Põhu keemiline pulpimine
Murupulbiga tselluloosi valmistamise omadused
Rohu{0}}põhiste toorainete ja puidu{1}}põhiste toorainete keemiline koostis, kiu morfoloogia ja struktuur on oluliselt erinevad. See erinevus on eriti märgatav tselluloosi valmistamise protsessis. Põhiomadus seisneb selles, et rohumaassi kiudude 帚-taolist viimistlemist on pulpimisprotsessi ajal raske saavutada, st rohuimassi väliste kiudude peent kiudu ei ole lihtne saavutada. See mõjutab otseselt ka selle kokkusobivust polüestervormimiskangaga (polüestermoodustav võrk), kuna polüestervormimiskangale on kehtestatud teatud nõuded paberimassi kiudude peenkiudude astmele, et tagada vormimisprotsessi stabiilsus.
Nisu põhu viljaliha jahvatati kuulveski abil. Jahvatusprotsessi käigus muutusid kiu morfoloogias järgmised: nisukõrre viljaliha kiudude P-kiht kaldus purunema ja maha kukkuma, moodustades õhukese, võrgutaolise struktuuri, nagu kergesti purunev ja rabe vana marli, mis oli mähitud ümber S-kihi. Kui jahvatamine algas, läksid kiud kiiresti narmendama ning õhukesed põhiseinad purunesid kildudeks ja kukkusid maha, põhjustades paberimassi konsistentsi kiiret suurenemist. Pärast esmaste seinte täielikku eemaldamist tundusid kiud väga siledad. Jätkuv jahvatamine ei põhjustanud olulisi muutusi kiudude morfoloogias. Kui viljaliha konsistents suurenes, katkesid kiud järk-järgult. Lihvimisprotsessi käigus imasid kiud pidevalt vett ja paisusid, muutudes järk-järgult pehmemaks. Kui paberimassi konsistents jõudis 80-90 kraadini SR, tekkisid silmnähtavad pikipraod ja kiudude lõhenemine ning sealt edasi muutusid kiud väliselt peenkiulisemaks. Kuid sel hetkel lõigati kiud väga lühikeseks ja tugevus vähenes oluliselt, mis tooks kaasa kiudude halva nakkumise polüestervormimiskangale ja mõjutaks järgnevat vormimiskvaliteeti.
Tselluloosi kiudude pikkus on 0,79 mm. Kui rafineerimisaste on 93 kraadi SR, väheneb kiu pikkus vaid 0,44 mm-ni, mis on peaaegu poole võrra väiksem. See katse näitab, et põhutselluloosi kiude on raske peeneks fibrilleerida ja see omadus toob kaasa ebapiisava ühetaolisuse murupulbi moodustumisel.Polüester moodustav kangas. Võrreldes puidumassiga, millel on parem peenfibrillatsiooniefekt, on sellest valmistatud paberi paksuse hälve suurem. Sellel omadusel on sarnased järeldused teiste heintaimede, näiteks pilliroo, bambuse ja pilliroo uurimisel. Põhjus, miks murukiude on viimaste uuringute kohaselt raske peeneks fibrilleerida, on järgmine:
1. Muru toormaterjalide rakuõõnsused on väikesed, S1-kiht on suhteliselt paks ja S1-kiht on S2-kihiga tihedalt seotud. S₂-kihi peened kiud on paigutatud piki kiudude põikisuunalist rist-spiraali, nagu varrukas, mis ümbritseb tihedalt S₂-kihti, piirates S₂-kihi paisumist. Tselluloosi valmistamise ajal on S₁ kihti raske murda ja paisuda, mistõttu on pikisuunas suuruse määramine raskendatud. Selle tulemusena ei saa murupaberi kiud täielikult laieneda, vähendades kokkupuutepinda polüestervormimiskangaga ja mõjutades seeläbi vormimise efektiivsust. See struktuurne defekt põhjustab rohumaa kiudude suutmatust täielikult lahti murda, mille tulemuseks on kontaktpinna vähenemine polüestervormimiskangaga ja see omakorda mõjutab vormimise efektiivsust.
2. Murumaterjalide rakuseinad koosnevad mitmest õhukeste mikro-kiudude kihist. Mikro-kiudude paigutussuunad igas kihis on sageli erinevad. Näiteks bambuse ja pilliroo mikro-kiud on enamasti paigutatud risti, mis piirab oluliselt mikro-kiu kihtide lagunemist ja paisumist aksiaalse paigutusega, muutes kiudude pikisuunalise ja suuruse lõhenemise keeruliseks.
3. Mikrokiudude kerimisnurk on liiga suur. Puuvillamassist, linasest paberimassist ja erinevatest okaspuumassist pärit mikrokiudude vaatlemisel leiti, et sama kombinatsiooni korral on alla 10-kraadise mähisenurgaga kiud üldiselt pikisuunalise pragunemise suhtes altid. Kiudusid, mille mähisenurk jääb vahemikku 10–30 kraadi (nt puuvillane{6}}linane mass), võib pikisuunaliste pragude tekitamiseks hõõruda. Kiud, mille mähisenurk jääb vahemikku 30–45 kraadi (nagu enamik okaspuidukiude), on väiksema tõenäosusega hõõrdunud, et tekitada pikisuunalisi pragusid. Kiudusid, mille mähisenurk on suurem kui 45 kraadi (nagu murukiud, nagu nisuõled, pilliroog ja pilliroog ning mõned laialehelised puidukiud), on pikisuunaliste pragude tekitamiseks väga raske hõõruda. See on ka üks peamisi põhjuseid, miks rohuimassi ja polüestervormimiskanga ühilduvus ei ole nii hea kui puidumassi oma.
4. Mikrokiudude anisotroopia. Mikrokiudude kiuseinale kerimise suund võib olla kas vasakukäeline ("S" kuju) või parem{3}} ("Z" kuju). Muutuva mähismustriga kiududel on väidetavalt kõrge anisotroopsus. Mõnedel kiududel, näiteks lina kiududel, on mikrokiud, mis on põhimõtteliselt paigutatud paralleelselt samas suunas, nagu S-kujuline paigutus, samas kui kanepi kiududel on Z-kujuline paigutus, kusjuures mähkimisnurgad kiu telje suhtes on mõlemad alla 10 kraadi. Seega on nad altid pikisuunalisele lõhenemisele. Rohukiudude (nt pilliroog) puhul on need aga sageli paigutatud vaheldumisi "S"- ja "Z"-kujuliseks ning isegi pärast tugevat peksmist põimuvad mikrokiud ikkagi omavahel ja neid ei ole pikisuunas lihtne murda.
Lisaks ei lõpe muru{0}}põhiste toorainete mikrokiud sageli kiudude otstes, vaid ulatuvad ümber kiudude otste ja jätkuvad kiudude tagaküljele. Seetõttu on terviklikke kiude raske kammida, samas kui katkestustega kiude on kergem kammida.
