18. Техническая целлюлоза, её состав и свойства

Техническая целлюлоза в химическом отношении представляет собой природный композиционный материал, полученный в результате химической обработки исходного растительного сырья и состоящий из целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина и экстрактивных веществ. В зависимости от источника происхождения волокна целлюлозы имеют длину от 1-5 мм (древесная целлюлоза) до 30 мм и большую (хлопковая и льняная целлюлоза).

Целлюлоза — природный линейный полимер регулярного строения, построенный из элементарных звеньев, представляющих собой остатки глюкозы, которые соединены между собой глюкозидными связями.

Если весь углерод, который находится на планете, принять за 100 %, то на долю растений, в которых содержится целлюлоза, приходится 99 %.

Целлюлоза нерастворима в воде, щелочах и слабых кислотах. При концентрации серной кислоты более 65 % и 40 % для соляной кислоты целлюлоза способна растворяться в неорганических кислотах.

Каждое элементарное звено целлюлозы, за исключением концевых звеньев, содержит три гидроксильные группы, которые во многом определяют химические и физические свойства целлюлозы.

Большое количество гидроксильных групп придает целлюлозе способность набухать в воде и поглощать влагу из воздуха (гидрофильность и гигроскопичность). Кроме того, используя способность гидроксильных групп целлюлозы вступать в различные реакции, из целлюлозы получают ряд ее производных, которые нашли широкое применение в полиграфии.

20. Свойства древесной массы. Способы её получения

Древесной массой называют волокнистый полуфабрикат, полученный механическим разделением древесины на волокна. Древесная масса входит в композицию многих видов бумаги и картона. В отличие от технической целлюлозы химический состав древесной массы обычно соответствует составу исходного древесного сырья. А так как в древесине содержится значительное количество лигнина, то древесная масса представляет собой грубые волокна, из которых получают бумагу с низкой прочностью.

Различают два метода производства древесной массы: дефибрерный и рафинерный. В свою очередь, дефибрерная древесная масса подразделяется на бурую, белую, химическую, а рафинерная - на термомеханическую, химико-механическую и химико-термомеханическую.

Общий принцип получения дефибрерной древесной массы заключается в истирании очищенных от коры балансов абразивной поверхностью специального вращающегося камня. Истирание осуществляется в воде при температуре в зоне трения 120-140°С. Водная среда и высокая температура пластифицируют (размягчают) лигнин, в результате связи между волокнами древесины ослабевают и волокна разделяются {дефибрируются). В случае получения бурой древесной массы балансы предварительно пропаривают, а затем измельчают аналогичным образом. При пропаривании древесина темнеет и древесная масса приобретает бурый цвет.

При получении белой древесной массы предварительная обработка отсутствует. Для повышения прочности белой древесной массы при использовании древесины лиственных пород в зону дефибрирования подают разбавленные растворы химических реагентов.

Получение химико-механической древесной массы сопровождается предварительной обработкой сырья (древесины лиственных пород) разбавленным раствором реагентов, содержащих натриевую соль сернистой кислоты и щелочь.

Отбелку всех видов древесной массы осуществляют по принципу, отличному от отбелки целлюлозы. Если при отбелке целлюлозы основные процессы направлены на удаление лигнина, то при отбелке древесной массы происходит обесцвечивание его хромоформных групп. При этом используют как восстанавливающие, так и окисляющие реагенты. На последних стадиях отбелки добавляют стабилизаторы белизны. Белизна древесной массы после отбелки достигает 70-80 %. В отличие от беленой целлюлозы для беленой древесной массы более характерна реверсия (пожелтение) белизны.

Рафинерная древесная масса получается истиранием измельченной в щепу древесины в дисковых мельницах (рафинеры). Рафинер представляет собой аппарат, снабженный двумя или тремя дисками, поверхность которых снабжена режущими элементами (выступающие планки). Изменяя зазор между дисками и скорость их вращения, можно в разной степени воздействовать на степень, разволокнения древесины. В отличие от дефибрерной древесной массы рафинерная содержит больше длинных волокон и, соответственно, имеет лучшие бумагообразующие свойства.

По аналогии с дефибрерной древесной массой рафинерная масса подразделяется на термомеханическую, химико-термомеханическую и химически модифицированную.

Особенностью термомеханической древесной массы является использование пропарки щепы перед размолом, производство химико-термомеханической массы включает сочетание химической (сульфит натрия) и механической обработки щепы с размолом волокна в несколько ступеней. Химически модифицированная древесная масса получается при использовании больших расходов химических реагентов и высокой температуре обработки.

Макулатурная масса представляет собой использованную бумагу, брак и обрезки бумажных и полиграфических фабрик. Переработка макулатуры включает роспуск ее в воде на волокна, очистку от небумажных включений, отделение нераспущенных волокон (сортировка), размол на дисковых мельницах, а иногда и облагораживание (обесцвечивание флотацией и отбелка).

Макулатурная, дефибрерная и рафинерная древесная масса в беленом и небеленом виде в композиции с целлюлозой используется для производства различных видов бумаги и картона.