Cтраница 1
Волокно древесной целлюлозы короче, чем волокно хлопковой, а именно 2 6 - 3 8 мм у ели и 0 7 - 1 7 мм у бука. [1]
Для волокон древесной целлюлозы характерны такие же значения сорбции паров воды. [2]
В состав бумаги входят волокна древесной целлюлозы или древесной массы, наполнители ( каолин, двуокись титана и др.), проклеивающие вещества. Наполнители повышают степень гидро-фильности бумаги. [3]
Это объясняется, по-видимому, более рыхлой структурой стенок волокон древесных целлюлоз, их большей способностью к набуханию. [4]
Используя метод ауторадиографии, Иши-кава [91] показал, что в среде уксусной кислоты меченная изотопом 35S серная кислота поглощается рыхлыми участками волокон древесной целлюлозы. Совместное действие воды и серной кислоты в растворе уксусной кислоты довольно сложно. Вода образует с серной кислотой гидраты и понижает степень ее ионизации [90], что было установлено путем определения температуры замерзания и электропроводности растворов. Поэтому, с одной стороны, увеличение содержания воды в равномерно набухшей целлюлозе уменьшает скорость ее деструкции, но, с другой стороны, добавление воды к частично набухшей целлюлозе делает сорбцию серной кислоты более равномерной, что увеличивает скорость гидролиза. [5]
При изучении реакционной способности целлюлозы при ацетилировании установлено [92, 93], что после активации распределение реагентов по поперечному сечению волокон хлопковой целлюлозы более равномерно, чем распределение их по поперечному сечению волокон древесной целлюлозы. Розенталь и Уайт [94], ацетилируя смесь хлопковой и древесной целлюлоз, показали, что при сильном разбавлении ацетилирующей смеси в присутствии серной кислоты как катализатора древесная целлюлоза этерифицируется с большей скоростью. В ранних работах Мальм, Танг и Лейрд [96] установили, что при добавлении уксусного ангидрида серная кислота быстро и полностью реагирует с целлюлозой, в то время как скорость аце-тилирования значительно меньше. Кроме того, было показано [97], что первичные гидроксилы реагируют быстрее вторичных. [6]
Маклин [180, 181] высказал предположение, что способность к катион-ному обмену древесной целлюлозы, переработанной в бумагу, может обусловливаться уроновыми кислотами, а также, возможно, и другими веществами, так как он обнаружил зависимость между способностью к катион-ному обмену и содержанием бета - и гамма-целлюлозы. От последних в значительной мере зависит содержание полиуронидов гемицеллюлоз в волокнах древесной целлюлозы ( гл. Данные, полученные Гейманом и Ра-биновым [179], показывают, что кислотность хлопковой целлюлозы и ее способность образовывать соли объясняются содержанием в ней карбоксильных групп, которые, по-видимому, являются неустойчивыми карбоксильными группами на самих цепях целлюлозы. Кислотность значительно возрастает, если целлюлоза подвергается обработке, способствующей увеличению количества карбоксильных групп, например окислению, тогда как при обработке, вызывающей разложение карбоксильных групп, например при кипячении в щелочах, кислотность понижается. [7]
Длина волокон, и в особенности отношение толщины к длине - весьма существенный фактор, обеспечивающий хорошее наслоение и сплетение волокон при образовании листа бумаги, поэтому способность волокна расщепляться на тончайшие нити при максимальном сохранении длины является чрезвычайно существенным свойством, присущим разным волокнам в различной степени. Легче всего поддаются расщеплению волокна льна, пеньки, труднее расщепляются волокна хлопка; волокна древесной целлюлозы фибриллируются по-разному в зависимости от характера обработки древесины в процессах производства целлюлозы. Длина волокон в бумаге не превышает 4 мм, а в большинстве случаев находится IB пределах 0 1 - 2 5 мм, толщина около 0 01 мм. [8]
Первичная стенка является первоначальной камбиальной стенкой и, по мнению Керра и Бейли [22], пока она находится в камбиальном слое, способна растягиваться и подвергаться обратимым изменениям по толщине. Она состоит из целлюлозы и, возможно, из целлюлозанов в сочетании с изменяющимися количествами пектиновых полиуронидов. По мере созревания стенки клетки в первичной стенке вместе с межклеточным веществом отлагается большое количество лигнина, и все три слоя, как ранее указывалось, во многих случаях обнаруживаются как один. Бикслер [39] доказал ( а его микрофотографии исключительно ясны), что волокна древесной целлюлозы всегда заключены в первичную стенку, или слой. Опытами на набухание и при помощи микроманипулятора он показал, что этот слой может растягиваться без разрыва очень незначительно. В противоположность этому вторичная стенка может значительно набухать, не разрываясь. Хотя некоторые авторы заявляли, что при набухании вовлекаются и внешние слои вторичной стенки, Бикслер считал, что хорошо известное явление вздутия волокон, наблюдаемое при обработке волокна реагентами, вызывающими набухание, например, медноаммиачным раствором, объясняется природой первичной стенки. Образованные вследствие этого кольцеобразные сжатия не дают вторичной стенке выдаваться наружу у этих точек. [9]
В процессе варки целлюлозы и полуцеллюлозы древесная ткань подвергается химическому и физическому воздействию. В результате делигнификации и частичного удаления гемицеллюлоз она распадается на отдельные древесные волокна с превращением последних в целлюлозные волокна. При этом ультраструктура клеточной стенки существенно изменяется. Учитывая распределение слоев клеточной стенки по массе, необходимо подчеркнуть, что основное количество лигнина присутствует во вторичной стенке. Следовательно, для достижения достаточной степени делигнификации требуется удалить лигнин из всех слоев клеточной стенки. Удаление лигнина из срединной пластинки приводит к ее разрушению и разъединению волокон, а удаление из вторичной стенки - к ослаблению связей между фибриллами. Фибриллярная структура клеточной стенки позволяет делить, волокна на продольные элементы и связывать их между собой. На этом основан процесс производства бумаги. В результате делигнификации целлюлозные волокна становятся гибкими и эластичными. При последующем размоле целлюлозной массы при подготовке к формованию бумаги происходит фибриллирование клеточных стенок - расщепление их на фибриллы и последних на более тонкие элементы. На процесс фибриллмрования определяющее влияние оказывает ультраструктура клеточной стенки. По сравнению с хлопковым волокном волокна древесной целлюлозы фибриллируются значительно легче. При формовании бумаги в процессе удаления воды возникают прочные межволоконные связи за счет трения, механического зацепления фибрилл, а также возникновения межмолекулярных сил взаимодействия, в том числе прочных водородных связей между макромолекулами на поверхностях фибриллированных элементов, и образуется бумажный лист. [10]