Макулатуру  в больших количествах используют в производстве гофрированного и коробочного картонов, упаковочной, туалетной и других видов бумаги. После соответствующей обработки она может быть использована также в композиции писчей, газетной и других видов бумаги для печати.

      Синтетические волокна органического происхождения, так же как и минеральные волокна, получили в последнее время применение при изготовлении специальных видов бумаги, отличающихся высокой прочностью на разрыв в воздушно-сухом и во влажном состояниях, химической  стойкостью,  стабильностью  размеров  при изменении относительной влажности окружающего воздуха, биостойкостью, светостойкостью, долговечностью, термостойкостью, пониженной горючестью, а также широким диапазоном эластичности. Бумагу изготовляют как из 100 % таких волокон, так и из: смеси их с растительными волокнами.

      При использовании синтетических волокон, например винола, капрона, нитрона, лавсана, связь между волокнами осуществляют либо введением соответствующих связующих (синтетических смол, латексов и пр.), либо введением в композицию бумаги в качестве добавки к термостойким волокнам некоторого количества более легкоплавких волокон (например, волокон поливинилового спирта), которые плавятся в процессе сушки бумаги или при горячем каландрировании, связывая при этом между собой тугоплавкие волокна.

      Выпускаемая в настоящее время синтетическая  бумага подразделяется на две основные группы: бумага из синтетических волокон и на основе пластической пленки. К первой группе относятся различные виды электро- и теплоизоляционной бумаги, картографическая, фильтрующая, особо прочные упаковочные виды бумаги, различные нетканые материалы. Вторая группа синтетических видов бумаги используется в основном для замены писчих и применяемых для печати видов бумаги. Бумага этой группы используется в регистрирующих приборах и электронно-вычислительных машинах, в качестве писчей, картографической, различных видов бумаги для печати, а также мешочной и оберточной.

      К волокнам неорганического происхождения  относятся волокна стеклянные, базальтовые, асбестовые, металлические. Их используют для изготовления электро- и теплоизоляционных, фильтрующих, биостойких материалов и материалов, стойких к химическим воздействиям.

      2.Способы производства целлюлозы. Сравнительная характеристика.

      Методы  получения целлюлозы из древесины и однолетних растений довольно многочисленны и число их продолжает расти. Все способы получения целлюлозы основаны на том, что лигнин поддается разрушительному действию многих химических реагентов гораздо легче, чем целлюлоза.

      Общепринятой  системы классификации способов делигнификации в настоящее время не существует, но все специалисты считают, что в основу такой классификации должны быть положены вид и свойства применяемых химических реагентов, а в случае использования нескольких реагентов — последовательность обработки ими растительного материала. Исходя из этого, можно разделить все известные способы получения целллюлозы на шесть следующих групп: 1) кислотные, 2) щелочные, 3) нейтральные, 4) окислительные, 5) ступенчатые и 6) комбинированные.

      К группе кислотных способов из числа  применяемых в промышленности относятся сульфитный, бисульфитный и азотно-кислотный способы, а из числа исследованных в лаборатории − способы, в которых в качестве реагента используются органические кислоты − тиогликолевая, муравьиная, сульфаниловая, масляная, тиогидракриловая, уксусная, монохлоруксусная и некоторые другие, а также органические реагенты в присутствии минеральных кислот (большей частью НСl), как то: этиленгликоль, метилгликоль, фенол, амиловые и бутиловые спирты и др.

      В сульфитном способе варки в качестве реагента используется так называемая сульфитная варочная кислота, представляющая собой раствор сернистой кислоты, содержащий некоторое количество бисульфита кальция, магния, натрия или аммония. Сульфитный способ вплоть до второй мировой войны был важнейшим промышленным способом получения целлюлозы почти во всех странах мира, а в настоящее время занимает второе по значимости место. Сульфитная целлюлоза, небеленая и беленая, является одним из главнейших полуфабрикатов для выработки газетных, типографских, писчих бумаг, бумаги для печати и целого ряда других видов бумаги и для получения искусственного волокна.

