Установлены количественные закономерности, описывающие формирование деформационных и прочностных свойств сульфатной небеленой целлюлозы из бамбука Bambusa blumeana (число Каппа 17,3) в процессе размола. Свойства образцов изучали на лабораторных отливках массой 60 г/м2, изготовленных на листоотливном аппарате Estanit BBS-2, после размола на мельнице Йокро при концентрации 6% до степени помола 20, 30, 40 и 60 ШР. Испытания на растяжение проводили на образцах размерами 100 15 мм, скорость растяжения 50 мм/мин. Анализ хода кривых напряжение-деформация показал, что изменение деформационного поведения целлюлозы из бамбука при размоле является типичным для целлюлозно-бумажных материалов. При увеличении степени помола кривые идут выше, увеличиваются жесткость в упругой области деформирования, общая деформация до разрушения и разрушающее напряжение. Выполненное сравнение с целлюлозой из древесины лиственных и хвойных пород показало, что поведение целлюлозы из бамбука при размоле во многом аналогично традиционным полуфабрикатам из северных пород древесины. Показано, что величины деформационных и прочностных характеристик у бамбуковой целлюлозы имеют более низкие значения. Однако степень изменения прочностных характеристик бамбука в результате размола выше, чем у хвойных и лиственных целлюлоз. Разрывная длина у бамбука при размоле от 20 до 60 ШР возрастает на 50% и приближается по величине (8000 м) к значениям лиственной и хвойной целлюлозы (8200 м). В наибольшей степени у целлюлозы из бамбука изменяется удлинение до разрыва, рост составляет 34-66% и достигает величины 3,73%, что выше, чем у лиственной (1,79%) и хвойной (2,65%). В отличие от лиственной и хвойной целлюлозы, при размоле бамбука выше 50 ШР не наблюдается снижения прочностных и упругих показателей. При 60 ШР прочность при растяжении целлюлозы из бамбука приближается к лиственной ихвойной, а деформация разрушения и ТЕА превышает их. Поэтому для достижения необходимого уровня прочностных свойств целлюлозы из бамбука требуется размол до более высокой степени помола. Quantitative regularities have been established that describe the formation of deformation and strength properties of kraft unbleached pulp from bamboo Bambusa blumeana (Kappa number 17.3) during refining. The properties of the samples were studied on handheets 60 g/m2, made on an Estanit BBS-2 Rapid Ketten sheet former, after refining in a Yokro mill at a concentration of 6% to a refining degree of 20, 30, 40, and 60 SR. Tensile tests were carried out on samples with dimensions of 100 × 15 mm, the tensile rate was 50 mm/min. An analysis of the stress-strain curves showed that the change in the deformation behavior of bamboo pulp during refining is typical for pulp and paper materials. With an increase in the degree of refining, the curves go higher, the stiffness the deformation to failure and the breaking stress are increased. A comparison with hardwood and softwood pulps showed that the behavior of bamboo pulp during refining is similar to traditional pulps from northern woods. It is shown that the values of deformation and strength characteristics of bamboo pulp have lower values. However, the degree of change in the strength characteristics of bamboo as a result of refining is higher than that for softwood and hardwood pulps. The breaking length of bamboo during refining from 20 to 60 SR increases by 50% and approaches in value (8000 m) the values of hardwood and softwood pulp - 8200 m. To the greatest extent shows elongation to break, changes in bamboo pulp growth is 34-66%, and reaches a value of 3.73%, which is higher than that of hardwood (1.79%) and softwood (2.65%) pulp. Unlike hardwood and softwood pulp, when refining bamboo above 50 SR, there is no decrease in strength and elastic properties. At 60 SR, the tensile strength of bamboo pulp approaches that of hardwood and softwood, and the strain at fracture and TEA exceed them. Therefore, to achieve the required level of strength properties of bamboo pulp, refining to a higher degree of refining is required.
