Целлюлозная масса из коры веток тутовника для бумажной отрасли

УДК

676.22.017:677.1.002.68

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-5-193-200

Аннотация

Узбекистан – безлесная страна, занимающая пятое место в мире по производству хлопка, третье после Китая и Индии – по производству шелка. Согласно государственной программе республики, расширение земельной площади для тутовых плантаций способствует росту производства шелка, в связи с чем увеличивается количество отходов, т. е. веток тутового дерева, не имеющих после удаления листьев промышленного применения. Их использование в качестве сырья для изготовления целлюлозной массы актуально, так как направлено на решение не только сырьевой, но и экологической проблемы. Цель исследования – изучение свойств бумаги из целлюлозы, полученной на основе хлопковой целлюлозы из линта с добавлением целлюлозной массы из внутреннего слоя коры ветвей тутовника. В ходе эксперимента с веток тутовника срезалась кора, которая замачивалась на некоторое время в воде, после чего с нее соскабливался наружный твердый слой, а более мягкий внутренний слой в течение нескольких часов подвергался варке. Сваренный луб после промывки водой размалывался до 30 ^оШР в лабораторном ролле при следующих условиях: концентрация массы – 1 %, температура – 22 ^оС. К нему добавлялось заданное количество хлопковой целлюлозы из линта (степень помола 45 ^оШР). В лабораторных условиях на листоотливном аппарате получены бумажные отливки массой 80 г/м². Выявлено, что бумага из хлопковой и целлюлозы из внутреннего слоя коры ветвей тутовника обладает низкой белизной, которая зависит от исходной белизны добавляемых волокон. Установлено, что добавка 30 % целлюлозной массы из внутреннего слоя коры ветвей тутовника при степени помола 30 ^оШР способствует получению прочной бумаги, однако бóльшие добавки отрицательно влияют на ее белизну.

Сведения об авторах

Х.А. Бабаханова, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID:AAN-3856-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6956-2824
З.К. Галимова, ассистент; ResearcherID: AAN-2449-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0958-8579
М.М. Абдуназаров, соискатель; ResearcherID: AAN-2711-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0099-8312
И.И. Исмаилов, ассистент; ResearcherID: AAN-2481-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0864-0056
Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, ул. Шохжахон-5, г. Ташкент, Узбекистан, 100100; e-mail: halima300@inbox.ru, z.galimova8282@mail.ru, abdunazarov.1977@mail.ru, ikromzhon.ismailov@bk.ru

Ключевые слова

целлюлозная масса, кора веток тутовника, степень помола, бумага, белизна, разрывное усилие, разрывная длина, сопротивление изгибу

Для цитирования

Бабаханова Х.А., Галимова З.К., Абдуназаров М.М., Исмаилов И.И. Целлюлозная масса из коры веток тутовника для бумажной отрасли // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 5. С.193–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-193-200

