SU454752A3 - The method of preparation of pulp from wood chips - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к способу приготовлени  пульпы из древесной щепы.This invention relates to a process for preparing pulp from wood chips.

Известен способ приготовлени  пульпы из древесной щепы путем облучени  щепы -у-лучами с последующей варкой известным методом . Однако в таком способе облучение щепы 7-лучами отрицательно вли ет на выход пульпы .A known method of preparing pulp from wood chips by irradiating the chips with -y rays, followed by cooking by a known method. However, in this method, irradiating chips with 7-rays adversely affects the pulp yield.

По предлагаемому способу, с целью повышени  выхода пульпы и улучшени  ее качества , древесную щепу облучают электронами в количестве ;1,0 Мрад.According to the proposed method, in order to increase the pulp yield and improve its quality, wood chips are irradiated with electrons in an amount of 1.0 Mrad.

Если древесину подвергают облучению электронами высокой энергии (с энергией в несколько сот тыс ч вольт) в известных границах доз, то пульпа, приготовленна  путем варки из этой древесины, обладает лучЩими показател ми как в количественном, так и в качественном и экономическом отношении. Эффект , вызываемый в древесине, по-видимому, состоит в модификации лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы.If wood is exposed to high-energy electrons (with an energy of several hundred thousand volts) within known dose limits, pulp prepared by cooking from this wood has better indicators in both quantitative and qualitative and economic terms. The effect caused in wood, apparently, consists in the modification of lignin, hemicellulose and cellulose.

Установлено, что электродный луч разбивает молекулы из длинных цепочек на цепочки меньшей длины и в то же врем  устанавливает поперечные св зи между фрагментами молекул из длинных цепочек и другими молекулами , вход щими в состав древесины, и образуетIt has been found that the electrode beam breaks up long chain molecules into shorter chains and at the same time establishes cross-links between fragments of long chain molecules and other molecules that make up wood, and forms

молекулы, свойства которых отличаютс  от свойств молекул необлученного материала.molecules whose properties differ from those of the unirradiated material.

Вновь образованные комплексы характеризуютс  свойствами, обеспечивающими более легкое дефибрирование и в услови х контролируемого процесса не уменьшают лучщих свойств физической прочности полученной пульпы. В пульпе может допускатьс  более высокое содержание лигнина, без какого-либоThe newly formed complexes are characterized by properties that provide easier defibration and, under conditions of a controlled process, do not reduce the best properties of the physical strength of the resulting pulp. Higher lignin content can be tolerated in the pulp, without

серьезного вредного вли ни , благодар  чему увеличиваетс  выход . Во многих случа х лучшие свойства физической прочности пульпы, полученной с повышенным содержанием лигнина, улучшаютс  или сохран ютс .serious adverse effect, thanks to which the yield is increased. In many cases, the best properties of the physical strength of the pulp obtained with a high content of lignin are improved or retained.

В этих услови х было бы естественно ожидать , что указанные свойства будут ухудшатьс .Under these conditions, it would be natural to expect these properties to deteriorate.

Пульпа, полученна  из облученной древесины , отличаетс  бумагоделательными свойствами более широкими, чем пульпа, полученна  из необлученной древесины. Так, по сравнению с пульпами, полученными из древесины , облученной повышенными дозами облучени , степень размола пульп уменьшаетс . ЭтоPulp obtained from irradiated wood is characterized by its papermaking properties broader than pulp obtained from non-irradiated wood. Thus, in comparison with pulps obtained from wood irradiated with increased doses of irradiation, the degree of pulp grinding is reduced. it

указывает на то, что дефибрирование гораздо легче проводить с облученным продуктом древесной пульпы, чем с необлученным, а также на то, что дефибрирование происходит темindicates that the defibration is much easier with the irradiated wood pulp product than with the non-irradiated, and also that the defibration occurs