      Для бисульфитного способа варки, получившего  промышленное развитие за последние 10-15 лет, реагентом служит водный раствор бисульфита натрия или магния (в последнее время также аммония). По свойствам бисульфитная целлюлоза очень близка к сульфитной, но отличается от нее более высокой механической прочностью и более легкой способностью разделяться на волокна при высоком выходе.

      Производство  целлюлозы по азотнокислотному способу  не получило широкого распространения, главным образом по экономическим причинам. Этот способ по существу является комбинированным, так как после варки с азотной кислотой умеренной крепости (7-15%) лигнин в значительной мере остается еще нерастворенным, и для его удаления требуется щелочная обработка.

      Группу  щелочных способов получения целлюлозы  образуют натронный, сульфатный и щелочно-сульфитный способы, а также известковомолочный, применяемый только для обработки соломы, и ряд малоупотребительных способов, разработанных в лабораторных условиях, в которых используются некоторые органические основания (тетраэтиламмоний, моноэтаноламин и др.) или спирты (этиловые, бутиловые, глицерин) и присутствии щелочи.

      Натронный способ, представляющий собой старейший  промышленный способ производства целлюлозы, позволяет перерабатывать на целлюлозу и полуцеллюлозу любые древесные породы и однолетние растения. При натронном способе, неправильно называемом также содовым, используется в качестве реагента раствор едкого натра. Натронный способ в настоящее время применяется в разных странах лишь на отдельных заводах, перерабатывающих древесину главным образом лиственных пород.

      При сульфатном способе варки реагентом является смесь едкого натра и сульфида натрия. В настоящее время этот способ самый распространенный из всех промышленных способов получения целлюлозы. Сульфатным способом, как и натронным, можно перерабатывать любые древесные породы и растения. По всем показателям механической прочности сульфатная целлюлоза превосходит сульфитную той же степени провара, полученную из той же древесины. Жесткая сульфатная целлюлоза из хвойной древесины за свою чрезвычайно высокую механическую прочность (разрывная длина 11-14 км, сопротивление продавливанию 680-780 кПа) получила название крафт-целлюлозы. По сравнению с сульфитной сульфатная целлюлоза содержит больше пентозанов, значительно меньше смол и жиров, несколько больше альфа-целлюлозы и имеет несколько меньшую среднюю степень полимеризации и вязкость растворов. Сульфатная целлюлоза труднее отбеливается и труднее размалывается, но легче проклеивается, чем сульфитная, и характеризуется более высокой термостойкостью и долговечностью. Однако выход сульфатной целлюлозы из древесины при варке до одинаковой степени провара оказывается на 3-4% ниже, чем сульфитной, и это обстоятельство является существенным недостатком способа. С целью повышения выхода предложено много модификаций сульфатного способа, в том числе полисульфидный, получивший промышленное применение.

      При щелочно-сульфитном способе используется в качестве реагента смесь едкого натра и сульфита натрия; способ применим для варки различных древесных пород, и дает более высокий выход целлюлозы и полуцеллюлозы, чем сульфатный.

      Производство  так называемой желтой соломенной полумассы известковомолочным способом по праву можно назвать старейшим видом полуцеллюлозного производства, так как оно практически применялось уже 200 лет тому назад. Получаемую полумассу используют для выработки средних слоев гофрированного картона и оберточной бумаги.

      К группе нейтральных способов получения  целлюлозы относятся моносульфитный и гидротропный способы, а также  некоторые лабораторные методы делигнификации, в которых для удаления лигнина используются нейтральные органические растворители − диметилсульфоксид, диоксан, бутиловые спирты, глицерин, этиленхлоргидрин, глицеролмонохлоргидрин и т. п.

      При моносульфитном способе, часто называемом нейтрально-сульфитным, в качестве реагента применяется сульфит натрия, а в последнее время также и сульфит аммония. Моносульфитный способ получил чрезвычайно быстрое промышленное развитие в годы после второй мировой войны как способ получения полуцеллюлозы из лиственной древесины. Моносульфитная лиственная полуцеллюлоза в небеленом виде благодаря высокому сопротивлению на «кольцевое сжатие» оказалась исключительно пригодной для изготовления внутренних слоев гофрированного картона. Некоторое количество моносульфитной полуцеллюлозы потребляется в беленом виде. Для варки хвойной древесины моносульфитный способ практически непригоден.

