セルロースエーテルの原料

セルロースエーテル用の高粘度パルプの製造プロセスを研究した。高粘度パルプ製造プロセスにおける蒸解と漂白に影響を与える主な要因について議論した。顧客の要求に応じて、単一要素試験と直交試験方法を通じて、会社の実際の設備能力と組み合わせて、高粘度の生産プロセスパラメーターを組み合わせます精製綿パルプ 原材料セルロースエーテル用 決まっている。この製法により、高粘度の白さを実現しました。洗練されたセルロースエーテル用に製造される綿花パルプは、≥85%、粘度は≥1800mL/g。

キーワード: セルロースエーテル用の高粘度パルプ。生産プロセス。料理;漂白

セルロースは、自然界で最も豊富で再生可能な天然ポリマー化合物です。供給源が豊富で、価格が安く、環境に優しいのが特徴です。化学修飾によって一連のセルロース誘導体を得ることができます。セルロースエーテルは、セルロースのグルコース単位の水酸基の水素が炭化水素基に置き換わった高分子化合物です。エーテル化後のセルロースは、水、希アルカリ溶液、有機溶剤に可溶となり、熱可塑性を有します。中国はセルロースエーテルの世界最大の生産国および消費国であり、年間平均成長率は20％を超えています。セルロースエーテルには優れた性能を有する種類が多く、建築、セメント、石油、食品、繊維、洗剤、塗料、医薬品、製紙、電子部品等の業界で広く使用されています。

セルロースエーテルなどの誘導体分野の急速な発展に伴い、その製造のための原料の需要も増加しています。セルロースエーテル製造の主な原料は、綿パルプ、木材パルプ、竹パルプなどです。その中でも綿は自然界で最もセルロース含有量が高い天然産物であり、我が国は綿花大生産国であるため、綿パルプはセルロースエーテルの製造に最適な原料です。特殊セルロース生産のための外国の特殊設備と技術を独占的に導入し、低温低アルカリ調理、グリーン連続漂白生産技術を採用し、生産プロセスの全自動制御を採用し、プロセス制御精度は国内外の同業界の先進レベルに達しています。 。当社は国内外の顧客からの要望に応え、セルロースエーテル用高粘度綿花パルプの研究開発実験を実施し、そのサンプルは顧客から好評を博している。

1. 実験

1.1 原材料

セルロースエーテル用の高粘度パルプは、高白色度、高粘度、低発塵性の要件を満たす必要があります。セルロースエーテル用の高粘度コットンパルプの特性を考慮し、まず原料の選定を厳密に管理し、高成熟度、高粘度、三本フィラメントなし、綿実の少ないコットンリンターを製造しました。船体内容物が原材料として選択されました。上記のコットンリンターによると、さまざまな指標の要件に従って、新疆ではコットンリンターをセルロースエーテル用の高粘度パルプの製造原料として使用することが決定されています。新疆カシミヤの品質指標は次のとおりです。≥2000 mL/g、成熟度≥70%、硫酸不溶分≤6.0%、灰分≤1.7%。

1.2 器具と医薬品

実験設備：PL-100電気調理鍋（城陽泰址実験設備有限公司）、計器恒温水槽（龍口電気炉工場）、PHSJ 3F精密pH計（上海宜典科学器械有限公司）、キャピラリー粘度計 WSB～2 白色度計（済南三泉中石市）

理化学機器株式会社）

実験用薬剤: NaOH、HCl、NaClO、H2O2、NaSiO3。

1.3 処理ルート

コットンリンター→アルカリ調理→洗浄→パルプ化→漂白（酸処理含む）→パルプ製造→完成品→インデックステスト

1.4 実験内容

調理プロセスは実際の製造プロセスに基づいており、湿式材料の準備とアルカリ調理方法が使用されます。定量的なコットンリンターを洗浄して除去し、液体比率と使用するアルカリ量に従って計算された灰汁を加え、コットンリンターと灰汁を完全に混合し、調理タンクに入れて、さまざまな調理温度と保持時間に従って調理するだけです。調理してください。調理後の果肉は、後で使用するために洗浄され、叩かれ、漂白されます。

漂白プロセス：パルプ濃度やpH値などのパラメータは、装置の実際の能力や漂白ルーチンに従って直接選択され、漂白剤の量などの関連パラメータは実験を通じて議論されます。

