Химия и химические технологии/ 5.Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий.

Д.т.н. Соловьева Т.В., Письменский П.И., .к. т. н. Дубоделова Е.В.

Учреждение образования «Белорусский государственный

технологический университет», кафедра химической переработки древесины, РеспубликаБеларусь

Активирование компонентов лигноуглеводной матрицы лиственных пород древесины при

производстве древесной механической массы

В настоящее время интенсивно развивается технология производства различных видов древесной массы, получаемой из щепы. Этот полуфабрикат обладает сравнительно высокими показателями качества при низкой его стоимости, поэтому широко используется в композиции массовых видов бумаги и картона [1].

Наиболее высокими темпами развивается технология производства древесной массы полученной по термомеханическому способу (ТММ). При получении ТММ самой важной и энергоемкой является стадия горячего размола щепы [2]. Традиционно пропарку щепы проводят при температуре 110–140°С, давлении 0,1–0,3 МПа в течение от 1 до 3 мин. Такая обработка способствует некоторому размягчению древесного вещества, ослаблению связи между древесными волокнами, что несколько облегчает процесс размола древесной щепы. При этом качество получаемого волокнистого полуфабриката сравнительно невысокое. Для его повышения необходимо проводить активирование лигноуглеводной матрицы. Такой способ используется в RTS-технологии, где активацию производят путем повышения температуры пропаривания щепы выше точки размягчения лигнина (166°С). При этом появляется возможность и сокращения периода выдержки древесной щепы в пропарочной камере до 5–8 с. Поэтому получаемая древесная масса обладает более высокими показателями качества по сравнению с ТММ. RTS-технологию в настоящее время используют 18 технологических линий в Швейцарии, Германии, Норвегии, США и др. странах. Аналогичная линия планируется к запуску и в Республике Беларусь на фабрике газетной бумаги в г. Шклове.

В настоящее время для получения древесной массы рекомендуется использование хвойных пород древесины. При этом наиболее предпочтительной является древесины ели. На Европейской территории, в том числе в Республике Беларусь, запасы этой породы неуклонно сокращаются, это обусловлено утратой биологической устойчивости и широким применением в деревообрабатывающей промышленности. В тоже время наметилась тенденция формирования спелой древесины в мягколиственных древостоях, что связано с малой степенью использования данного вида древесного сырья. Поэтому возникает необходимость замены широко востребованных и дорогостоящих хвойных пород древесины на малоценные мягколиственные породы.

Известно, что при использовании в технологии древесной массы лиственной древесины получаемый полуфабрикат обладает низкими физико-механическими показателями [1,2]. Этот недостаток можно устранить путем химической обработки на стадии ее пропаривания. В качестве химических реагентов рекомендуется применять сернистые соединения, например сульфит и моносульфит натрия, а также сильные щелочи (гидроксид натрия) с высокими расходами – от 7 до 15% к абс. сух. волокну. Процесс химической обработки традиционно осуществляют в импрегнаторах, обеспечивающих быструю и равномерную пропитку древесного сырья. Пропитанная щепа затем поступает в пропарочную камеру размольных мельниц.[4]

Исследования в направлении использования лиственных пород древесины для получения волокнистого полуфабриката по RTS технологии были проведены на кафедре химической переработки древесины БГТУ. При проведении эксперимента древесную массу изготавливали из древесины березы и ели. В качестве химического реагента был использован гидрокарбонат натрия. Как показали ранее проведенные исследования, он проявляет наиболее высокую реакционную способность по отношению к древесине березы.

Для определения физико-механических показателей массы, полученной по RTS технологии из древесины ели и березы, изготавливались образцы бумаги с массой 1м²–100г на листоотливном аппарате «Rapid-Ketten» фирмы «Ernst & Haage» (Германия). Испытания образцов проводили на разрывную длину, модуль упругости, растяжение при разрыве, сопротивление разрыву, проводились на разрывной машине SE062/064 фирмы «Lorentzen and Wettre». В ходе испытаний были получены следующие данные, показанные на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 – Зависимость модуля упругости, растяжения при разрыве, сопротивления разрыву образцов бумаги из древесной массы от породы древесины.

Рисунок 2 – зависимость разрывной длины образцов бумаги из древесной массы от породы древесины.

Как видно из представленных гистограмм, введение гидрокарбоната натрия в количестве 3% от абс. сух. волокна. в процессе пропаривания щепы позволяет повысить физико-механические показатели полуфабриката до уровня еловой массы.

Таким образом, древесина лиственных пород может заменить дорогостоящую древесину ели при производстве механической древесной массы по RTS-технологии.

Литература

1. Пузырев, С.С. Развитие и формирование бумагообразующих свойств МДМ / С.С. Пузырев, И.В. Лазарев // Целлюлоза, бумага, картон. – 2004. –№ 2.– С. 66–68.

2. Соловьева Т.В. Технология древесной массы. – Мн.: БГТУ, 1999. – 108 с.

3. Никитин, В.М. Химия древесины и целлюлозы / В.М. Никитин, А.В. Оболенская, В.П. Щеголев. – М.: Лесная пром-сть, 1978. – 368 с.

4. Механическая древесная масса: развитие технологии и оборудования, расширение производства и применения // Целлюлоза, бумага, картон. – 2004. – № 9. – С. 96–99.