легче, чем выше доза облучени . В процессе приготовлени  пульпы это свойство может быть использовано дл  получени  пульп известного качества при затрате гораздо меньшего количества времени нуте). приготовлени  пульпы из облучеиной дрег есной нхепы. Чем меньше врем  варки, тем больша  концентраци  лигнина остаетс  в нульпе. Поскольку лигнин в своем модифицированном виде не вреден , он может сс7;;ватьс  в пульпе, что повышает ее выход. По-гзиди.мому, модифицирование лигиина делает его более стойким к воздействию ИлСлочей и растворителей. Таким образом , желательно уменьшать концентрацию шелочи при получении пульны из облучеиной древесипы. Применение шелочи в обычных количествах только повышает растворимость излишних количеств гидратов углерода, ослабл   тем самым конечный продукт и уменьша  выход. Когда нульпу приготовл ют механическим путем, модификаци  облученной древесины придает ей способность к дефибрированию с меиьшей затрато энергии.lighter than higher dose. In the process of pulping, this property can be used to obtain pulps of known quality at the cost of much less chickpea time). preparation of pulp from the irradiation of the forest tree Nepa. The shorter the cooking time, the greater the concentration of lignin left in null. Since lignin in its modified form is not harmful, it can bc7 ;; fall in the pulp, which increases its yield. According to him, the modification of ligiin makes it more resistant to the effects of IlSlochy and solvents. Thus, it is desirable to reduce the concentration of silky when getting pulverized from irradiated wood. The use of silk in ordinary quantities only increases the solubility of excess amounts of carbon hydrates, thereby weakening the final product and reducing the yield. When the nullus is prepared mechanically, modification of the irradiated wood gives it the ability to defibrate with the least expenditure of energy.

Оптимальна  доза облучени  дл  улучшени  нульнообразуюш;их свойств древесины и дл  западного гемлока равна ,5 Мрад, причем выход хил1ической пульпы может быть увеличен; при этом сохран ютс  лучн1ие прочностные свойства пульпы и получаемых из нее продуктов. При дозе 0,5 Мрад выход химической пульны и также прочностные характеристики , как прочность на разрыв и сопротивление продавливапию, начинают иадать (что особенно заметно в неотбеле1П1ых химических пульпах с высоким числом Канна). Это понижение в химической пульпе вызвано модификацией фракции гидрата углерода, делающей ее, по меньшей мере, частично растворимой . Причины понижени  прочности при дозах 0,5 Мрад окончательно пе вы снены: возможно, они заключаютс  в разрыве структуры целлюлозы. Энерги  облучеии  и толпдина древесины должны быть таковы, чтобы через древесину проходила энерги , достаточна  дл  получени  желательных изменений.The optimal dose of irradiation for the improvement of nil forms; their properties of wood and for western hemlock are equal to 5 Mrad, and the output of chilic pulp can be increased; at the same time, the improved strength properties of the pulp and the products obtained from it are preserved. At a dose of 0.5 Mrad, the chemical pulp yield and also the strength characteristics, such as tensile strength and resistance to prodling, begin to enter (which is especially noticeable in neotrino1 chemical pulps with a high Kann number). This decrease in chemical pulp is caused by the modification of the carbon hydrate fraction, which makes it at least partially soluble. The reasons for the decrease in strength at doses of 0.5 Mrad are finally clarified: it is possible that they consist in the rupture of the structure of cellulose. The irradiation energies and tolpdine of the wood should be such that sufficient energy is passed through the wood to produce the desired changes.

Пример 1. Каждый кр ж из деревьев западного гемлока (Цуга гетерофилла) возрастом 20-35 лет разрезают радиальной пилой на полудюймовые куски под углом 40° к волокнам. Затем кускн расщепл ют под углом 40° лабораторной шеповой на куски толш,иной 2-4 мм. Получеиные «карточки вручную расгценл ют на куски шириной 12,7- 25,4 мм, причем сучки, см тую древесину и раздавленную шеиу выбраковывают и удал ют . Затем шену перемешивают и сушат на воз., духе в камере с посто нной темиературой и влажностью в течение 4 дней перед обработкой . Описанна  процедура должна следовать возможно скорее после нроцедуры подготовки древесины.Example 1. Each cr of west hemlock trees (heterophillus Zug) aged 20–35 years is cut into a half-inch piece by a radial saw at an angle of 40 ° to the fibers. Then the piece is split at an angle of 40 ° from the laboratory shepowa into pieces, 2–4 mm thick. The resulting cards were manually handled into pieces 12.7–25.4 mm wide, with the knots, smoged wood and crushed neck discarded and removed. Then it is stirred and dried on air, in a chamber with constant temperature and humidity for 4 days before processing. The described procedure should follow as soon as possible after the wood preparation procedure.