Поверхностная проклейка бумаги придает ей гидрофобные свойства с одновременным повышением физико-механических и печатных показателей. Крахмал является одним из старейших и наиболее распространенных связующих веществ, используемых в производстве бумаги и картона. Однако в настоящее время вместо нативного крахмала в качестве связующего чаще используются модифицированные крахмалы различного вида. Такие амилолитические ферменты, как амилаза, изоамилаза и пуллуланаза, вызывают энзиматическую модификацию крахмала. Показано, что обработка амилолитическими ферментами крахмала перед поверхностной пропиткой картона заметно улучшает его упругие и деформационные характеристики, поскольку ферментативная модификация крахмала влияет на характер связей, образующихся между крахмалом и волокнами целлюлозы, от чего зависит, какое количество крахмала проникнет между волокнами целлюлозы, а сколько останется на поверхности в виде пленки. От этого соотношения зависит, насколько сильно изменится способность получаемого композитного материала сопротивляться прилагаемой нагрузке. Пропитка картона биомодифицированным крахмалом приводит к увеличению количества водородных связей между волокнами целлюлозы и гидроксильными группами крахмала, что обеспечивает повышенную жесткость при растяжении уже на начальном участке деформирования. При этом повышение физико-механических показателей зависит от вида ферментного препарата и, соответственно, от механизма гидролиза связей в крахмале. Установлено, что обработка картона при 50 сухости амилолитическими ферментами амилазой, изоамилазой или пуллуланазой приводит к значимому увеличению упругости картона после кратковременного увлажнения, но не оказывает значимого положительного эффекта на прочностные характеристики картона при сухости 50 . Paper surface impregnation imparts it hydrophobic properties with a simultaneous increasing in physical-mechanical and printed properties. Starch is one of the oldest and most accepted binders used in the production of paper and cardboard. However, at present time various kinds of modified starch are more often used as a binders instead of native starch. Such amylolytic enzymes as amylase, isoamylase and pullulanase cause enzymatic modification of starch. It has been shown that treated with amylolytic enzymes starch before surface impregnation significantly improves elastic and deformation characteristicsof cardboard, since the enzymatic modification of starch affects the nature of the bonds formed between starch and fibers and determines which part of starch penetrates between the cellulose fibers and which part of starch remains on the surface in the form of a film. It depends the ability of the resulting composite material to resist the applied load. Cardboard impregnation with biomodified starch leads to an increasing in the number of hydrogen bonds between the cellulose fibers and the hydroxyl groups of starch, which provides increased rigidity in tension already at the initial part of the deformation. At the same time, an increasing in physicmechanical parameters depends on the type of enzyme and, accordingly, on the mechanism of hydrolysis of bonds in starch. It has been established that impregnation of cardboard with 50 dryness with amylolytic enzymes amylase, isoamylase or pullulanase leads to a significant increasing in the elasticity of the cardboard after a short-term wetting, but does not have a significant positive effect on the strength characteristics of cardboard with 50 dryness.
С применением методики количественной оценки распределения локальных деформаций в образце при приложении к одноосной растягивающей нагрузке, установлены закономерности развития локальных растягивающих (продольных),сжимающих (поперечных) и сдвиговых деформаций в образце картона топлайнер из первичного и вторичного волокна. Исследованы промышленные образцы топлайнера с белым покровным слоем, массой 125 и 130 г/м2, различающихся по неоднородности структуры (индекс формования равен 250 и 150) и степени анизотропии (TSIMD/CD равен 2,6 и 2,0), в зависимости от направления ориентации волокон, изменяющихся от 0 до 90 к машинному направлению. Экспериментальные данные получены при испытании на растяжение и фотофиксации образцов размерами 10025 мм с предварительно нанесенной сеткой точек с шагом 44 мм. С применением специального программного обеспечения определены координат узлов сетки и их смещение при растяжении. Анализ данных и вычисление величин локальных деформаций производится с применением алгоритмов метода конечных элементов. Установлено, что независимо от вида волокна, при увеличении угла вырезки образца картона от машинного направления (MD), локальные продольные деформации возрастают, поперечные уменьшаются, а сдвиговые имеют максимум при 45 к MD. При этом увеличение общей деформации приводит к более выраженному характеру зависимостей. Установлено преобладание деформаций сжатия у образцов, вырезанных в MD, что связано с тем, что сжатие происходит перпендикулярно преобладающей оси ориентации волокон в структуре. Большая величина поперечных деформаций у картона из вторичного волокна связана с меньшей степенью анизотропии и меньшей средней длиной волокна, что увеличивает роль межволоконных связей. Показано, что неоднородность локальных деформаций увеличивается с их абсолютной величиной, а тенденции изменения зависят от вида волокна и направления ориентации волокон в структуре образца. The regularities of propagating the local tensile (longitudinal), compressive (transverse) and shear deformations in a topliner board samples from virgin and recycled fibrous raw materials have been established. To carry the research out the Method of quantitative estimating the distribution of local strains in a sample of pulpandpaper material when uniaxial tensile testing was used. As the test samples the industrially manufactured white topliner board virgin and recycled were chosen. They had basis weight (125 and 130 g/m2), and different structure inhomogeneity (formation index was of 250 and 150) and anisotropy degree (TSIMD/CD was of 2.6 and 2.0). The regularities were established depending on the direction of their fiber orientation (it ranged from 0 to 90 to machine direction MD). Experimental data were obtained while tensile testing and photofixing the samples with dimensions of 100 25 mm and a preapplied dotmatrix with a step of 4 4 mm to their white top. The coordinates of the matrix dots and their displacement when testing were determined by means of using the special software. Data analysis and values calculation of local deformations were performed due to finite element method algorithms. It has been established that, increasing the cutout angle to MD of the samples of topliner board from different type of fibers led to as follows: local longitudinal deformations increased, transverse decreased, and shear had their maximum at 45 to MD. In addition, increasing the total deformation value caused a more pronounced character of dependencies. As it was established, the prevalence of compression deformations in the samples cut in MD (samples of 0) was related to compressing, acted perpendicularly to the predominant axis of the fiber orientation in samples structure. A large amount of transverse deformations in recycled topliner board was associated with a lower degree of anisotropy and a smaller average length of fibers that increased the role of interfiber bonds. It was shown that, the heterogeneity of local strains increased along with their absolute value, and the trends of changes depended on the type of fibers and the direction of their orientation in the sample structure.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.