Właściwości chemiczne materiałów bambusowych

Materiały bambusowe charakteryzują się wysoką zawartością celulozy, smukłym kształtem włókien, dobrymi właściwościami mechanicznymi i plastycznością. Jako dobry materiał alternatywny dla surowców do produkcji papieru z drewna, bambus może zaspokoić zapotrzebowanie na masę celulozową do produkcji papieru średniej i wysokiej jakości. Badania wykazały, że skład chemiczny i właściwości włókien bambusa zapewniają dobre właściwości roztwarzania. Wydajność masy celulozowej z bambusa ustępuje jedynie masie celulozowej z drewna iglastego, a przewyższa masę celulozową z drewna liściastego i masy celulozowej z trawy. Mjanma, Indie i inne kraje są światowymi liderami w dziedzinie roztwarzania masy celulozowej z bambusa i produkcji papieru. Chińska masa celulozowa i produkty papiernicze z bambusa są importowane głównie z Mjanmy i Indii. Dynamiczny rozwój przemysłu roztwarzania masy celulozowej i papierniczego z bambusa ma ogromne znaczenie dla złagodzenia obecnego niedoboru surowca do produkcji masy celulozowej z drewna.

Bambus rośnie szybko i zazwyczaj można go zbierać w ciągu 3-4 lat. Ponadto lasy bambusowe charakteryzują się silnym efektem wiązania węgla, co sprawia, że ​​korzyści ekonomiczne, ekologiczne i społeczne płynące z przemysłu bambusowego stają się coraz bardziej widoczne. Obecnie technologia i urządzenia do produkcji miazgi bambusowej w Chinach stopniowo się rozwijają, a główne urządzenia, takie jak maszyny do wiórkowania i rozdrabniania, są produkowane w kraju. Duże i średnie linie produkcyjne do produkcji papieru bambusowego zostały uprzemysłowione i uruchomione w Guizhou, Syczuanie i innych miejscach.

Właściwości chemiczne bambusa
Jako materiał biomasowy, bambus zawiera trzy główne składniki chemiczne: celulozę, hemicelulozę i ligninę, a także niewielką ilość pektyny, skrobi, polisacharydów i wosku. Analiza składu chemicznego i właściwości bambusa pozwala zrozumieć jego zalety i wady jako materiału celulozowego i papierniczego.
1. Bambus ma wysoką zawartość celulozy
Papier o wysokiej jakości wykończenia ma wysokie wymagania co do surowców celulozowych, wymagając wyższej zawartości celulozy, tym lepiej, a im niższa zawartość ligniny, polisacharydów i innych ekstraktów, tym lepiej. Yang Rendang i in. porównali główne składniki chemiczne materiałów biomasowych, takich jak bambus (Phyllostachys pubescens), sosna masońska, topola i słoma pszeniczna, i stwierdzili, że zawartość celulozy wynosiła 51,20% dla sosny masońskiej, 45,50% dla bambusa, 43,24% dla topoli i 35,23% dla słomy pszenicznej; zawartość hemicelulozy (pentozanu) wynosiła 22,61% dla topoli, 21,12% dla bambusa, 19,30% dla słomy pszenicznej i 8,24% dla sosny masońskiej; zawartość ligniny wynosiła 30,67% dla bambusa, 27,97% dla sosny masońskiej, 17,10% dla topoli i 11,93% dla słomy pszenicznej. Można zauważyć, że wśród czterech porównywanych materiałów bambus jest drugim po sośnie kalifornijskiej surowcem do produkcji miazgi.
2. Włókna bambusa są dłuższe i mają większy współczynnik kształtu
Średnia długość włókien bambusa wynosi 1,49~2,28 mm, średnia średnica wynosi 12,24~17,32 μm, a współczynnik kształtu wynosi 122~165; średnia grubość ścianki włókna wynosi 3,90~5,25 μm, a stosunek ścianki do wnęki wynosi 4,20~7,50, co oznacza włókno o grubych ścianach i większym współczynniku kształtu. Materiały celulozowe opierają się głównie na celulozie z materiałów biomasowych. Dobre surowce biowłókniste do produkcji papieru wymagają wysokiej zawartości celulozy i niskiej zawartości ligniny, co może nie tylko zwiększyć wydajność celulozy, ale także zmniejszyć ilość popiołu i ekstraktów. Bambus charakteryzuje się długimi włóknami i dużym współczynnikiem kształtu, co powoduje, że włókna przeplatają się więcej razy na jednostkę powierzchni po przetworzeniu pulpy bambusowej na papier, a wytrzymałość papieru jest lepsza. Dlatego wydajność roztwarzania bambusa jest zbliżona do wydajności drewna i jest mocniejsza niż innych roślin trawiastych, takich jak słoma, słoma pszeniczna i bagassa.
3. Włókno bambusowe charakteryzuje się dużą wytrzymałością
Celuloza bambusowa jest nie tylko odnawialna, biodegradowalna, biokompatybilna, hydrofilowa i charakteryzuje się doskonałymi właściwościami mechanicznymi i odpornością na ciepło, ale także dobrymi właściwościami mechanicznymi. Naukowcy przeprowadzili testy rozciągania 12 rodzajów włókien bambusowych i stwierdzili, że ich moduł sprężystości i wytrzymałość na rozciąganie przewyższają właściwości sztucznych, szybko rosnących włókien drewna leśnego. Wang i in. porównali właściwości mechaniczne czterech rodzajów włókien: bambusa, kenafu, jodły i ramii. Wyniki wykazały, że moduł sprężystości i wytrzymałość włókna bambusowego były wyższe niż pozostałych trzech materiałów włóknistych.
4. Bambus ma wysoką zawartość popiołu i ekstraktu
W porównaniu z drewnem bambus ma wyższą zawartość popiołu (ok. 1,0%) i 1% ekstraktu NAOH (ok. 30,0%), co powoduje powstawanie większej ilości zanieczyszczeń w procesie produkcji masy celulozowej. Nie sprzyja to odprowadzaniu i oczyszczaniu ścieków w przemyśle celulozowo-papierniczym, a także zwiększa koszty inwestycji w niektóre urządzenia.

Obecnie jakość produktów papierniczych z pulpy bambusowej firmy Yashi Paper spełnia wymagania unijnej normy ROHS, przeszła testy EU AP (2002)-1, US FDA i inne międzynarodowe testy jakości żywności, przeszła certyfikację leśną FSC 100% i jest pierwszą firmą w Syczuanie, która uzyskała chiński certyfikat bezpieczeństwa i higieny. Jednocześnie przez dziesięć kolejnych lat produkt ten był uznawany za „kwalifikowany do kontroli jakości” przez Krajowe Centrum Kontroli Produktów Papierniczych, a także zdobył wyróżnienia, takie jak „Krajowa Stabilna Marka i Produkt Kwalifikowany” od China Quality Tour.