СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУЦЕЛЛЮЛОЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СМЕСИ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ И КАРБОНАТА НАТРИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТАРНОГО КАРТОНА
METHOD FOR PRODUCING HEMICELLULOSE USING MIXTURE OF SODIUM HYDROXIDE AND SODIUM CARBONATE FOR PRODUCING CONTAINERBOARD

Изобретение относится к целлюлозобумажной промышленности и может быть использовано при производстве целлюлозобумажной продукции, преимущественно тарного картона.
Из уровня техники хорошо известны аналогичные способы, опубликованные в нашей стране и за рубежом, как в патентной, так и непатентной литературе.
Так известны «Содово-натронный способ получения полуцеллюлозы из лиственной древесины» (А.Б. Курятников, Ю.Н. Непенин, В.А. Жалина // Бум. пром-сть. - 1987. - №1. - С. 10-11), а также «Совершенствование щелочных способов варки полуцеллюлозы из лиственной древесины»: автореферат дис. канд. техн. наук / Курятников Алексей Борисович. - Ленинград. - 1986. - 19 с. Кроме того, известно «Сравнение щелочных способов варки хвойно-лиственной полуцеллюлозы»: Л.И. Лузина, З.С. Напханенко, Э.П. Семашкин // Бум. пром-сть. - 1984. - №5. - С. 12-13.
Из международных патентных публикаций аналогичные решения хорошо раскрыты, например, в патентах США за №4486267, кл. 162/25, 1984, №4229251, кл. 162/28, 1980, №4787959, кл. 162/25, 1988, №3006804, кл. 162/36 от 1961, №5127993, кл. 162/72 от 1961, №3954553, кл. 162/90, от 1976 г. (ближайший аналог).
В советской (российской) патентной литературе аналогичные решения раскрыты, например, в авторском свидетельстве №1557227, А.Ф. Хэ, Л.Н. Самойлова, Л.А. Ершов, В.В. Ильин // кл. D21C 3/02, 1990, Патенте на изобретение №2019608, Г.А. Пазухина, С.М. Кривоносенко, С.Л. Сухов // кл. D21С 3/10, 1994, Патенте на изобретение №2015235, Г.С Харченко, Г.В. Галин, М.М. Филатов и др. // кл. D21С 3/10, от 1994 г., авторском свидетельстве №1559023, В.Г. Кенин, Ю.В. Жигалов и др. // кл. D21С 3/02 от 1990 г., авторском свидетельстве №910896, В.Г. Кенин, В.А. Жалина, Ю.Н. Непенин, Ю.А. Малков, кл. D21С 3/02, от 1982 г.
В наиболее близком решении к заявленному изобретению - способе получения полуцеллюлозы для тарного картона предварительно подготавливается продукт - технологическая щепа, которая потом обрабатывается сульфатным способом с применением различных химических и терморежимов (с учетом временных параметров). Способ сопровождается образованием токсичных газообразных и растворенных соединений серы.
Практически всем приведенным выше решениям присущи следующие недостатки: образование в производственном цикле токсичных газообразных и растворенных соединений серы, а также недостаточно высокие физико-механические свойства готовой продукции - тарного картона.
Задача настоящего изобретения заключается в устранении указанных выше недостатков путем получения полуцеллюлозы для тарного картона из лиственных пород древесины бессернистым способом варки, характеризующимся отсутствием выбросов сернистых соединений в окружающую среду; а также - использование получаемого полуфабриката в композиции со вторичным волокном для улучшения физико-механических свойств макулатурного тарного картона.
Технический результат настоящего изобретения заключается в улучшении экологических показателей («экологичность») способа получения полуцеллюлозы для изготовления тарного картона, а также улучшении физико-механических свойств продукции, изготовленной по этому способу.
Указанная задача решается следующим образом.
В способе производства полуцеллюлозы для изготовления тарного картона согласно заявленному изобретению, технологическая щепа из лиственных пород древесины обрабатывается смесью гидроксида натрия и карбоната натрия с варьированием соотношения от 1:3 до 1:4, при этом общий расход реагентов, отнесенный к массе абсолютно сухого сырья, составляет от 8 до 12% в единицах NaOH, причем гидромодуль варки составляет от 1:2 до 1:4, а температура варки 160-180°C, при этом температуру процесса поднимают до конечной в течение 15-30 мин, без стоянок на промежуточных значениях температуры, а время варки при конечной температуре выбирают исходя из необходимого выхода волокнистого полуфабриката выбирая из диапазона от 30 до 45 мин., после окончания варки варочный раствор отделяют от целлюлозосодержащего сырья, а полученный в процессе варки полуфабрикат подвергают механическому разделению на волокна и промывают водой.
