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.
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.
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.
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.
Struktura włókien roślinnych papierniczych mas włóknistych zdeterminowana jest właściwościami celulozy, która stanowi podstawowy składnik szkieletowy tych włókien.
Makrocząsteczki celulozy posiadają budowfę liniową o zróżnicowanej długości łańcucha. Mogą one tworzyć struktury ściśle uporządkowane o budowie krystalicznej, w których łańcuchy przebie-