8k

CH2OH

H H

H

H OH

Hemicelulozy zwykłe w zależności od budowy ich jednostek podstawowych dzielą się na hek-sozany, pentozany i wielocukry złożone.

Heksozany składają się z cukrów o sześciu atomach węgla, czyli heksoz. Najważniejszym przedstawicielem tej grupy jest mannan dający w wyniku hydrolizy mannozę (rys. 3-2). Występuje on głównie w masach włóknistych otrzymywanych z drewna iglastego. Oprócz mannanu w mniejszych ilościach występuje także galaktan i fruktan.

HO

RYS. 3-2-..........

Mannoza

Pentozany składają się z cukrów prostych o pięciu atomach węgla, czyli pentoz. Głównym przedstawicielem tej grupy jest ksylan hydrolizu-jący do ksylozy (rys. 3-3). Występuje on głównie w masach włóknistych pochodzących z roślin jednorocznych i drzew iglastych.

HO

RYS. 3-3. Ksyloza

Wielocukry złożone składają się z różnych heksoz np. glukomannan lub pentoz (arabinogalak-tan), bądź też z heksoz i pentoz (arabinogalaktan).

Część hemiceluloz zwykłych zwana celuloza-nami jest ściśle związana z celulozą tworząc wspólnie substancję szkieletową włókien. Hemicelulozy te znajdują się między łańcuchami celulozy o znacznym stopniu uporządkowania, są zatem trudniej dostępne dla wody i czynników chemicznych. Wskutek tego, w porównaniu z pozostałymi hemicelulozami są one znacznie trudniej rozpuszczalne w alkaliach.

Hemicelulozy poliuronidowe składają się. podobnie jak celulozy zwykle, z pentoz bądź heksoz, a ponadto z reszt kwasu uronowego. Hemicelulozy te są na ogół związane z trzecim głównym składnikiem włókien roślinnych — ligniną. W odróżnieniu od hemiceluloz zwykłych, a zwłaszcza celulozanów, hemicelulozy poliuronidowe łatwiej rozpuszczają się w rozcieńczonych alkaliach i ulegają hydrolizie. W wyniku obu tych procesów następuje odszczepianie kwasu uronowego.

Hemicelulozy w porównaniu z celulozą odznaczają się dobrą rozpuszczalnością w alkaliach i łatwiej ulegają hydrolizie. Pod wpływem wody pęcznieją, przybierając galaretowatą postać. Ta właściwość hemiceluloz ma bardzo duże znacznie w procesie mielenia włókien i ich wiązania w pilśń papierową.

3.2.4. Lignina

Surowce roślinne zawierają 16-^32% ligniny. Jest ona polimerem, którego strukturalnymi elementami są pochodne fenyloprop.anu; jej masa cząsteczkowa waha się w szerokich granicach

osiągając maksymalną wartość 11 000. Nie jest to określony jednorodny związek chemiczny. Jej nazwa dotyczy grupy związków o zbliżonych właściwościach. Lignina jest substancją bezpostaciową o gęstości 1.30-=- 1,45 i współczynniku załamania światła 1,6. Stanowi ona główny składnik blaszki międzykomórkowej łączącej ze sobą włókna w roślinach; występuje również — oprócz hemiceluloz — w bezpostaciowych przestrzeniach otaczających mikrofibryle, a nawet może do nich przenikać. Im większa jest zawartość ligniny, tym bardziej sztywne jest włókno, co utrudnia zarówno proces mielenia jak i wiązanie się włókien we wstędze papierniczej.

3.2.5. Substancje ekstrakcyjne

Substancje ekstrakcyjne są związkami organicznymi zawartymi w półproduktach włóknistych, są rozpuszczalne w obojętnych rozpuszczalnikach (eter, alkohol, benzen, woda itp.). Do substancji tych zalicza się; żywice, woski, tłuszcze, olejki, garbniki, barwniki, pektyny, gumy i kwasy organiczne.

Największe znaczenie — z papierniczego punktu widzenia — ma część składników ekstrakcyjnych, zwana potocznie substancją żywiczną, składającą się z kwasów żywicznych (abietynowych i pimarowych) oraz estrów glicerynowych kwasów tłuszczowych (palmitynowego, olejowego i linolowego). Czasem również w skład substancji żywicznych wchodzą lotne terpeny.

Obecność substancji żywicznej w papierniczych masach włóknistych jest niepożądana: może ona wyw-oływać poważne trudności (tzw. „trudności żywiczne ) w procesie wytwarzania papieru, jak np. pienienie się masy, zaklejanie filców i sita, przylepianie się wstęgi papieru do walców, plamy w papierze. Poza tym substancja ta może powodować żółknięcie papieru podczas jego starzenia się.

3.2.6. Substancje mineralne

W skład substancji mineralnych papierniczych mas włóknistych wchodzą przeważnie siarczany, węglany, szczawiany, fosforany wapnia, magnezu i potasu, rzadziej — sodu, żelaza, glinu i manganu. Substancje te są w większości (75-f-90%) zaadsorbowane lub związane ze związkami organicznymi. Substancje mineralne zawarte w masach włóknistych mogą pochodzić z surowca roślinnego, bądź być zaadsorbowane w procesie wytwarzania tych mas z cieczy warzelnych, bielących lub wody. Zawartość substancji mineralnych w masach włóknistych określa się oznaczając zawartość popiołu. Obecność substancji mineralnych w masach włóknistych (zwłaszcza związków żelaza i manganu) jest niepożądana w masach bielonych, gdyż zmniejsza ich białość.

3.3. Mikrostruktura włókien papierniczych mas włóknistych

Struktura włókien roślinnych papierniczych mas włóknistych zdeterminowana jest właściwościami celulozy, która stanowi podstawowy składnik szkieletowy tych włókien.

Makrocząsteczki celulozy posiadają budow^fę liniową o zróżnicowanej długości łańcucha. Mogą one tworzyć struktury ściśle uporządkowane o budowie krystalicznej, w których łańcuchy przebie-