Раскрытые выше, особым образом (теоретически и на практике) подобранные количественные и качественные параметры компонентов процесса, момент их включения (внедрения) в процесс, выдержки (время) в нем и вывода из него, а также особые температурные режимы, позволили решить поставленную задачу.
Как известно тарный картон - продукт целлюлозобумажной промышленности: прочный, обладающий хорошей способностью к сгибанию и биговке, применяемый при изготовлении тары. Выпускается как сплошной, так и гофрированный картон (гофрокартон).
Повышение физико-механических свойств картона достигается за счет выработки раскрытого выше режима изготовления полуцеллюлозы, исключающего использование в технологическом цикле сернистых соединений, а также предусматривающего использование получаемого полуфабриката в композиции со вторичным волокном для улучшения физико-механических свойств макулатурного тарного картона.
Как видно из приведенного, наиболее важные отличия заявленного способа от аналогов:
- отсутствие в технологическом цикле сернистых соединений;
- процесс получения полуфабриката одностадийный, т.е. обработка древесного сырья осуществляется готовым варочным раствором, содержащим гидроксид в заданном соотношении;
- продолжительность подъема температуры до конечной, продолжительность варки при конечной температуре.
Реализация предлагаемого способа позволяет:
- использовать лиственные породы древесины для получения полуцеллюлозы для тарного картона, не уступающей по физико-механическим свойствам известным полуфабрикатам-аналогам;
- исключить образование в производственном цикле токсичных газообразных и растворенных соединений серы;
- при добавке полуфабриката в композицию макулатурного тарного картона повысить его физико-механические свойства до уровня аналогичной продукции, производимой только из первичных целлюлозных волокон (без использования макулатуры)
Ниже приводятся примеры осуществления заявленного изобретения, никоим образом не ограничивающие все возможные варианты его использования.
Пример 1.
При осуществлении способа технологическую щепу из древесины березы обрабатывают смесью гидроксида натрия и карбоната натрия в соотношения 1:3, расход реагентов составляет 10% от массы абсолютно сухого сырья в единицах NaOH. Гидромодуль варки 1:3. Температура варки 170°С. Подъем температуры непрерывный за 20 минут. Варка при конечной температуре - 30 минут. Механическое разделение полуфабриката на волокна производят в течение 20 минут, с последующей промывкой водой. Выход полуфабриката составил 87% при числе Каппа 125.
Пример 2.
В другом варианте реализации способа технологическую щепу из древесины осины обрабатывают смесью гидроксида натрия и карбоната натрия в соотношения 1:3, расход реагентов составляет 10% от массы абсолютно сухого сырья в единицах NaOH. Гидромодуль варки 1:3. Температура варки 170°С. Подъем температуры непрерывный за 20 минут. Варка при конечной температуре - 30 минут. Механическое разделение полуфабриката на волокна производят в течение 20 минут, с последующей промывкой водой. Выход полуфабриката составил 78% при числе Каппа 125.
Пример 3.
В другом варианте реализации способа технологическую щепу из древесины осины обрабатывают смесью гидроксида натрия и карбоната натрия в соотношения 1:3, расход реагентов составляет 8% от массы абсолютно сухого сырья в единицах NaOH. Гидромодуль варки 1:4. Температура варки 160°C. Подъем температуры непрерывный за 20 минут. Варка при конечной температуре - 30 минут. Механическое разделение полуфабриката на волокна производят в течение 20 минут, с последующей промывкой водой. Выход полуфабриката составил 81% при числе Каппа 111.
Как видно при осуществлении данной технологии становится возможным исключить образование в производственном цикле получения полуцеллюлозы для получения тарного картона токсичных газообразных и растворенных соединений серы и, как следствие, существенным образом повысить экологические показатели процесса с одновременным улучшением его (тарного картона) физико-механических свойств, не уступающим известным полуфабрикатам-аналогам. Кроме того, при добавке полуфабриката в композицию макулатурного тарного картона достигается возможность повысить его физико-механические свойства до уровня аналогичной продукции, производимой только из первичных целлюлозных волокон (без использования макулатуры).