Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 1. Характеристика волокон

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-157-172

Ключевые слова:

сульфатная хвойная беленая целлюлоза, влагопрочная макулатура, роспуск макулатурной массы, вторичное волокно, мягкий размол, структурно-морфологические свойства

Аннотация

Рациональное использование бумагообразующего потенциала вторичного волокна за счет максимального сохранения исходной длины и других его структурно-морфологических характеристик при использовании мягких режимов размола является одним из основных принципов подготовки макулатурной массы. Изменение структурно-морфологических свойств вторичного волокна при мягком размоле у влагопрочной макулатуры связано с ее особенностями, которые обусловлены продолжительной тепловой и реагентно-щелочной обработкой сырья в процессе роспуска. Цель работы – исследование структурно-морфологических свойств вторичного волокна, полученного из влагопрочного сырья при мягком размоле. Анализ свойств вторичного волокна выполнен по 2 взаимодополняющим направлениям – характеристика собственно вторичных волокон (1-я часть работы) и характеристика частиц волокнистой мелочи (2-я часть). Установлено, что вторичные волокна до и после размола в целом имеют близкую форму распределения по длине к первичным волокнам беленой сульфатной хвойной целлюлозы, средняя длина которых после первого цикла использования уменьшается незначительно. Рубки вторичных волокон в соответствии с рассчитанными коэффициентами укорочения волокон практически не происходит, а повышение степени помола волокнистой массы связано преимущественно с процессами внешнего и внутреннего фибриллирования. Отмечается, что бережное механическое воздействие при размоле волокнистой массы не сопровождается увеличением ширины вторичных волокон и снижением коэффициента их вытянутости по длине и по массе, значения которого соответствуют полуфабрикатам с высоким бумагообразующим потенциалом (66,3…66,5 и 83,6…84,3). Показано, что мягкий размол волокнистой массы, полученной в условиях ускоренного роспуска влагопрочной макулатуры с применением персульфата натрия и моноперсульфата калия, приводит к определенному распрямлению волокон – это проявляется в увеличении их среднего фактора формы. Ускоренный роспуск обеспечивает в среднем 60 %, а мягкий размол в среднем 40 % от общего эффекта повышения фактора формы вторичных волокон за счет использования комбинации таких условий массоподготовки.

Для цитирования: Пенкин А.А., Казаков Я.В. Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 1. Характеристика волокон // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 5. С. 157–172. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-157-172

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

А.А. Пенкин, Белорусский государственный технологический университет

канд. техн. наук, доц.

 

Я.В. Казаков, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова

д-р техн. наук, проф.

 

Библиографические ссылки

Казаков Я.В. Характеристика геометрических параметров волокон целлюлозных полуфабрикатов с использованием вероятностных методов // Химия растит. сырья. 2014. № 1. С. 269–275. Kazakov Y.V. The Characteristic of Geometrical Parameters of Cellulose Fibers in Pulp Using Probabilistic Approach. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja = Chemistry of plant raw material, 2014, no. 1, pp. 269–275. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.1401269

Пенкин А.А. Рециклинг влагопрочной бумаги санитарно-гигиенического назначения. Ч. 1. Кинетика дезинтеграции вторичного сырья при роспуске // Химия растит. сырья. 2022. № 1. С. 355–365. Penkin A.A. Recycling of Wet-Strength Tissue Paper. Part 1. Kinetics of Paper Disintegration at Repulping Process. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja = Chemistry of plant raw material, 2022, no. 1, pp. 355–365. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.2022019893

Пузырев С.С., Тюрин Е.Т., Логинова Т.В., Ковалева О.П. Особенности переработки трудноразволокняемой макулатуры // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2006. № 10. С. 40–44. Puzyrev S.S., Tyurin E.T., Loginova T.V., Kovaleva O.P. Peculiarities of Processing of Pulp with Low Grade of Fiber Elutriation. Tsellyuloza. Bumaga. Karton, 2006, no. 10, pp. 40–44. (In Russ.).

