная белёная — предназначена для производства высококачественной бумаги для печати, письма и рисования (бумага документная, бумага картографическая, бумага чертёжная, бумага офсетная и пр.); этикеточной бумаги, пергамина,бумаги-основы санитарно-гигиенического назначения, топлайнера, полиграфических бумаг и картонов;

• целлюлоза сульфатная белёная из лиственной древесины — предназначена для производства бумаги-основы для фотобумаги, фильтровальной бумаги, декоративной бумаги-основы для облицовочных материалов, в композициях писчей и печатной бумаги, бумаги-основы санитарно-гигиенического назначения, полиграфических бумаг и картонов;

• целлюлоза сульфатная пергидролизная — предназначена для производства вискозных кордных и технических нитей и высокомодульных волокон.

Сравнительные показатели сульфатного процесса

Доминирующее положение сульфатного процесса по сравнению с другими способами варки, помимо высоких прочностных характеристик сульфатной целлюлозы, объясняется следующими преимуществами:

• более низкие требования к породному составу и качеству древесного сырья; использование лиственной и хвойной древесины, а также, отчасти, древесных отходов;

• малое время варки;

• отработанные процессы регенерации тепла и варочного раствора, минимизация отходов, а также производство ценных побочных продуктов.

В качестве недостатков отмечаются:

• образование характерных дурнопахнующих газовых выбросов;

• невысокий выход целлюлозы;

• тёмный цвет небелёной целлюлозы и трудности её последующей отбелки;

• высокие первоначальные капитальные затраты на новое производство.

Сравнительная характеристика различных процессов варки целлюлозы приведена в таблице:

Метод	pH процесса	Активный катион	Активный анион	Температура варки, °C	Время варки, часов	Выход, % (х-для хвойной, л-для лиственной древесины)
Кислая (би-)сульфитная варка	1—2	H+, Ca2+, Mg2+, Na+, NH4+	HSO3−	125—145	3—7	45—55 (x)
Бисульфитная варка	3—5	H+, Mg2+, Na+, NH4+	HSO3−	150—170	1—3	50—65 (x)
Двухстадийная сульфитная варка    стадия 1    стадия 2	6—8 1—2	Na+ Na+, H+	HSO3−, SO32− HSO3−	135—145 125—140	2—6 2—4	50—60 (x)
Трёхстадийная сульфитная варка    стадия 1    стадия 2    стадия 3	6—8 1—2 6—10	Na+ Na+, H+ Na+	HSO3−, SO32− HSO3− OH−	120—140 135—145 160—180	2—3 3—5 2—3	35—45 (x)
Нейтрально-сульфитная варка	5—7	Na+, NH4+	HSO3−, SO32−	160—180	0,25—3	75—90 (л)
Щёлочно-сульфитная варка	9—13	Na+	OH−, SO32−	160—180	3—5	45—60 (х)
Натронная варка	13—14	Na+	OH−	155—175	2—5	50—70 (л)
Сульфатная варка	13—14	Na+	OH−, SH−	155—175	1—3	45—55 (х)

Сравнение сульфитного и сульфатного процесса по выходу целлюлозной массы для хвойной и лиственной древесины представлена ниже:

Компонент массы	Сульфитный процесс		Сульфатный процесс
	Хвойная целлюлоза	Лиственная целлюлоза	Хвойная целлюлоза	Лиственная целлюлоза
Общий выход    в том числе:	52 %	49 %	47 %	53 %
Целлюлоза	41 %	40 %	35 %	34 %
Глюкоманнан	5 %	1 %	4 %	1 %
Ксилан	4 %	5 %	5 %	16 %
Лигнин	2 %	2 %	3 %	2 %
Экстрактивные вещества	0,5 %	1 %	0,5 %	0,5 %