Приготовленную таким образом древесную ш,епу бомбардируют электронами, пропуска  ее на конвейерной лейте под электронным лучом с анодным потенциалом 500 кв и токомWood wools prepared in this way are bombarded by electrons, passing it on a conveyor belt under an electron beam with an anode potential of 500 kV and a current

20 ма. Щепу на конвейере поворачивают и пропускают через луч до достижени  существенно равной экспозиции противоположных сторои щепы и при количестве облучени , указанном )1иже, причем некоторое количество щены обрабатывают бомбардировкой электронами дозой 0,20 Мрад, некоторое количество - дозой 0,50 Мрад и некоторое количество - дозой 1,0 Мрад. После облучени  щепу вар т в микроавтоклаве при следующих крафт-варочных услови х: сильна  щелочь (при печной20 ma. The chips on the conveyor are turned and passed through the beam to achieve a substantially equal exposure to the opposite sides of the chips and with the amount of irradiation indicated 1) below, with some of the pups being treated with electron bombardment with a dose of 0.20 Mrad, some with a dose of 0.50 Mrad and some a dose of 1.0 mrad. After irradiation, the chips are cooked in a micro-autoclave under the following kraft-cooking conditions: alkali is strong (in the oven

сушке древесины), %17wood drying),% 17

сернистость, %22,6sulfur content,% 22,6

отпошеиие жидкости к древесине6 ,6 : 1 максимальна  варочна  температура , °С 167,7 врем  до максимальной температуры , мин 60 врем  при максимальной температуре , мин 180 общее врем  варки, мин 240 максимальное давление в тенлообменнике 100 SPI В этих же услови х приготовл ют пульпу из иеоблученной щепы. После этого пульны различных варов иодвергают в отдельности обработке в мельницах РГ1 при 444 об/г. Иепытани  на степень размола были проведены на этих пульпах в соответствии со стандартом Таппи Т 227-М-58. Отливки дл  физических испытаний были приготовлены в соответствии с услови ми, указанными в стандарте Танпи Т 205-М-58. Результаты испытаний приведены в табл. 1.pressure from the liquid to the wood6, 6: 1 maximum cooking temperature, ° C 167.7 time to maximum temperature, min 60 time at maximum temperature, min 180 total cooking time, min 240 maximum pressure in the heat exchanger 100 SPI Under these conditions, prepare pulp from irradiated chips. After that, the pulping of various vars and separately processed in the Mills WG1 at 444 rev / g. Grinding tests were carried out on these pulps in accordance with the Tappi standard T 227-M-58. Physical test castings were prepared according to the conditions specified in the Tanpie standard T 205-M-58. The test results are shown in Table. one.

Таблица 1Table 1

Процедура Procedure

Показатели теста ТаппиTuppy Test Indicators

Число КаппаKapp number

Коэффициент продавливани  Сопротивление разрыву Разрывна  длина при закручиванBurst Coefficient Tear Resistance Tensile Length Spun

от нул  (0-закрут. прочность) Разрывный коэффициентfrom zero (0-twisted. strength) Breaking coefficient

Результаты экспериментов, полученные при ириготовлеиии нульп, нредставлепы в табл. 2.The results of the experiments obtained with irileproduction and nulp are presented in the table. 2

Они указывают на то, что щепа, сваренна  в одинаковых услови х, ноказывает увеличение содержани  лигнина (как показало число Канна), уменьшение степени размола, сравнимый выход и существенно сравнимые ирочпостные свойства с новыщением дозы облучеии .They indicate that chips, cooked under the same conditions, show an increase in the lignin content (as shown by the Kann number), a decrease in the degree of grinding, a comparable yield and substantially comparable irochstnye properties with a higher radiation dose.

При необлученных древесных пульпах, когда число Каппа увеличиваетс , обычно степень размола увеличиваетс , а прочностные свойства - значительно ухудшаютс .With unirradiated wood pulps, when the kapp number increases, the degree of grinding usually increases, and the strength properties significantly deteriorate.

