Сравнительный анализ тароупаковочного картона, полученного из различных видов целлюлозного волокнистого сырья. Стр. 142–154

УДК

676.017.7

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-6-142-154

Аннотация

Представлен сравнительный анализ свойств тароупаковочных видов картона, изготовленного в лабораторных условиях из целлюлозы стеблей хлопчатника, с промышленными образцами картона из вторичного сырья и полуфабрикатов высокого выхода, производимых на целлюлозных заводах России. Целью исследования является оценка возможности использования отходов хлопка как дополнительного или альтернативного сырья для получения тароупаковочных картонов, особенно в странах-производителях хлопка. Применение стеблей хлопка в качестве сырья для изготовления бумаги и картона не только решает проблемы сельскохозяйственных отходов, но и дает возможность внедрения модели циклической экономики, в соответствии с которой отходы повторно перерабатываются с получением материалов с высокой маржинальностью. Сравнивали образцы картона из целлюлозы стеблей хлопчатника 3 видов от разных производителей: картон-лайнер из первичного волокна Архангельского целлюлозно-бумажного комбината; из макулатуры марки МС-5Б Каменской бумажно-картонной фабрики и предприятия «Маяк»; картон-лайнер из эвкалиптовой макулатуры одного из предприятий Бразилии. Для оценки структурных характеристик образцов проведен микроскопический анализ волокна, позволивший визуализировать отличия морфологического строения волокон разной природы. Установлено, что целлюлоза стеблей хлопчатника по геометрическим параметрам ближе к показателям эвкалиптового макулатурного волокна. Длина волокна составила 0,75 мм, что на 40 % ниже, чем у образцов картона Каменской бумажно-картонной фабрики и «Маяка», и более чем в 2 раза меньше по сравнению со средней длиной целлюлозы в композиции картона Архангельского целлюлозно-бумажного комбината. Подготовку проб к испытаниям проводили по стандартным методикам в соответствии с требованиями ГОСТ Р 57207–2008. Выполнен анализ физико-механических характеристик материалов, таких как разрывная длина, сопротивление продавливанию и др. Ввиду экологической и экономической целесообразности переработки недревесного сырья технология производства картона из стеблей хлопчатника представляет собой важный шаг к созданию более устойчивых и конкурентоспособных материалов.

Сведения об авторах

И.С. Содиков^, аспирант; ResearcherID: HKV-1291-2023, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2537-360X
Н.В. Щербак, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: ABE-4156-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7383-3826
Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; sodikovismoil@gmail.com, n.sisoeva@narfu.ru

Ключевые слова

картон из стеблей хлопчатника, картон-лайнер, первичное волокно, макулатурное волокно, недревесное сырье, древесное сырье

Для цитирования

Содиков И.С., Щербак Н.В. Сравнительный анализ тароупаковочного картона, полученного из различных видов целлюлозного волокнистого сырья // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 6. С. 142–154. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-6-142-154

Литература

1. Васильева Е.Р. Современное состояние мирового рынка хлопка и перспективы развития хлопководства в Узбекистане // Гуманитарная миссия обществознания на пороге нового индустриального общества: сб. ст. Междунар. науч. форума. Уфа: Ин-т стратегич. исслед. Респ. Башкортостан, 2020. С. 502–506. 

2. Гурьев А.В., Дубовый В.К., Комаров В.И., Казаков Я.В. Лабораторный практикум по технологии бумаги и картона. СПб.: Политехн. ун-т, 2006. 229 с. 

3. Джанбекова Л.Р. Особенности волокнистого сырья, используемого в производстве картонов // Вестн. Казанск. технол. ун-та. 2010. № 11. С. 562–564. 

4. Отраслевой информационный портал. Режим доступа: https://sbo-paper.ru/news/archive_rus/5448/ (дата обращения: 28.10.25). 

5. Содиков И.С., Щербак Н.В. Получение волокнистого полуфабриката из стеблей хлопчатника для упаковочных видов бумаг // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. им. проф. В.И. Комарова. Архангельск: САФУ, 2023. С. 286–289. 

6. Чавчавадзе Е.С., Брянцева З.Е., Гончарова Е.В., Нехлюдова М.В., Горбачева Г.Н., Коржицкая З.А. Атлас древесины и волокон для бумаги / ЦНИИ бумаги; под ред. Е.С. Чавчавадзе. М.: Ключ, 1992. 329 с. 

7. Шлейхер А.И., Шафрин А.Н., Соколов А.Ф., Нармухамедов Н.Н., Нерозин А.Е., Казиев М.З., Панфилова Л.А., Колдаев А.А., Черникова А.Н., Автономов А.И., Автономов В.А. Хлопководство. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1983. 334 с. 