Литература

1. Бабаджанова З.Х., Кароматов И.Д., Жумаев Б.З., Алымова Д.К. Шелковица, тут: применение в древней, современной народной и научной медицине (обзор литературы) // Молодой ученый. 2015. № 7(87). С. 256–265. [Bаbаdzhаnоvа Z.Kh., Kаrоmаtоv I.D., Аlymоvа D.K. Sycamine: Application in Ancient, Modern Folk and Scientific Medicine. Mоlоdоy uchеnyy [Young Scientist], 2015, no. 7, pp. 256–265].
2. Бабаханова Х.А., Алимова Х.А. К оценке эффекта применения в бумажных изделиях отходов натурального шелка и кенафа // Науч.-техн. журн. «Шелк». 2000. № 2. С. 20–21. [Bаbаkhаnоvа Kh.А., Аlimоvа Kh.А. To the Assessment of the Effect of Using Natural Silk and Kenaf Waste in Paper Products. Shelk, 2000, no. 2, pp. 20–21].
3. Барбаш В.А. Сольволізні варіння целюлози з пшеничної соломи // Наук. вісті НТУУ КПІ. 2002. № 1. С. 119–125 [Barbash V.A. Solvolysis Cooking of Cellulose from Wheat Straw. Science News of NTUU “KPI”, 2002, no. 1, pp. 119–125].
4. Барбаш В.А., Безродная С.Е. Использование кенафа в целлюлозно-бумажной промышленности // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2002. № 3. С. 39–42. [Bаrbаsh V.А., Bеzrоdnаya S.Е. Use of Kenaf in the Pulp and Paper Industry. Ekotekhnologii i resursosberezhenie [Ecotechnologies and resource conservation], 2002, no. 3, pp. 39–42].
5. Барбаш В.А., Трембус И.В. Органосольвентный способ получения волокнистых полуфабрикатов из отходов сельского хозяйства // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2002. № 6. С. 29–32. [Barbash V.A., Trembus I.V. Organosolvent Method of Obtaining Fibrous Semi-Finished Products from Agricultural Waste. Ekotekhnologii i resursosberezhenie [Ecotechnologies and resource conservation], 2002, no. 6, pp. 29–32].
6. Барсуков Е.В. Получение двухслойной кабельной бумаги с электропроводящим полимерным покрытием на основе древесной и джутовой целлюлоз: автореф. дис. … канд. техн. наук. Пермь, 2005. 20 с. [Barsukov Е.V. Obtaining a Two-Layered Cable Paper with an Electroconductive Polymer Coating Based on Wood and Jute Cellulose: Cand. Eng. Sci. Diss. Abs. Pеrm, 2005. 20 p.].
7. Дулькин Д.А. Развитие научных основ и совершенствование процессов технологии бумаги и картона из макулатуры: дис. … д-ра техн. наук. Архангельск.: АГТУ, 2008. 200 с. [Dul’kin D.А. Development of Scientific Foundations and Processes Improvement of Paper and Cardboard Technology from Waste Paper: Dr. Eng. Sci. Diss. Arkhangelsk, АSTU, 2008. 200 p.].
8. Железняк И. Древесина шелковицы (тутового дерева) // Деревопром. вестн. ATMWOOD. 28 февраля 2015. [Zhlеznyak I. Mulberry Wood. Dеrеvо-prоmyshlеnnyy vеstnik ATMWood, 2015].
9. Ивченко И.С. Книга о деревьях. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 273 с. [Ivchеnkо I.S. A Book about Trees. Moscow, Lеsnаya prоmyshlеnnоst’ Publ., 1973. 273 p.].
10. Махотина Л.Г. Современные тенденции в технологии бумаги для печати // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2008. № 3. С. 52–55. [Mаhоtinа L.G. The Modern Trends in the Technology of Printing Paper Production. Tsellyuloza. Bumаgа. Kаrtоn, 2008, no. 3, pp. 52–55].
11. Мухамадрасулов Ш.Х. Повышение эффективности технологии производства натурального шелка // Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы (SMARTEX). 2015. № 1. С. 216–220. [Muxаmаdrаsulоv Sh.X. Improving the Efficiency of Manufacturing Natural Silk. Fizika voloknistykh materialov: struktura, svoystva, naukoyemkiye tekhnologii i materialy (SMARTEX), 2015, no. 1, pp. 216–220].
12. Патент № 2249636 Российская Федерация, МПК D21C 5/00, 3/00, D21H 11/1. Cпособ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы / Х. Рю, Ч.К. Ким, Вон Ж.-М. Опубл. 10.04.2005, Бюл. № 10. 11 с. [Rju Kh., Kim Ch.K., Von Z.-M. Method of Preparing Pulp from Corn Stems. Patent RF no. RU 2 249 636 C2, 2005].
13. Патент РУз № IAP 04879. Способ получения целлюлозы / Д.С. Набиев, И.А. Набиева, Х.А. Бабаханова, Ф.Н. Шахидова 2014. [Nаbiеv D.S., Nаbiеvа I.А., Bаbаhаnоvа H.А., Shаhidоvа F.N. The Method of Cellulose Production. Pаtеnt UZ no. IAP 04879, 2014].
14. Пейн М. Современное состояние и перспективы использования макулатуры в мировом масштабе // Pulp & Paper International. 1997. № 3. С. 34–37. [Pеyn M. The Current State and Prospects for the Use of Waste Paper on a Global Scale. Pulp & Paper International, 1997, no. 3, pp. 34–37].
15. Пузырев С.С. Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры // ЛесПромИнформ. 2006. № 3(34). С. 104–109. [Puzyrеv S.S. Resource-Saving Waste Paper Recycling Technology. LesPromInform, 2006, no. 3 (34), pp. 104–109].
16. Постановление Президента Республики Узбекистан «О дополнительных мерах по развитию глубокой переработки в шелковой отрасли» № ПП-4411 от 31.07.2019. [Resolution of the President of the Republic of Uzbekistan “On Additional Measures for the Development of Deep Processing in the Silk Industry” No. ПП–4411 dated July 31, 2019].
17. Розен Б.Я. Чудесный мир бумаги. М.: Лесн. пром-сть, 1986. 124 с. [Rоzеn B.Ya. The Wonderful World of Paper. Moscow, Lеsnаya prоmyshlеnnоst’ Publ., 1986. 124 p.].
18. Савельева Л.Ф. Целебные растения вокруг нас. Волгоград: Издатель, 2018. 376 с. [Sаvеlyеvа L.F. Healing Plants around Us. Vоlgоgrаd, Izdаtеl Publ., 2018. 376 p.].
19. Сиегл С. Производство целлюлозы из соломы, тростника и багассы // Natural pulping update and progress. 2002. С. 237–249. [Siegl S. Pulp Production from Straw, Reed and Bagasse. Natural pulping update and progress, 2002, pp. 237–249].
20. Шерышева Ю.В., Сентюрова Л.Г., Касимова Н.Б. Краситель из плодов тутового дерева // Междунар. журн. прикладных и фундам. исслед. 2018. № 5(ч. 2). С. 301–305. [Shеryshеvа Yu.V., Sеntyurоvа L.G., Kаsimоvа N.B. The Dye from the Fruit of the Mulberry Tree. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy [International Journal of Applied and Fundamental Research], 2018, no. 5(part 2), pp. 301–305].
21. Babahanova H.A. Papier mit Faserabfaellen aus der Textilindustrie.
Textile Problems, 2003, no. 4, pp. 34–35.
22. CEPI Sustainability Report. Brussels, CEPI, 2005. 36 p.
23. Huang G., Chen Z., Zhang C. Aqueous Ammonia-Caustic Potash Pulping of Rice Straw. Chemistry and Industry of Forest Products, 2002, iss. 4, pp. 31–36.
24. Lee K.-H., Won J.-M. Process for Producing Fiber Pulp Utilizing Bamboo and Pulp Produced Using the Same. Pаtеnt KR no. WO 2007/004757 Al, 2007.
25. Smith M.K. Formation Potential of West Coast Kraft Pulps. Pulp & Paper Canada, 1986, vol. 87, iss. 10, pp. T387–T394.

