Растения, источник волокнистого сырья
Целлюлоза - это природный полимер, который, будучи смешан с другими укрепляющими и инкрустирующими веществами, является основным составляющим растительных тканей, например, древесины. Целлюлоза находится в состоянии высокой чистоты также в хлопке, то есть в белом волокне, покрывающем семена растения.
До середины прошлого века первое растительное волокнистое сырье, используемое при производстве бумаги, вырабатывалось из обрывков хлопка, льна или конопли. Растущий спрос на целлюлозу для бумаги впоследствии привел к химическому извлечению целлюлозы из древесины, где ее содержание равно примерно 50%.
Древесина применяется также без химической обработки (без выделения целлюлозы), то есть она может употребляться в бумажной смеси в результате только механической обработки. Задача химической обработки - отделить целлюлозу от так называемых инкрустирующих веществ, в основном, от лигнина (природного полимера).
Лигнин - аморфное, нечетко определенного химического состава вещество - легко растворяется вместе с другими инкрустирующими веществами в растворах каустической соды (гидроокиси натрия), сульфитов и бисульфитов, которые не растворяют целлюлозу. Именно на этой различной растворимости основаны процессы отделения целлюлозы от лигнина и прочих инкрустирующих веществ.
Выбор типа древесины, из которой можно добыть целлюлозу, зависит от различных критериев, основными среди которых являются стоимость, доступность сырья (дерева и химических реактивов, необходимых для обработки) и, наконец, нужный тип целлюлозы.
Древесину для выделения целлюлозы можно получить из различных растений которые классифицируют следующим образом: хвойные, лиственные и однолетние растения.
1. Хвойные. Они включают различные породы деревьев, из которых самыми широко используемыми являются сосна и ель. Древесина хвойных пород даст лучшую техническую целлюлозу: хорошая древесина хвойных содержит 50% целлюлозы, 30% лигнина, 15% гемицеллюлозы и 5% других веществ. Хвойные дают так называемую "длинноволокнистую" целлюлозу.
2. Лиственные. В основном это тополь, береза, липа, папоротник и каштан. Целлюлоза, полученная из лиственных пород, называется "коротковолокнистой". Долгое время эта древесина считалась низкокачественным заменителем древесины хвойных пород, но недавно это отношение было пересмотрено, поскольку меньшая механическая прочность этой бумаги компенсируется ее непрозрачностью, мягкостью и пластичностью.
3. Однолетние растения. Они считаются низкокачественными суррогатами хвойных и лиственных пород, несмотря на то, что к ним применяются особые процессы для увеличения выхода целлюлозы. Среди самых популярных можно упомянуть солому зерновых культур (пшеницы и риса), очесы манильской конопли и волокна конопли и джута.
Кроме того, источником волокна для бумаги являются хлопковые очесы, то есть, самые короткие волокна, примыкающие к семенам хлопка (более длинные волокна используются в ткацком производстве), а также макулатура.