Сырье для производства бумаги
Основным компонентом бумаги и картона является растительные волокна, полученные из древесины различных пород, стеблей и других частей однолетних растений. Главным компонентом растительных волокон является целлюлоза, обладающая всем необходимым для производства бумаги свойствами. А именно – высокой молекулярной массой, линейным строением молекул, фибриллярной структуры волокна, высокой прочностью и стойкостью к различным химическим реагентам и температурам, гидрофильностью. Важнейшим значением для бумажного производства имеет способность целлюлозы образовывать связи между волокнами. Целлюлоза – это природный полимер класса углеводов, её империческая формула (C6H10O5 )n, где n – коэффициент полимеризации, показывающий сколько раз повторяются в молекуле элементарное звено. Коэффициент полимеризации целлюлозы составляет от 102 до 104 . Чем больше значение коэффициента полимеризации, тем больше длина макромолекулы и само волокно, а значит выше механическая прочность. Коэффициент полимеризации различен у растительных волокон различного происхождения. Линейное строение молекул целлюлозы придает волокнам гибкость и эластичность, что обеспечивает их достаточно плотное переплетение. Располагаясь в растительных клетках параллельно друг другу, макромолекулы целлюлозы образуют фибриллы. Фибриллы, соединенные между собой за счет сил межмолекулярного взаимодействия, образующие волокно. При механическом воздействии на волокна связи на межфибрилльных участках с аморфной структурой разрушается, что делает поверхность волокон ворсистой за счет отделения от основного волокна микроволновых образований – фибрилл. Такие волокна переплетаются в процессе изготовления бумаги и делают её прочной, гладкой, плотной. Волокна целлюлозы легко смачиваются водой и набухают, при этом вода, проникая между молекулами целлюлозы ослабляют водородные связи, при этом теряется прочность бумаги. Если излишек воды удалить, то связи восстановятся, и прочность снова возрастет. Однако при полном удалении воды из бумаги водородные связи разрушаются и бумага рассыпается. Поскольку целлюлоза гигроскопична, то содержание влаги в бумаге будет зависеть от условий окружающей среды. Компонент, отрицательно влияющий на свойства бумаги, который входит в состав любой одресневевшей растительной клетке является лигнин. Он делает растительные волокна жесткими и хрупкими, они плохо переплетаются, поэтому бумага, полученная из таких волокон – рыхлая, шероховатая, с малой прочностью. Лигнин легко окисляется, из-за чего бумага, содержащая данный компонент желтеет под действием света. Для изготовления качественной бумаги выбираются те волокна, которые содержат минимальное количество лигнина: хлопок, пихта, сосна, тополь и др. Основными источниками сырья для получения волокнистых полуфабрикатов являются: 1) древесина хвойных пород: ель, сосна, пихта, лиственница. Она обладает длинными волокнами, подходящими для производства прочной бумаги. 2) древесина лиственных пород: береза, осина и т. д. Она имеет более короткие волокна, поэтому обладает худшими механическими свойствами. Преимущества: быстро возобновляются. 3) стебли однолетних растений: злаков кукурузы, тростника и т. д. Они имеют волокна небольшой длины и содержат клетки не волокнистого строения. Хорошая перспектива возобновления сырья. 4) лубяные волокна однолетних растений и отходы хлопкового производства. Волокна обладают высокой прочностью, большой длиной. 5) тряпичная полумасса. Представляет собой отходы текстильного производства, которые сортируются по типу волокон: пеньковое, хлопковое, льняное. Тряпичную полумассу используют для производства специальных высокопрочных видах бумаги. 6) макулатура. Отходы производства и переработки бумаги в виде брака и чистых обрезков, а также бумажные изделия, находящиеся в употреблении в быту, в различных областях народного хозяйства. Её можно смешивать с другими видами сырья, а также производства картона и некоторых видов бумаг. Доля макулатуры в производстве бумаги будет все время возрастать.
