Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Модификация волокна - это область исследований, в которой исследователи стремятся разрабатывать и применять технологии для придания новых свойств натуральным волокнам, таким как волокна бумаги , с целью повышения их функциональности. Области исследований в этой области включают множество различных технологий, среди которых широко используются химические модификации волокон. Одним из важных направлений применения химических модификаций является обработка древесины для придания ей улучшенных свойств, таких как более высокие механические свойства, водонепроницаемость, меньшая гигроскопичность., бактериальная и грибковая устойчивость. Передача и адаптация технических знаний о модификации волокон, доступных для лесного сектора, в сектор переработанной бумаги - это новаторское использование этих химических обработок, которое было предметом исследований, проведенных в рамках совместно финансируемого ЕС проекта под названием Fiber +. [1]

В консорциум проекта вошли члены, представляющие Европейские ассоциации производителей бумаги и упаковки ( CEPI , FEFCO), а также научно-исследовательские институты, специализирующиеся на древесине и бумаге для упаковочного сектора, а также компании, производящие бумагу и упаковку. В центре внимания проекта была химическая модификация переработанного волокна из бумаги, изучение возможности переноса технологии модификации древесного волокна из сектора древесины в сектор бумаги и упаковки. Цель заключалась в том, чтобы улучшить свойства бумаги и упаковки, поскольку процесс вторичной переработки приводит к порче волокон.

Химическая модификация переработанных волокон направлена ​​на создание нового поколения упаковочной бумаги, отличающейся большей пригодностью для вторичной переработки, меньшей гигроскопичностью, жесткостью и долговечностью. В основе этого исследования лежал высокий уровень рециклинга бумаги в Европе (который составляет 72%) и, как следствие, важность рециклинга для экономики замкнутого цикла. Бумажные изделия являются частью интегрированного углеродного цикла, основанного на фотосинтетическом преобразовании воды, углекислого газа , питательных веществ и солнечной энергии в возобновляемую древесную биомассу . После потребления бумагу можно регенерировать и снова использовать в качестве источника вторичных волокон, для производства переработанной бумаги или в качествебиотопливо . Волокнистые упаковки или гофрированные контейнеры из гофрированного картона были тем, что было рассмотрено в проекте, поскольку они считаются наиболее заметным структурным применением бумаги.

Попытки химической модификации [ править ]

Модификация волокна химическими веществами или ферментами была исследована при производстве древесноволокнистых плит . [2] [3] [4] Модификация волокна паром (древесина, взорванная паром) оказалась эффективным методом предварительной обработки при производстве термопластичных композитов. [5] Современные теории межволоконного соединения в процессе изготовления бумаги основаны на общем признании наличия водородных связей.модель. Следовательно, все усилия по повышению прочности волокна связаны с механическим биением волокон с целью создания более гибких и фрагментированных волокон для увеличения площади склеивания. Как следствие, достигаются значительные недостатки в отношении степени удерживания воды, что приводит к плохому обезвоживанию и высокому потреблению энергии. Новые механизмы для интерпретации и контроля межволоконного соединения все еще появляются. Одним из способов преодоления этих недостатков может быть молекулярное покрытие целлюлозных волокон с использованием полимеров, нацеленных на контролируемое энтропией смешивание полимеров и целлюлозного геля, что приводит к более высоким силам связывания. Теоретические результаты, а также экспериментальные данные о том, как наносить полимерные слои (например,карбоксиметилцеллюлоза ) и ферменты на целлюлозных волокнах могут привести к получению листов с высокой прочностью соединения без каких-либо механических ударов. [6] Однако эти попытки все еще были далеки от промышленного внедрения, и их применение было бы дорогостоящим и не решило бы проблему доступности сырья.

Цель [ править ]

Основываясь на этом современном состоянии, цель проекта состояла в том, чтобы модифицировать и, таким образом, улучшить характеристики различных типов рекуперированных волокон, используемых для производства разнообразной бумаги упаковочного качества, используемой в качестве подкладочного картона и гофрированной среды для гофрированного картона. производство в Европе. Ожидается, что информация о фактических характеристиках композиции и составе упаковочных материалов поможет европейской упаковочной промышленности оценить свои источники поставок и принять подходящие методы и процессы для оптимального улучшения имеющихся ресурсов. В случае упаковки также необходимы научно-технические знания о практических производственных отношениях между характеристиками волокна, свойствами бумаги и свойствами гофрированного картона.