Ссылка на английскую версию:

Cellulose Pulp from Mulberry Branch Bark for the Paper Industry

CELLULOSE PULP FROM MULBERRY BRANCH BARK FOR THE PAPER INDUSTRY

Kh.A. Babakhanova, Doctor of Engineering, Prof.; ResearcherID: AAN-3856-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6956-2824
Z.K. Galimova, Assistant; ResearcherID: AAN-2449-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0958-8579
M.M. Аbdunazarov, External PhD Student; ResearcherID: AAN-2711-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0099-8312
I.I. Ismailov, Assistant; ResearcherID: AAN-2481-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0864-0056
Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Shohjahon str., 5, Tashkent, 100100, Republic of Uzbekistan; e-mail: halima300@inbox.ru, z.galimova8282@mail.ru, abdunazarov.1977@mail.ru, ikromzhon.ismailov@bk.ru

Uzbekistan is bare of forests and it takes the fifth place in the world in terms of cotton production, and the third place in terms of silk production after China and India. According to the government program the expansion of the land area for mulberry plantations boosts the
growth of silk production causing an increase in the total amount of wastes, i.e. branches of mulberry trees industrially useless after the removal of leaves. Their use as a raw material for the cellulose pulp production is relevant, since it is aimed at solving not only the resource, but also the environmental problem. The bark was cut off from the mulberry branches and soaked in water for some time after which its exterior hard layer was scraped off and divided into the rough exterior layer and the softer inner layer. The inner layer was boiled for several hours. The boiled bast, after washing with water, was grinded in a laboratory grinding machine under the following conditions: mass concentration – 1 %, temperature – 22 °С. A given amount of lint cotton cellulose (grinding degree – 45 °SR) was added to the grinded bast. Paper molds with the mass of 80 g/m² were obtained in laboratory conditions using a sheet-making apparatus. It was found out that the obtained paper that contains cotton cellulose pulp and inner layer of mulberry branch bark has low whiteness which depends on whiteness of the added fibers. It has been established that adding the cellulose pulp of the inner layer of mulberry branch bark at a grinding degree of 30 °SR contributes to the production of strong paper. It is recommended to add up to 30 % of cellulose pulp from the inner layer of mulberry branch bark to paper pulp as further addition adversely affects the paper whiteness.
For citation: Babakhanova Kh.A., Galimova Z.K., Abdunazarov M.M., Ismailov I.I. Cellulose Pulp from Mulberry Branch Bark for the Paper Industry. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 5, pp. 193–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-193-200

Keywords: cellulose pulp, mulberry branch bark, grinding degree, paper, whiteness, breaking load, breaking length, bending resistance.

Поступила 16.01.20 / Received on January 16, 2020