Комплексная химическая переработка древесины - Ковернинский И.Н.
ISBN 5-261-00054-3
Скачать (прямая ссылка):
Молекула имеет диаметр около 8 • 10"10 м и неразличима в электронном микроскопе. Соединяясь бок о бок, молекулы образуют элементарные фибриллы с диаметром 35 • 10"10 м. Молекулы целлюлозы и элементарные фибриллы представляют собой лектовидные структуры.
Элементарные фибриллы объединяются в пучки, называемые микрофибриллами. Эти пучки содержат до 2000 целлюлозных молекул и имеют ширину порядка 250 • 10"10 м.
Микрофибриллы объединяются далее в макрофибриллы, достигающие ширины 0,4 мкм и содержащие до 5 • 105 молекул целлюлозы. Вторичная оболочка целлюлозного волокна содержит уже до 2 • 109 целлюлозных молекул.
Размеры микрофибрилл в бумажной массе зависят от способа и технологических параметров способа расщепления вторичной стенки волокна.
128
Рис. 2.8. Относительные размеры различных волокон хвойных и лиственных пород древесины:
А - волокно хвойных пород древесины; Б - волокно лиственных пород древесины; В - сосуды лиственных пород древесины; 1 - волокно сосны; 2 - волокно березы; 3 - волокно осины; 4 - трахеида дуба; 5 - волокно эвкалипта; б - трахеида эвкалипта; 7 - весенняя древесина дуба; 8 - осенняя древесина дуба
Средняя длина волокна. Волокнистый полуфабрикат после варки -- смесь волокнистых и неволокнистых элементов разной длины(от ОД до 5,0 мм).Мелочь размерами до 0,1 мм составляет в основном элементы неволокнистого характера в виде паренхимных клеток, клеток эпидермиса, сосудов и обрывов волокон. При промывке технической целлюлозы часть мелочи уходит с промывной водой, причем потери будут зависеть от размеров анатомических элементов, номера сетки на фильтре и интенсивности промывки.
Длина волокна представляется в виде среднеарифметической или средневзвешенной величины. Среднеарифметическую длину волокон определяют делением общей длины всех волокон на их количество. При определении средневзвешенной длины в расчет принимают массовую долю фракций с различной длиной. Среднеарифметическая длина всегда меньше, чем средневзвешенная. Причем средневзвешенная длина волокон ближе к практическому значению, чем среднеарифметическая.
129
Рис. 2.9. Макроскопическая и субмикроскопическая структура волокна:
а - волокно; б- трехслойная вторичная оболочка; в - центральный слой; г - фрагмент центрального слоя с микрофибриллами (обозначены белым цветом); д - мицеллы; е - глюкозные остатки; ж - схема звеньев молекулы целлюлозы; 1 - первичная оболочка; 2 - трехслойная вторичная оболочка; 3 - макрофибрилла; 4 - микрофибрилла; 5 - молекулы целлюлозы; б - мицеллы; 7 - два гаюкозидных остатка
Длина волокон полуфабриката зависит: от вида древесины (у хвойных пород длина волокна выше по сравнению с лиственными); возраста дерева (волокнистый полуфабрикат из молодой древесины имеет меньшую среднюю длину волокна, чем из спелой древесины); метода варки и степени делигнификации, что проявляется в сильной степени при размоле полуфабриката. Различный фракционный состав по длине волокна и изменяющаяся их адгезионная способность (у мелкого волокна она выше) приводят к различиям в ходе кривых зависимости напряжение - деформация, а следовательно, и в значениях характеристик деформативности и прочности.
Кроме того, различные показатели механической прочности целлюлозно-бумажных материалов зависят от длины волокна в различной степени. Так, трещиностойкость бумаги пропорциональна средневзвешенной длине волокна в степени 1,5, т.е. пропорциональна T0,5.
130
Способность волокон к уплотнению во влажном состоянии. Это свойство волокон во многом определяет оптические и физические свойства бумаги и влияет на площадь связанной поверхности волокон, наличие воздушного пространства между ними, т.е. кажущуюся плотность, а также на обезвоживающую способность полотна бумаги. Основными факторами, определяющими способность волокон к уплотнению, являются: жесткость при изгибе, способность поверхности волокон приобретать пластичность при взаимодействии с водой и склонность к фибриллированию при размоле. Жесткость при изгибе волокон возрастает в линейной зависимости с увеличением содержания остаточного лигнина, температуры сушки на БДМ пропорционально диаметру волокна в третьей степени. Жесткость волокна при изгибе снижается с возрастанием в стенке волокна относительного содержания целлюлозных макромолекул с конформацией, отличной от конформации макромолекул нативной целлюлозы (табл. 2.9 -2.11).
Таблица 2.9
Влияние жесткости при изгибе исходных волокон сульфатной небеленой целлюлозы и их способности к уплотнению на свойства бумаги
Выход целлюлозы по варке, % Содержание лигнина, % Жесткость при изгибе отдельного волокна, мН-см2 Толщина бумаги,
MKM Пухлость, см3/г Жесткость бумаги
при изгибе, мН-см^ Модуль упругости при изгибе, МПа
ДО сушки после 1 мин сушки при 1100C
43,00 43,42 46,39 49,55 3,40 4,60 6,40 3,25 6,34-10° 6,5510-3 7,25-10'5 8,53-10°" 8,42-10° 10,0-Ю-5 11,610"5 13,8-10"3 154 164 172 190 1,54 1,64 1,72 1,89 120,0 154,0 188,0 228,0 2630 2800 2840 2890 Таблица 2.10
Влияние степени делигнификации сульфатной небеленой целлюлозы на способность волокон к уплотнению и физико-механические свойства бумаги