Смолин А. Вторичные волокна в современной технологии ЦБП // ЛесПромИнформ. 2015. № 4(110). С. 146–148. Smolin A.S. Secondary Fibers in Modern Technology of Pulp and Paper Industry. LesPromInform, 2015, no. 4(110), pp. 146–148. (In Russ.).

Технология целлюлозно-бумажного производства: в 3 т. Т. II. Производство бумаги и картона. Ч. 1. Технология производства и обработки бумаги и картона. СПб.: Политехника, 2005. 423 с. Technology of Pulp and Paper Production: In 3 Vol. Vol. 2. Production of Paper and Cardboard. Part 1: Technology of Paper and Cardboard Production and Processing. Saint Petersburg, Politekhnika Publ., 2005. 423 p. (In Russ.).

Area M.C., Popa V.I. Wood Fibres for Papermaking. Shawbury, Smithers Rapra Technology Ltd., 2014. 106 p.

Bajpai P. Recycling and Deinking of Recovered Paper. London, Elsevier, 2014. 304 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-00556-7

Bajpai P. Pulp and Paper Industry: Chemicals. Amsterdam, Elsevier, 2016. 327 p. https://doi.org/10.1016/C2014-0-02795-5

Belgacem M.N., Pizzi A. Lignocellulosic Fibers and Wood Handbook: Renewable Materials for Today’s Environment. Weinheim, Wiley, 2016. 704 p. https://doi. org/10.1002/9781118773727

Chen T., Xie, Y., Wei Q., Wang X., Hagman, O., Karlsson O., Liu J. Effect of Refining on Physical Properties and Paper Strength of Pinus massoniana and China Fir Cellulose Fibers. BioResources, 2016, vol. 11, no. 3, pp. 7839–7848. https://doi.org/10.15376/ biores.11.3.7839-7848

Debnath M., Salem K.S., Naithani V., Musten E., Hubbe M.A., Pal L. Soft Mechanical Treatments of Recycled Fibers Using a High-Shear Homogenizer for Tissue and Hygiene Product. Cellulose, 2021, vol. 28, pp. 7981–7994. https://doi.org/10.1007/s10570- 021-04024-0

Espy H.H. The Mechanism of Wet-Strength Development in Paper: A Review. TAPPI Journal, 1995, vol. 78, no. 4, pp. 90–99.

Espy H.H., Geist G.W. Persulfates as Repulping Reagents for Neutral/Alkaline Wet-Strength Broke. TAPPI Journal, 1993, vol. 76, no. 2, pp. 139–142.

Ferdous T., Quaiyyum M.A., Bashar S., Jahan M.S. Anatomical, Morphological and Chemical Characteristics of Kaun Straw (Seetaria-Italika). Nordic Pulp & Paper Research Journal, 2020, vol. 35, iss. 2, pp. 288–298. https://doi.org/10.1515/npprj-2019-0057

Fu Y., Wang R., Li D., Wang Z., Zhang F., Meng Q., Qin M. Changes in the Microstructure and Properties of Aspen Chemithermomechanical Pulp Fibres during Recycling. Carbohydrate Polymers, 2015, vol. 117, pp. 862–868. https://doi.org/10.1016/j.carb- pol.2014.10.036

Gharehkhani S., Sadeghinezhad E., Kazi S.N., Yarmand H., Badarudin A., Safaei M.R., Zubir M.N.M. Basic Effects of Pulp Refining on Fiber Properties – A Review. Carbohydrate Polymers, 2015, vol. 115, pp. 785–803. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.08.047

Holik H. Handbook of Paper and Board. Weinheim, Wiley, 2013. 992 p. https:// doi.org/10.1002/9783527652495

Hubbe M.A., Venditti R.A., Rojas O.J. What Happens to Cellulosic Fibers during Papermaking and Recycling? A Review. BioResources, 2007, vol. 2, no. 4, pp. 739–788. https://doi.org/10.15376/biores.2.4.739-788

Karlsson H. Fibre Guide: Fibre Analysis and Process Applications in the Pulp and Paper Industry. Kista, AB Lorentzen & Wettre, 2006. 120 p.

Karlsson H. et al. Online Standardized Measurements of Pulp and Stock Quality. 65th Appita Annual Conference and Exhibition: Conference Technical Papers. Carlton, Vic., Appita Inc., 2011, pp. 251–258.