      Для получения целлюлозы по гидротропному  способу применяют концентрированные водные растворы так называемых гидротропных солей некоторых органических кислот — преимущественно щелочных солей ксилол-, толуол- и цимолсульфоновой кислот, а также щелочные бензоаты, салицилаты и тиоцианаты. Гидротропный способ делигнификации древесины лиственных пород при варке с ксилолсульфонатом натрия проверен в полузаводских условиях, однако действующих промышленных установок еще нет.

      Окислительные способы делигнификации пока также  не получили промышленного применения. Следует упомянуть о кислородно-щелочном и кислородно-аммиачном способах, а также способах, в которых в качестве реагента используются двуокись хлора, хлорит, хлорат натрия, надуксусная кислота и некоторые другие окислители, отличающиеся высокой селективностью делигнификации. Можно полагать, что ближайшие годы принесут успех многим из этих модификаций, в первую очередь таким, которые не вызывают загрязнения окружающей среды соединениями серы.

      В группу ступенчатых способов следует  отнести такие способы, в которых  применяется не одна, а, как правило, две последовательные обработки  сырья различными, но близкими по своей природе реагентами. Сюда прежде всего относятся ступенчатые модификации различных сульфитных способов: бисульфитно-сульфитный, моносульфитно-сульфитный, моносульфитно-бисульфитный, бисульфитно-моносульфитный и сульфитно-сульфитный способы. Наибольшее промышленное значение имеют из них первые два.

      В эту же группу ступенчатых способов будут относиться ступенчатые модификации сульфатного способа: сульфидносульфатный, сероводородно-сульфатный, сульфатно-сульфатный и некоторые другие. При сероводородно-сульфатном способе, прошедшем полузаводскую проверку, щепа сначала обрабатывается слабощелочным раствором сероводорода, а затем подвергается сульфатной варке. Этот способ дает более высокий выход целлюлозы, чем обычный сульфатный.

      Наконец, к группе комбинированных способов получения целлюлозы следует отнести двух- и трехступенчатые способы с применением разнохарактерных реагентов на различных ступенях обработки. В эту группу входят: сульфитно-содовый, бисульфитно-содовый, бисульфитно-сульфитно-содовый, пред-гидролизно-сульфатный, сульфитно-сульфатный, сульфитно-натронный, натронно-сульфитный, хлорно-щелочной и ряд других модификаций. Наибольшее промышленное значение из этих способов имеют сульфитно-содовый, предгидролизно-сульфатный и хлорно-щелочной.

      При сульфитно-содовом способе в первой ступени варки применяют сульфитную кислоту, содержащую бисульфит натрия, а во второй — раствор карбоната натрия. По этому способу получают преимущественно целлюлозу для химической переработки. Для получения кордной целлюлозы используется предгидролизно-сульфатный способ, при котором перед сульфатной варкой щепу подвергают кислому или водному гидролизу.

      Хлорно-щелочной способ пригоден только для обработки  соломы и некоторых других однолетних растений — багассы, эспарто и т. п. В первой ступени материал варят с раствором едкого натра, затем его подвергают действию хлора или хлорной воды, а в заключение следует снова щелочная обработка. Таким образом, этот способ по существу трехступенчатый и правильнее было бы называть его натронно-хлорно-щелочным.

      Из  всех промышленных способов получения  целлюлозы наибольшее распространение получили сульфитный и сульфатный.

      Сравнительная характеристика сульфатной и сульфитной целлюлозы из еловой древесины при одинаковой степени делигнификации приведена в табл. 1, из данных которой видно, что прочность сульфатной целлюлозы выше, однако значительно ниже выход и хуже размалываемость. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Таблица 1

      Сравнительная характеристика сульфатной и сульфитной целлюлозы