РАЗМОЛ БУМАЖНОЙ МАССЫ

Влияние химической модификации волокон [4]

Приблизительно в 1955 г. в специальной литературе появи­лись сведения о том, что с помощью химической модификации целлюлозы можно улучшить свойства бумаги, сократить время размола и снизить расход энергии. Химическую модификацию целлюлозы осуществляют введением в волокнистую массу раз­личных гидрофильных групп, замещающих гидроксильные группы в целлюлозных цепях. Для этой цели наиболее пригодны оксиэтильные и карбоксиметильные группщ. Степень заме­щения должна быть весьма небольшой, чтобы химическая моди­фикация не привела к деградации целлюлозы. Как правило, сте­пень замещения колеблется в пределах от 0,001 до 0,1 моль.

Частичную модификацию древесной целлюлозы или другого растительного материала можно осуществлять двумя различ­ными способами. При первом способе замещение некоторых гид - роксильных групп осуществляется лишь в определенной части общего количества массы, которую потом в заданном соотноше­нии смешивают с остальной массой. При условии одинаковой степени замещения второй способ дает лучшие результаты [98].

Степень замещения оказывает влияние на прочность бумаги. При непродолжительном размоле (до малой степени помола в °ШР) прочность бумаги во всех случаях увеличивается про-
їіорционально повышению степени замещения. При продолжении размола (до более высоких степеней помола в °ШР) при низких степенях замещения прочность бумаги также повышается, но по достижении определенной степени замещения гидроксильных групп в целлюлозных молекулах наступает снижение прочност­ных свойств бумаги. Прочность бумаги в зависимости от различ­ной степени замещения гидроксилов карбоксиметильными груп­пами при 5-, 10-, 15- и 20-минутном размоле приведена на рис. 20. Снижение прочности бумаги при высоких степенях замещения и продолжительном размоле массы объясняется частичной де­градацией обрабатываемого 8 целлюлозного материала.

Введением карбоксиметильных групп в целлюлозу можно при сокращении времени размола на треть повысить прочность бумаги вдвое. Влияние степени замещения на продолжительность размола массы и прочность получаемой бумаги показано на рис. 21, а зависимость степени помола от степени замещения при­ведена на рис. 22.

Рассмотренный способ химической модификации целлюлозы приводит к таким же результатам, что и повышение содержания в массе гемицеллюлоз типа полиуронидов. С ростом числа вве­денных в целлюлозу гидрофильных групп уменьшается сопротив­ление размолу и возрастает прочность бумаги на разрыв и про - давливание, а также число двойных перегибов. Одновременно возрастает звонкость бумаги, а непрозрачность снижается.

Если степень замещения гидроксильных групп в целлюлоза превзойдет определенный предел, то масса приобретет такие же свойства, как и целлюлоза с чрезмерно большим содержанием ге­мицеллюлоз, т. е. с короткими цепями макромолекул в поверхно­стных слоях волокон, чем и объясняется снижение прочности бу­маги. Тем не менее при замещении в пределах до 0,03—0,04 молы химическая модификация целлюлозы может оказать существенное влияние на со­кращение продолжительно­сти и удешевление стоимости размола.

Рис. 22. Изменение степени помола в зависимости от продолжитель­ности размола и степени замеще­ния гидроксилов в целлюлозе кар - боксиметильными группами

(Степень замещения в мольных долях: А=0,002; jB=0,002; С=0,014; £=0,022; =0,036; F=0,053; G=0,062)