Kerekes R.J. Characterizing Refining Action in PFI Mills. TAPPI Journal, 2005, vol. 4, no. 3, pp. 9–13.

Lin B., He B., Liu Y., Ma L. Correlation Analysis for Fiber Characteristics and Strength Properties of Softwood Kraft Pulps from Different Stages of a Bleaching Fiber Line. BioResources, 2014, vol. 9, no. 3, pp. 5024–5033. https://doi.org/10.15376/ biores.9.3.5024-5033

Molin U., Daniel G. Effects of Refining on the Fibre Structure of Kraft Pulps as Revealed by FE-SEM and TEM: Influence of Alkaline Degradation. Holzforschung, 2004, vol. 58, iss. 3, pp. 226–232. https://doi.org/10.1515/HF.2004.035

Motamedian H.R., Halilović A.E., Kulachenko A. Mechanisms of Strength and Stiffness Improvement of Paper after PFI Refining with a Focus on the Effect of Fines. Cellulose, 2019, vol. 26, pp. 4099–4124. https://doi.org/10.1007/s10570-019-02349-5

Obokata T., Isogai A. The Mechanism of Wet-Strength Development of Cellulose Sheets Prepared with Polyamideamine-Epichlorohydrin (PAE) Resin. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2007, vol. 302, iss. 1-3, pp. 525–531. https://doi. org/10.1016/j.colsurfa.2007.03.025

Saito T., Isogai A. Novel Method to Improve Wet Strength of Paper. TAPPI Journal, 2005, vol. 4, no. 3, pp. 3–8.

Shen X., Li B., Mo W., Chai X.-S. Effects of a PFI Refiner’s Operational Parameters on the Swellability of Recycled Fiber. TAPPI Journal, 2020, vol. 19, no. 5, pp. 239–246. https://doi.org/10.32964/TJ19.5.239

Siqueira E.J., Salon M.-C.B., Belgacem M.N., Mauret E. Carboxymethylcellulose (CMC) as a Model Compound of Cellulose Fibers and Polyamideamine Epichlorohydrin (PAE) – CMC Interactions as a Model of PAE – Fibers Interactions of PAE-Based Wet Strength Papers. Journal of Applied Polymer Science, 2015, vol. 132, iss. 26, art. 42144. https://doi.org/10.1002/app.42144

Wistara N.J., Young R.A. Properties and Treatments of Pulps from Recycled Paper. Part I. Physical and Chemical Properties of Pulps. Cellulose, 1999, vol. 6, pp. 291–324. https://doi.org/10.1023/A:1009221125962

Xu F., Zhong X., Sun R.C., Lu Q. Anatomy, Ultrastructure and Lignin Distribution in Cell Wall of Caragana Korshinskii. Industrial Crops and Products, 2006, vol. 24, iss. 2, pp. 186–193. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2006.04.002

Yang D., DiFlavio J.-L., Gustafsson E., Pelton R. Wet-Peel: A Tool for Comparing Wet-Strength Resins. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2018, vol. 33, iss. 4, pp. 632–646. https://doi.org/10.1515/npprj-2018-0013

Yang R., Luettgen C. Repulping of Wet Strength Paper Towel with Potassium Monopersulfate. TAPPI Journal, 2020, vol. 19, no. 9, pp. 463–470. https://doi.org/10.32964/ TJ19.9.463

Yang X., Berglund L.A. Recycling without Fiber Degradation – Strong Paper Structures for 3D Forming Based on Nanostructurally Tailored Wood Holocellulose Fibers. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, vol. 8, no. 2, pp. 1146–1154. https://doi. org/10.1021/acssuschemeng.9b06176

Загрузки

Опубликован

28.10.2022

Как цитировать

Пенкин, А. ., и Я. . Казаков. «Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 1. Характеристика волокон». Лесной журнал, вып. 5, октябрь 2022 г., сс. 157-72, doi:10.37482/0536-1036-2022-5-157-172.

Выпуск

Раздел

ТЕХНОЛОГИЯ ХИМ. ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ И ПР-ВО ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