От модификации древесного волокна до бумажной технологии химическая модификация древесины направлена ​​на изменение структуры матрицы клеточной стенки. Свойства древесины значительно улучшаются за счет преобразования гидрофильных ОН-групп в более крупные гидрофобные группы. Кроме того, физическая фиксация модифицирующих химикатов в матрице клеточной стенки может значительно изменить свойства древесины. В дополнение к эффекту гидрофобизации, обработки уменьшают объем нанопор клеточной стенки и, таким образом, уменьшают включение молекул воды в матрицу клеточной стенки. В макроскопическом масштабе модификация древесины может изменить важные свойства древесины, включая биологическую прочность (устойчивость к грибкам), стабильность размеров, твердость иУстойчивость к УФ-излучению . [7]

Поскольку бумагу производят из древесных волокон, стало возможным перенести некоторые разработки, достигнутые в древесной технологии, на бумажную. Несколько технологий (например, химическая модификация, наноразмерные целлюлозы, полиэлектролиты , функциональные полимеры на основе целлюлозы, гемицеллюлозы и крахмала ) были исследованы и использованы различными исследовательскими группами по всей Европе (например, PTS и Университет Геттингена , Германия; Kungliga Tekniska högskolan (KTH) , Швеция.) Уже существуют хорошо известные знания о химической модификации вторичного волокна. Adamopoulos и Mai (2011) модифицировали переработанные волокна с помощью соединений N-метилола и глутаральдегида.со значительным улучшением характеристик волокна и характеристик бумажного листа. [8] Было обнаружено, что лабораторные листы, изготовленные из различных химически модифицированных вторичных волокон, обладают более высокой жесткостью и гигроскопичностью, чем листы, изготовленные из немодифицированных волокон. [9] Целью проекта Fiber + является развитие имеющихся знаний о модификации волокна для адаптации, внедрения и распространения этой инновационной технологии на МСП в Европе.

Результаты проекта Fiber + по переработанному волокну для упаковочной бумаги и информацию о потенциальных разработках концепции Fiber + можно найти на веб-сайте Fiber +, включая научные статьи, опубликованные в результате работы RTD, выполненной в ходе проекта. [10] [11]

Ссылки [ править ]

  1. ^ 7-я Рамочная программа - Схема финансирования SME-AG - Соглашение о гранте № 315633 - http://www.fibreplus.org
  2. ^ Krzysik, AM, JA Youngquist, RM Роуэлл, JH Muehl, П. Чоу и SR Шук (1993). «Возможность использования переработанных газет в качестве источника волокна для древесноволокнистых плит сухой обработки». Для. Prod. Дж . 43 : 53–58. ОСТИ  6276892 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Gomez-Bueso et al. 2000 г.
  4. ^ Мюллер и др. 2009 г.
  5. ^ Takatani, М., Ито, Н ,. Осуги, S ,. Китайма Т., Саегуса М., Кавай С. и Окамото Т. (2000). «Влияние лигноцеллюлозного материала на свойства термопластичных композитов полимер / дерево». Holzforschung . 54 (2): 197–200. DOI : 10.1515 / HF.2000.033 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Laine и др. 2002, Густавссон 2003, Даниэльссон 2006, Эрхард 2010.
  7. Перейти ↑ Hill CAS (2006). Модификация древесины. Химические, термические и другие процессы . Уайли, Чичестер. ISBN 978-0-470-02172-9.
  8. ^ Адамопулос и Май (2011).
  9. ^ Адамопулос и др. 2011 г.
  10. ^ Hosseinpourpia, Р. Адамопулос, С. и С. Май (2015). «Прочность на разрыв листов из восстановленных волокон, обработанных N-метилолмеламином (NMM) и 1,3-диметилол-4,5-дигидроксиэтиленмочевиной (DMDHEU)». Журнал прикладной науки о полимерах . 132 (3). DOI : 10.1002 / APP.41290 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Адамопулос, S., Hosseinpourpia, Р. и С. Май (2014). «Прочность на разрыв листов, изготовленных из мацерированных волокон из твердой древесины, модифицированной сшивающими агентами». Holzforschung . 69 (8): 959–966. DOI : 10,1515 / ВЧ-2014-0216 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Веб-сайт Fiber +