Химические свойства бамбуковых материалов

Бамбуковые материалы имеют высокое содержание целлюлозы, тонкую форму волокон, хорошие механические свойства и пластичность. В качестве хорошей альтернативы древесному сырью для производства бумаги бамбук может удовлетворить требования к целлюлозе для производства бумаги среднего и высокого класса. Исследования показали, что химический состав и свойства волокон бамбука обеспечивают хорошие свойства варки. Производительность бамбуковой целлюлозы уступает только целлюлозе из хвойных пород древесины и превосходит целлюлозу из широколиственных пород древесины и травяную целлюлозу. Мьянма, Индия и другие страны находятся на переднем крае мира в области варки бамбуковой целлюлозы и производства бумаги. Китай импортирует бамбуковую целлюлозу и бумажную продукцию в основном из Мьянмы и Индии. Интенсивное развитие промышленности по варке бамбуковой целлюлозы и производству бумаги имеет большое значение для смягчения нынешнего дефицита сырья для древесной целлюлозы.

Бамбук растёт быстро, и его обычно можно собирать уже через 3-4 года. Кроме того, бамбуковые леса обладают мощным углеродным связыванием, что делает экономические, экологические и социальные преимущества бамбуковой промышленности всё более заметными. В настоящее время технологии и оборудование для производства бамбуковой целлюлозы в Китае постепенно совершенствуются, и основное оборудование, такое как стружка и варка целлюлозы, производится в Китае. Крупные и средние линии по производству бамбуковой бумаги были индустриализированы и запущены в эксплуатацию в Гуйчжоу, Сычуани и других регионах.

Химические свойства бамбука
Бамбук как биомасса содержит три основных химических компонента: целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин, а также небольшое количество пектина, крахмала, полисахаридов и воска. Анализ химического состава и характеристик бамбука позволяет понять его преимущества и недостатки как материала для производства целлюлозы и бумаги.
1. Бамбук содержит большое количество целлюлозы.
Бумага высшего качества предъявляет высокие требования к целлюлозному сырью: чем выше содержание целлюлозы, тем лучше, и чем ниже содержание лигнина, полисахаридов и других экстрактов, тем лучше. Ян Жэнданг и др. сравнили основные химические компоненты материалов биомассы, таких как бамбук (Phyllostachys pubescens), сосна Массон, тополь и пшеничная солома, и обнаружили, что содержание целлюлозы было в сосне Массон (51,20%), бамбуке (45,50%), тополе (43,24%) и пшеничной соломе (35,23%); содержание гемицеллюлозы (пентозана) было в тополе (22,61%), бамбуке (21,12%), пшеничной соломе (19,30%) и сосне Массон (8,24%); содержание лигнина было в бамбуке (30,67%), сосне Массон (27,97%), тополе (17,10%) и пшеничной соломе (11,93%). Видно, что среди четырех сравнительных материалов бамбук является вторым по значимости сырьем для производства целлюлозы после сосны Массон.
2. Бамбуковые волокна длиннее и имеют большее соотношение сторон.
Средняя длина бамбуковых волокон составляет 1,49–2,28 мм, средний диаметр — 12,24–17,32 мкм, а соотношение сторон — 122–165; средняя толщина стенки волокна составляет 3,90–5,25 мкм, а соотношение стенок к полостям — 4,20–7,50, что является толстым волокном с большим соотношением сторон. Материалы для целлюлозы в основном полагаются на целлюлозу из биомассы. Хорошее сырье для производства бумаги из биоволокна требует высокого содержания целлюлозы и низкого содержания лигнина, что может не только увеличить выход целлюлозы, но и снизить зольность и экстракты. Бамбук обладает характеристиками длинных волокон и большого соотношения сторон, что позволяет волокну переплетаться больше раз на единицу площади после того, как бамбуковая целлюлоза превращается в бумагу, и прочность бумаги выше. Таким образом, производительность варки бамбука близка к производительности древесины и превосходит производительность других злаковых растений, таких как солома, пшеничная солома и жом.
3. Бамбуковое волокно обладает высокой прочностью.
Бамбуковая целлюлоза не только возобновляема, разлагаема, биосовместима, гидрофильна и обладает отличными механическими и термостойкими свойствами, но и обладает хорошими механическими свойствами. Некоторые исследователи провели испытания на растяжение 12 типов бамбуковых волокон и обнаружили, что их модуль упругости и прочность на растяжение превосходят аналогичные показатели искусственных волокон быстрорастущей древесины. Ван и др. сравнили механические свойства на растяжение четырёх типов волокон: бамбука, кенафа, пихты и рами. Результаты показали, что модуль упругости и прочность на растяжение бамбукового волокна были выше, чем у трёх других волокнистых материалов.
4. Бамбук имеет высокое содержание золы и экстракта.
По сравнению с древесиной, бамбук имеет более высокую зольность (около 1,0%) и 1% экстракта NAOH (около 30,0%), что приводит к образованию большего количества примесей в процессе варки, что не способствует сбросу и очистке сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности, а также увеличивает инвестиционные затраты на некоторое оборудование.

В настоящее время качество продукции из бамбуковой целлюлозы компании Yashi Paper соответствует требованиям стандарта ROHS ЕС, компания прошла испытания по стандартам EU AP (2002)-1, US FDA и другим международным стандартам качества для пищевых продуктов, прошла 100% сертификацию лесного хозяйства FSC, а также является первой компанией в Сычуани, получившей китайский сертификат безопасности и гигиены. Кроме того, компания на протяжении десяти лет подряд получала образцы в качестве «продукции, прошедшей отбор проб качества» от Национального центра инспекции бумажной продукции, а также получила награды, такие как «Национальная марка и продукт стабильного качества» от China Quality Tour.