Войти
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, устойчивость к бактериям и грибкам. Передача и адаптация технических знаний о модификации волокна, доступных для лесного сектора, в сектор переработанной бумаги - это новаторское использование этой химической обработки, которое было предметом исследований, проведенных в рамках совместно финансируемого ЕС проекта под названием Fiber +.
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 и бумаги и упаковки. компании. Основное внимание в рамках проекта уделялось химической модификации переработанных волокон из бумаги, изучению возможности переноса технологии модификации древесного волокна из сектора древесины в сектор бумаги и упаковки. Цель заключалась в улучшении свойств бумаги и упаковки, поскольку процесс вторичной переработки приводит к порче волокон.
Химическая модификация вторичного волокна, направленная на создание нового поколения упаковочной бумаги, отличающейся большей пригодностью для вторичной переработки, меньшей гигроскопичностью, жесткостью и долговечностью. В основе этого исследования лежал высокий уровень переработки бумаги в Европе (который составляет 72%) и, как следствие, важность рециклинга для экономики замкнутого цикла. Бумажные изделия составляют часть интегрированного углеродного цикла, основанного на фотосинтетическом преобразовании воды, углекислого газа, питательных веществ и солнечной энергии в возобновляемые источники древесины биомасса. После потребления бумагу можно регенерировать и снова использовать в качестве источника вторичных волокон, для производства переработанной бумаги или в качестве биотоплива. Волокнистые упаковки или гофрированные контейнеры из гофрированного картона были теми, которые были рассмотрены в проекте, поскольку они считаются наиболее заметным структурным применением бумаги.
Модификация волокна химическими веществами или ферментами были исследованы при производстве древесноволокнистых плит. Модификация волокна паром (древесина, взорванная паром) оказалась эффективным методом предварительной обработки при производстве термопластичных композитов. Современные теории межволоконного связывания в процессе изготовления бумаги основаны на общем признании модели водородных связей. Следовательно, все усилия по повышению прочности волокна связаны с механическим биением волокон с целью создания более гибких и фрагментированных волокон для увеличения площади соединения. Как следствие, достигаются значительные недостатки в отношении степени удержания 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 энтропийное контролируемое смешение полимеров и геля целлюлозы, приводящее к более высоким силам связывания. Уже были представлены теоретические результаты, а также экспериментальные данные о том, как нанесение полимерных слоев (например, карбоксиметилцеллюлоза ) и ферментов на целлюлозные волокна может привести к получению листов с высокой прочностью соединения без какого-либо механического биения. Однако эти попытки все еще были далеки от промышленного внедрения, и их применение было бы дорогостоящим и не решило бы проблему доступности сырья.
Исходя из этого современного состояния, цель проекта заключалась в изменении и, таким образом, улучшении характеристик различных типов рекуперированных волокон, используемых для производства различных упаковочной бумаги, используемой в качестве подкладочного картона и гофрированного материала для производства гофрированного картона в Европе. Ожидается, что информация о фактических характеристиках композиции и составе упаковочных материалов поможет европейской упаковочной промышленности оценить источники поставок и применить 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 клеточной стенки нанопор 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 и.
Поскольку бумага производится из древесных волокон, она удалось перенести некоторые достижения в технологии древесины на бумажную. Несколько технологий (например, химическая модификация, наноразмерные целлюлозы, полиэлектролиты, функциональные полимеры на основе целлюлозы, гемицеллюлозы и крахмал ) были исследованы и использованы различными исследовательскими группами. по всей Европе (например, PTS и Геттингенский университет, Германия; Kungliga Tekniska högskolan (KTH), Швеция). Уже существуют хорошо известные знания о химической модификации вторичного волокна. Adamopoulos и Mai (2011) модифицировали переработанные волокна соединениями N-метилола и глутаральдегидом со значительным улучшением характеристик волокна и характеристик бумажного листа. Было обнаружено, что лабораторные листы, изготовленные из различных химически модифицированных переработанных волокон, обладают более высокой жесткостью и гигроскопичностью, чем листы, изготовленные из немодифицированных волокон. Цель проекта Fiber + - использовать существующие знания 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 проведенных исследований RTD. выполненных в ходе проекта.
