Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 2. Характеристика волокнистой мелочи. С. 169–179

УДК

676.038:676.017.44

DOI:

10.37482/0536-1036-2023-4-169-179

Аннотация

Процесс размола волокнистой массы из вторичного волокнистого сырья в зависимости от режима связан со значительным изменением структурно-морфологических характеристик вторичного волокна и возникновением дополнительных количеств волокнистой мелочи. Последняя оказывает существенное влияние на свойства волокнистой массы, технологический процесс изготовления бумаги и показатели качества получаемой продукции. Степень влияния волокнистой мелочи на качество продукции и процесс ее изготовления, в свою очередь, зависит от структурно-морфологических свойств частиц мелочи. Цель работы – исследование структурно-морфологических свойств волокнистой мелочи, содержащейся во вторичном волокне из влагопрочного сырья, образующейся в процессе мягкого размола волокнистой массы. Вторичное волокно получено в результате роспуска влагопрочной тиссью на основе беленой сульфатной целлюлозы по нескольким вариантам: в условиях тепловой обработки массы в присутствии едкого натра (NaOH), в условиях реагентно-щелочной обработки с применением в качестве активаторов роспуска персульфата натрия (NaOH + Na₂S₂O₈) и моноперсульфата калия (NaOH + KHSO₅). С использованием оптического анализатора L&W Fiber Tester установлено, что при мягком размоле волокнистой массы, полученной в условиях ускоренного роспуска влагопрочной макулатуры с применением персульфата натрия и моноперсульфата калия, происходит незначительное увеличение доли мелочи – в среднем на 0,20…0,28 % по длине и на 0,9…1,5 % по количеству частиц мелочи. Волокнистая мелочь представляет собой относительно прямые частицы (средневзвешенный по длине фактор формы – 93,5…94,0 %), обладающие малой полидисперсностью (отношение средневзвешенного по длине и среднеарифметического значения длины – 1,08…1,09). Средний коэффициент вытянутости частиц мелочи составляет около 7, в отдельных классах длины – до 8…9. Микрофотографии поверхности бумаги – результаты работы сканирующего электронного микроскопа, – а также значения средних длины частиц волокнистой мелочи (132…134 мкм) и ширины вторичных волокон (29,7…30,0 мкм) показывают, что мелочь способна участвовать в дополнительном межволоконном связеобразовании посредством формирования мостиков между волокнами в зоне их потенциального контакта.

Сведения об авторах

А.А. Пенкин^1*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: GUS-7006-2022, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5773-6797
Я.В. Казаков², д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: J-4634-2012, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8505-5841
¹Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, д. 13 а, Минск, Республика Беларусь, 220006; penkin@belstu.by*
²Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; j.kazakov@narfu.ru

Ключевые слова

влагопрочная макулатура, роспуск, вторичное волокно, мягкий размол, мелочь, структурно-морфологические свойства

Для цитирования

Пенкин А.А., Казаков Я.В. Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 2. Характеристика волокнистой мелочи // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 169–179. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-169-179

Литература

1. Казаков Я.В. Характеристика геометрических параметров волокон целлюлозных полуфабрикатов с использованием вероятностных методов // Химия растит. сырья. 2014. № 1. С. 269–275. https://doi.org/10.14258/jcprm.1401269

2. Пенкин А.А., Казаков Я.В. Cтруктурно-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

3. Смолин А. Вторичные волокна в современной технологии ЦБП // ЛесПромИнформ. 2015. № 4(110). С. 146–148. 

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

5. 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

6. Ferdous T., Quaiyyum M.A., Bashar S., Jahan M.S. Anatomical, Morphological and Chemical Characteristics of Kaun Straw (Seetaria-ltalika). Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2020, vol. 35, no. 2, pp. 288–298. https://doi.org/10.1515/npprj-2019-0057

7. Fischer W.J., Mayr M., Spirk S., Reishofer D., Jagiello L.A., Schmiedt R., Colson J., Zankel A., Bauer W. Pulp Fines – Characterization, Sheet Formation, and Comparison to Microfibrillated Cellulose. Polymers, 2017, vol. 9, iss. 8, art. no. 366. https://doi.org/10.3390/polym9080366

8. Gharehkhani S., Sadeghinezhad E., Kazi S.N., Yarmand H., Badarudin A., Safaei M.R., Zubir M.N. 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

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

10. 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

11. ISO 16065-1:2014 Pulps – Determination of Fibre Length by Automated Optical Analysis. Part 1: Polarized Light Method. 2014. 10 p.

12. Johnsen I.A., Stenius P.I., Tammelin T., Österberg M., Johansson L., Laine J. The Influence of Dissolved Substances on Resin Adsorption to TMP Fine Material. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2006, vol. 21, no. 5, pp. 629–637. https://doi.org/10.3183/npprj-2006-21-05-p629-637

13. Luukko K., Kemppainen-Kajola P., Paulapuro H. Characterization of Mechanical Pulp Fines by Image Analysis. Appita Journal, 1997, vol. 50, pp. 387–392.

14. Mandlez D., Zangl-Jagiello L., Eckhart R., Bauer W. Softwood Kraft Pulp Fines: Application and Impact on Specific Refining Energy and Strength Properties. Cellulose, 2020, vol. 27, pp. 10359–10367. https://doi.org/10.1007/s10570-020-03467-1

15. Mayr M., Eckhart R., Thaller A., Bauer W. Characterization of Fines Quality and Their Independent Effect on Sheet Properties. In Advances in Pulp and Paper Research. Proceedings of the 16th Fund. Res. Symp. Oxford, 2017. Ed. by W. Batchelor, D. Söderberg. Manchester, FRC Publ., 2018, pp. 299–322. https://doi.org/10.15376/frc.2017.1.299

16. 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

17. Popa V.I. Pulp Production and Processing: From Papermaking to High-Tech Products. Shawbury, Smithers Rapra Technology Ltd. Publ., 2013. 520 p

18. Pöhler T., Ketoja J.A., Lappalainen T., Luukkainen V., Nurminen I., Lahtinen P., Torvinen K. On the Strength Improvement of Lightweight Fibre Networks by Polymers, Fibrils and Fines. Cellulose, 2020, vol. 27, pp. 6961–6976. https://doi.org/10.1007/s10570-020-03263-x

19. Winter A., Gindl-Altmutter W., Mandlez D., Bauer W., Eckhart R., Leitner J., Veigel S. Reinforcement Effect of Pulp Fines and Microfibrillated Cellulose in Highly Densified Binderless Paperboards. Journal of Cleaner Production, 2021, vol. 115, art. no. 125258. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125258

20. 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