8. Biyada S., Merzouki M., Urbonavičius J. New Resources for Sustainable Thermal Insulation Using Textile and Agricultural Waste in a New Circular Economy Approach. Processes, 2023, vol. 11, no. 9, art. no. 2683. https://doi.org/10.3390/pr11092683

9. Ding Y., Pang Z., Lan K., Yao Y., Panzarasa G., Xu L., Ricco M.L., Rammer D.R., Zhu J.Y., Hu M., Pan X., Li T., Burgert I., Hu L. Emerging Engineered Wood for Building Applications. Chemical Reviews, 2023, vol. 123, iss. 5, pp. 1843–1888. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00450

10. Duque-Acevedo M., Lancellotti I., Andreola F., Barbieri L., Belmonte-Ureña L.J., Camacho-Ferre F. Management of Agricultural Waste Biomass as Raw Material for the Construction Sector: an Analysis of Sustainable and Circular Alternatives. Environmental Sciences Europe, 2022, vol. 34, art. no. 70. https://doi.org/10.1186/s12302-022-00655-7

11. Eugenio M.E., Ibarra D., Martín-Sampedro R., Espinosa E., Bascón I., Rodríguez A. Alternative Raw Materials for Pulp and Paper Production in the Concept of a Lignocellulosic Biorefinery. Cellulose. IntechOpen Publ., 2019, pp. 1–26. https://doi.org/10.5772/intechopen.90041

12. Fahmy Y., Fahmy T.Y.A., Mobarak F., El-Sakhawy M., Fadl M.H. Agricultural Residues (Wastes) for Manufacture of Paper, Board, and Miscellaneous Products: Background Overview and Future Prospects. International Journal of ChemTech Research, 2017, vol. 10, no. 2, pp. 424–448.

13. Ibrahim R.A., Inan H., Fahim I.S. A Comparative Cradle-to-Gate Life Cycle Assessment of Three Cotton Stalk Waste Sustainable Applications. Scientific Reports, 2023, vol. 13, art. no. 20781. https://doi.org/10.1038/s41598-023-47817-y

14. Jiménez L., Rodríguez A. Valorization of Agricultural Residues by Fractionation of Their Components. The Open Agriculture Journal, 2010, vol. 4, pp. 125–134. https://doi.org/10.2174/1874331501004010125

15. Kanipandian N., Thirumurugan R. A Feasible Approach to Phyto-Mediated Synthesis of Silver Nanoparticles Using Industrial Crop Gossypium hirsutum (Cotton) Extract as Stabilizing Agent and Assessment of its in vitro Biomedical Potential. Industrial Crops and Products, 2014, vol. 55, pp. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.01.042

16. Li H., Sun H., He Z. Achnatherum inebrians Straw as a Potential Raw Material for Pulp and Paper Production. Journal of Cleaner Production, 2015, vol. 101, pp. 193–196. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.03.061

17. Maxwell J.M., Gordon S.G., Huson M.G. Internal Structure of Mature and Immature Cotton Fibers Revealed by Scanning Probe Microscopy. Textile Research Journal, 2003, vol. 73, iss. 11, pp. 1005–1012. https://doi.org/10.1177/004051750307301111

18. Moore G. Non Wood Fiber Applications in Papermaking. UK, Surrey, Pira International, 1996. 208 p.

19. Pandirwar A.P., Khadatkar A., Mehta C.R., Majumdar G., Idapuganti R., Mageshwaran V., Shirale A.O. Technological Advancement in Harvesting of Cotton Stalks to Establish Sustainable Raw Material Supply Chain for Industrial Applications: a Review. BioEnergy Research, 2023, vol. 16, pp. 741–760. https://doi.org/10.1007/s12155-022-10520-3

20. Press Release 1: Fibe Accelerates Sustainable Fashion Possibilities with Investment Funding and Potato Yarn Breakthrough. Fibe. Available at: https://www.fibe.uk/media (accessed 31.10.24).

21. Rehman A., Farooq M. Morphology, Physiology and Ecology of Cotton. Cotton Production, 2019, chapt. 2, pp. 23–46. https://doi.org/10.1002/9781119385523.ch2

22. Rizal S., Abdul Khalil H.P.S., Oyekanmi A.A., Gideon O.N., Abdullah C.K., Yahya E.B., Alfatah T., Sabaruddin F.A., Rahman A.A. Cotton Wastes Functionalized Biomaterials from Micro to Nano: A Cleaner Approach for a Sustainable Environmental Application. Polymers, 2021, vol. 13, no. 7, art. no. 1006. https://doi.org/10.3390/polym13071006

23. Savio L., Pennacchio R., Patrucco A., Manni V., Bosia D. Natural Fibre Insulation Materials: Use of Textile and Agri-Food Waste in a Circular Economy Perspective. Materials Circular Economy, 2022, vol. 4, art. no. 6. https://doi.org/10.1007/s42824-021-00043-1

24. Sigoillot C., Camarero S., Vidal T., Record E., Asther M., Pérez-Boada M., Martínez M.J., Sigoillot J.-C., Asther M., Colom J.F., Martínez A.T. Comparison of Different Fungal Enzymes for Bleaching High-Quality Paper Pulps. Journal of Biotechnology, 2005, vol. 115, iss. 4, pp. 333–343. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2004.09.006

25. Soni B., Hassan E.B., Mahmoud B. Chemical Isolation and Characterization of Different Cellulose Nanofibers from Cotton Stalks. Carbohydrate Polymers, 2015, vol. 134, pp. 581–589. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.08.031

26. Suomela J., Viljanen M., Svedström K., Wright K., Lipkin S. Research Methods for Heritage Cotton Fibres: Case Studies from Archaeological and Historical Finds in a Finnish Context. Heritage Science, 2023, vol. 11, art. no. 175. https://doi.org/10.1186/s40494-023-01022-2