漂白は 3 つの段階に分かれています。 (1) 従来の塩素化前段階の漂白、パルプ濃度を 3% に調整し、酸を加えてパルプの pH 値を 2.2 ～ 2.3 に制御し、一定量の次亜塩素酸ナトリウムを添加して漂白します。室温で40分間。 （２）過酸化水素部漂白、パルプ濃度を８％に調整し、水酸化ナトリウムを添加してスラリーをアルカリ化し、過酸化水素を添加して一定温度で漂白を行う（過酸化水素漂白部には安定剤であるケイ酸ナトリウムを一定量添加する）。具体的な漂白温度、過酸化水素の投与量、および漂白時間を実験によって調べました。 (3) 酸処理セクション: パルプ濃度を 6% に調整し、酸および金属イオン除去助剤を加えて酸処理します。このセクションのプロセスは、当社の従来の特殊綿状パルプの製造プロセスに従って実行され、特定のプロセスはこれ以上実験的に議論する必要はありません。

実験プロセスでは、漂白の各段階でパルプの濃度とpHを調整し、一定の割合の漂白試薬を追加し、パルプと漂白試薬をポリエチレンプラスチック密封袋の中で均一に混合し、恒温水槽に入れて一定温度に保ちます。指定された時間だけ漂白します。漂白工程 10分ごとに中スラリーを取り出し、均一に混合、混練して漂白の均一性を確保します。各段階の漂白の後、水で洗浄され、次の漂白段階に進みます。

1.5 スラリーの分析と検出

GB/T8940.2-2002 および GB/T7974-2002 は、それぞれスラリー白色度サンプルの調製と白色度測定に使用されました。スラリー粘度測定にはGB/T1548-2004を使用した。

2. 結果と考察

2.1 ターゲット分析

顧客のニーズに応じて、セルロースエーテル用の高粘度パルプの主な技術指標は次のとおりです。≥85%、粘度≥1800mL/g、α-セルロース≥90%、灰分含有≤0.1%、鉄≤12mg/kgなど。 同社の長年にわたる特殊綿状パルプの生産経験により、漂白工程における調理条件、洗浄、酸処理条件を適切に制御することで、α-セルロース、灰分、鉄分などの指標により、実際の生産での要件を満たすのが簡単です。したがって、この実験開発では白色度と粘度に焦点を当てました。

2.2 調理工程

蒸解プロセスは、特定の蒸解温度と圧力下で水酸化ナトリウムで繊維の一次壁を破壊し、コットンリンター中の水溶性およびアルカリ可溶性の非セルロース不純物、脂肪およびワックスを溶解し、の内容α・セルロースが増加。 。蒸解プロセス中にセルロース高分子鎖が切断されるため、重合度が低下し、粘度が低下します。煮熟度が軽すぎると果肉の煮熟が不十分となり、その後の漂白が不良となり品質が不安定となるため、好ましくない。調理の程度が重すぎると、セルロースの分子鎖が激しく解重合し、粘度が低くなりすぎます。スラリーの漂白性と粘度指数の要件を総合的に考慮して、蒸解後のスラリーの粘度は次のように決定されます。≥1900mL/g、白色度は≥55%。

調理効果に影響を与える主な要因であるアルカリの使用量、調理温度、保持時間に従って、直交試験法を使用して実験を行い、適切な調理プロセス条件を選択します。

直交試験結果の非常に貧弱なデータによると、調理効果に及ぼす 3 つの要因の影響は次のとおりです: 調理温度 > アルカリ量 > 保持時間。蒸解温度とアルカリ量は綿花パルプの粘度と白色度に大きな影響を与えます。調理温度が高く、アルカリ量が多くなると白色度は高くなる傾向にありますが、粘度は低下する傾向があります。高粘度のパルプを製造する場合は、白色度を確保しながら、可能な限り適度な蒸解条件を採用する必要があります。したがって、実験データと組み合わせると、調理温度は 115 ℃になります。°Ｃ、アルカリ使用量は９％である。 3 つの要素のうち保持時間の影響は、他の 2 つの要素に比べて相対的に弱いです。この調理は低アルカリ低温調理法を採用しているため、調理の均一性を高め、調理粘度の安定性を確保するために、保持時間は70分に選択されています。したがって、A2B2C3 の組み合わせが、高粘度パルプに最適な蒸解プロセスであると判断されました。製造プロセス条件下で、最終パルプの白色度は５５．３％、粘度は１９４５ｍＬ／ｇであった。

2.3 漂白プロセス

2.3.1 前塩素処理プロセス

前塩素処理部では、綿花パルプに微量の次亜塩素酸ナトリウムを添加し、綿花パルプ中のリグニンを塩素化リグニンにして溶解します。前塩素化段階で漂白した後、スラリーの粘度は以下の値になるように制御する必要があります。≥1850mL/g、白色度≥63%。

