Investigation of the influence of factors on the water absorption of a cellulose composite

The influence of the main technological factors – the grinding step, the composition of the fiber mass and the type of drying is investigated. It was found that, with an increase in SP, the density decreases, in the range of 0.64–0.55 g/cm³, and the mechanical strength increases in the range of 235–275 (Coniferous cellulose) and in the range of 168–250 N (Deciduous cellulose). The absorbency varies slightly, in the range of 0.2–0.5 g / g, and has little effect on this indicator. Various types of fiber (softwood and lithic cellulose, BHTMM) are effective factors for quality management of cellulose composite and fluffed products. All the cellulose composites studied meet the criterion of water absorbency in the range of 11–13 g/g. Considering the absorbency of individual products, we note a different amount of absorbency, the limits of 17.4–20.7 g/g. The difference is about 3 g/g of water. In relation to the requirement, 11–13 g/g is about 25%, a significant amount. It is recommended to use a chemical and thermomechanical mass in the composition – no more than 25%, and according to the results of the study, 50% of coniferous cellulose and 50% of deciduous cellulose with a certain degree of grinding can be considered promising fiber compositions. Evaluating the effect of contact and convective drying, it was found that convective drying is much more effective, since samples dried by this method significantly exceed vacuum contact drying in consumer properties. Changes in the interrelated parameters «thickness» and «density» increase the water absorbency from 2.90 g/g to 5.5 g/g (by 90%).

1. Алешина Л.А. Структура и физико-химические свойства целлюлоз и нанокомпозитов на их основе / под ред. Л.А. Алешиной, В.А. Гуртова, Н.В. Мелех. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. 240 с.

2. Гораздова В.В., Дернова Е.В., Дулькин Д.А., Окулова Е.О. Влияние фибриллирования и укорочения волокон при размоле на характеристики прочности, деформативности и трещиностойкости целлюлозных материалов // ИВУЗ. Лесной журнал 2018. № 2. С. 262–265.

3. Дубовый В.К. и др. Лабораторный практикум по технологии бумаги и картона: учебное пособие для студентов вузов. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006. 229 с.

4. Дулькин Д.А., Спиридонов В.А., Комаров В.И., Блинова Л.А. Свойства целлюлозных волокон и их влияние на физико-механические характеристики бумаги и картона. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет, 2011. 176 с.

5. Ковернинский И.Н., Дубовой Е.В. Значение межфазного взаимодействия в гетерогенной системе «волокно-вода» для управления механической прочностью целлюлозных композитных материалов // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: матер. VII Всерос. конф. с междунар. участием (24–28 апреля 2017 г.). Барнаул: Алтайский, гос. ун-т, 2017. С. 342–344.

6. Комплексная химическая переработка древесины: учебник для вузов/И.Н. Ковернинский, В.И. Комаров, С.И. Третьяков, Н.И. Богданович, О.М. Соколов, Н.А. Кутакова, Л.И. Селянина, Е.В. Дьякова; под ред. проф. И.Н. Ковернинского. 3-е изд., испр. и доп. Архангельск: Изд-во Арх. гос. техн. ун-та, 2006. 374 с.

7. Лаврентьев И.В. Исследование свойства волокна для целлюлозных водоабсорбирующих материалов // Современная целлюлозно-бумажная промышленность, актуальные задачи и перспективные решения: матер. 5 Междунар. научн.-техн. конф. молодых ученых и специалистов ЦБП. СПб., 13–14 ноября 2023 г. СПб., 2023. С. 36–40.

8. Лаврентьев И.В. Влияние пористости целлюлозного материала на абсорбцию воды сердцевинным слоем одноразовых санитарно-гигиенических изделий // Актуальные вопросы лесного хозяйства: матер. 7 Междунар. молодежной научн.-практ. конф. Санкт-Петербург, 9–10 ноября 2023 г. СПб., 2023. С. 31–34.

9. Пат. 2100508 РФ. Способ аэродинамического изготовления картона, писчей или печатной бумаги / О.А. Терентьев, В.М. Дробосюк; заявл. 08.12.1994; опубл. 27.12.1997, Бюл. № 36].