Пример 2. Древесную щеиу из гемлока приготовл ют аналогично примеру 1. После облучени  различных порций щепы дозами 0,20, 0,50, 1,0 Мрад и нри других услови х (см.Example 2. Wood gums from hemlock are prepared analogously to example 1. After irradiating various portions of chips with doses of 0.20, 0.50, 1.0 Mrad and under other conditions (see

пример 1) эта, а также необлученн   щепа бы454752Example 1) This, as well as unirradiated chips would be 454752

6 Таблица 26 Table 2

ли сварены в одном и том же микроавтоклаве (см. пример 1) нри следующих крафт-варочных услови х, при изменении времени и темнературы , направленном к получению посто нного числа Каппа:whether they are welded in the same micro-autoclave (see example 1) under the following kraft-cooking conditions, with a change in time and temperature, aimed at obtaining a constant kapp number:

сильна  щелочь (дл  древесины печной сушки), %17,0strong alkali (for wood kiln drying),% 17.0

сернистость, %25sulfur content,% 25

отнощеиие жидкости к древесине5 ,2: 1liquid to wood5, 2: 1

максимальна  варочна  температура , °С176,6maximum cooking temperature, ° С176.6

врем  до максимальной температуры , мин90time to maximum temperature, min 90

Пример 3. Древесна  щепа из гемлока была приготовлена аналогично примеру 1. После облучени  порции щепы при 0,50 Мрад при услови х, аналогичных примеру 1, эта, а также необлученна  щепа были сварены в одном и том же микроавтоклаве (см. пример 1) при следующих услови х:Example 3. Wood chips from hemlock were prepared analogously to example 1. After irradiating a portion of chips at 0.50 Mrad under conditions similar to example 1, this, as well as unirradiated chips, were welded in the same micro-autoclave (see example 1) under the following conditions:

сернистость, %sulfur content,%

отнощение лигнина к древесинеlignin to wood ratio

максимальна  варочна  температура , °Сmaximum cooking temperature, ° C

врем  при максимальной температуре , мин90-150time at maximum temperature, min 90-150

общее врем  варки, мин80-240total cooking time, min 80-240

максимальное давление теплообменника100 PSI.Maximum pressure exchanger 100 PSI.

Необлученна  щепа, приготовленна  описанным путем, также была сварена в этнх же услови х. Результаты экспериментов, полученные при приготовлении крафт-пульп и представленные в табл. 3, указывают на то, что при посто нном числе Каппа пульпа, полученна  из облученной древесины, имеет бумагоделательные свойства, значительно превосход щие свойства пульпы, полученной из необлученной древесины.Unirradiated chips prepared by the method described were also cooked under the same conditions. The results of the experiments obtained in the preparation of Kraft pulps and are presented in table. 3, indicate that with a constant Kappa number, pulp obtained from irradiated wood has papermaking properties that are significantly superior to those of pulp obtained from unirradiated wood.

Таблица 3Table 3

врем  до максимальной температуры , мин90 врем  при максимальной температуре , мин 150 общее врем  варки, мин 240 максимальное давление теплообменника 100 PSI time to maximum temperature, min90 time at maximum temperature, min 150 total cooking time, min 240 max heat exchanger pressure 100 PSI

29 5,2: 1 сильна  щелочь (см.табл.2) Пульпы были подвергнуты 1спытани м аналогично примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл.4. 176,629 5.2: 1 strong alkali (see tab.2) The pulps were subjected to 1 test as in Example 1. The test results are shown in Table 4. 176.6

Таблица 4 Результаты примера 2 показывают, что уменьшение сильной щелочи с 14 до 13% () дает увеличение выхода получаемой пульпы на 44,2-47,9% при сравнимом качестве пульпы. С другой стороны, когда необлученна  щепа варитс  в присутствии 13% сильной щелочи, при приготовлении пульпы с тем же содержанием лигнина, какое имеет пульпа из облученной древесины, она дает уменьщенне выхода на 3,7% при значительном ухудщении таких свойств, как степень размола,  ркость и коэффициент нродавливани . Предмет изобретени  Способ приготовлени  пульпы из древесной щены путем облучени  древесной щепы с последующей варкой, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  выхода пульны и улучшени  ее качества, облучение щ,епы производ т электронами дозой менее 1,0 Мрад.Table 4 The results of example 2 show that a decrease in strong alkali from 14 to 13% () gives an increase in the yield of the resulting pulp by 44.2-47.9% with a comparable quality of pulp. On the other hand, when non-irradiated chips are varits in the presence of 13% strong alkali, when preparing a pulp with the same lignin content as pulp from irradiated wood, it gives a reduced yield of 3.7% with a significant deterioration in such properties as the degree of grinding, brightness and coefficient of sedation. The subject of the invention is a method of preparing pulp from wood shcheny by irradiating wood chips with subsequent boiling, characterized in that, in order to increase the pulp yield and improve its quality, irradiation ni, py are produced by electrons with a dose of less than 1.0 Mrad.