このセクションでは、次亜塩素酸ナトリウムの量が漂白効果に影響を与える主な要因です。有効塩素の適切な量を調べるために、単一因子試験法を使用して 5 つの並行実験を同時に実行しました。スラリーに異なる量の次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより、スラリー中の有効塩素の塩素含有量はそれぞれ０．０１ｇ／Ｌ、０．０２ｇ／Ｌ、０．０３ｇ／Ｌ、０．０４ｇ／Ｌ、０．０５ｇ／Ｌとなった。漂白後の粘度は BaiDu です。

有効塩素量による綿花パルプの白色度と粘度の変化から、有効塩素量の増加に伴い綿花パルプの白色度は徐々に増加し、粘度は徐々に低下することがわかる。有効塩素量が0.01g/Lと0.02g/Lの場合、綿花パルプの白色度は≤63%;有効塩素量が0.05g/Lのとき、綿花パルプの粘度は≤1850mL/g ですが、これは塩素化前の要件を満たしていません。セグメント漂白制御インジケーターの要件。有効塩素量が0.03g/L、0.04g/Lの場合、漂白後の指標は粘度1885mL/g、白色度63.5%、粘度1854mL/g、白色度64.8%となります。用量範囲は前塩素処理セクションの漂白管理インジケーターの要件に一致しているため、このセクションの有効塩素用量は 0.03 ～ 0.04 g/L であることが事前に決定されます。

2.3.2 過酸化水素段階漂白プロセスの研究

過酸化水素漂白は、白色度を向上させるための漂白プロセスの中で最も重要な漂白段階です。この段階の後、酸処理の段階が実行されて漂白プロセスが完了します。酸処理段階とその後の製紙および成形段階はパルプの粘度に影響を与えず、白色度を少なくとも 2% 増加させることができます。したがって、最終的な高粘度パルプの制御指数要件に従って、過酸化水素漂白段階の指数制御要件は粘度として決定されます。≥1800mL/gと白色度≥83%。

過酸化水素漂白に影響を与える主な要因は、過酸化水素の量、漂白温度、漂白時間です。高粘度パルプの白色度と粘度の要件を達成するために、漂白効果に影響を与える 3 つの要因を直交試験法によって分析し、適切な過酸化水素漂白プロセスパラメータを決定しました。

直交試験の極端な差分データを通じて、漂白効果に対する 3 つの要因の影響は、漂白温度 > 過酸化水素の投与量 > 漂白時間であることがわかります。漂白温度と過酸化水素の量は、漂白効果に影響を与える主な要因です。漂白温度と過酸化水素量の 2 つの要素のデータが徐々に増加するにつれて、綿パルプの白色度は徐々に増加し、粘度は徐々に減少します。生産コスト、設備能力、製品の品質を総合的に考慮して、過酸化水素漂白温度は80℃と決定されます。°C、過酸化水素の投与量は 5% です。同時に、実験結果によると、過酸化水素の漂白時間は漂白効果にほとんど影響せず、過酸化水素の一段階漂白時間は80分に選択されました。

選択された過酸化水素段階の漂白プロセスに従って、研究室は多数の繰り返し検証実験を実施し、実験結果は、実験パラメータが設定された目標要件を満たすことができることを示しています。

3. 結論

顧客の要求に応じて、単一要素テストと直交テストを通じて、会社の実際の設備能力と生産コストを組み合わせて、セルロースエーテル用の高粘度パルプの生産プロセスパラメーターは次のように決定されます。 (1) 蒸解プロセス: 9 を使用します。アルカリ %、調理温度は 115°Ｃ、保持時間は７０分である。 (2) 漂白プロセス: 前塩素処理セクションでは、漂白に使用できる有効塩素の投与量は 0.03 ～ 0.04 g/L です。過酸化水素セクションでは、漂白温度は 80 ℃です。°Ｃ、過酸化水素の投与量は５％、漂白時間は８０分である。酸処理セクションでは、同社の従来のプロセスに従っています。

高粘度パルプ用セルロースエーテル応用範囲が広く付加価値の高い特殊綿状パルプです。同社は数多くの実験をもとに、セルロースエーテル用の高粘度パルプの製造プロセスを独自に開発した。現在、セルロースエーテル用の高粘度パルプはKima Chemical社の主力生産品種の1つとなっており、その製品品質は国内外の顧客から満場一致で認められ、賞賛されています。