Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Włókna celulozowe typu Lyocell

Śmiechowicz Emilia

Przegląd Włókienniczy - Włókno, Odzież, Skóra

|

2023

|

nr 3

28--31

PL

Niniejszy artykuł stanowi przegląd literatury dotyczącej otrzymywania sztucznych włókien celulozowych typu Lyocell. Zarówno technologia otrzymywania włókien Lyocell, jak i włókna Lyocell same w sobie, stanowią alternatywę dla technologii produkcji włókien wiskozowych. Ekologiczna metoda produkcji włókien sposobem NMMO oraz wiele pozytywnych właściwości włókien celulozowych typu Lyocell, jak również możliwość ich modyfikacji i uzyskiwania włókien funkcjonalnych stwarzają potrzebę głębszego zainteresowania tą tematyką. Aspekty związane z pochodzeniem surowcowym włókien Lyocell, technologią ich otrzymywania, właściwościami włókien w porównaniu z innymi włóknami dostępnymi na rynku zostaną omówione w niniejszym artykule.

EN

This article is a literature review on the preparation of artificial cellulose fibers of the Lyocell type. Both the technology of obtaining Lyocell fibers and Lyocell fibers themselves are an alternative to the production technology of viscose fibers. The ecological method of fiber production using the NMMO method and the many positive properties of Lyocell cellulose fibers, as well as the possibility of their modification and obtaining functional fibers, create the need for a deeper interest in this subject. Aspects related to the raw material origin of Lyocell fibers, the technology of their spinning, fiber properties compared to other fibers available on the market will be discussed in this article.

2

Filtr tarczowy – nowoczesne rozwiązanie w zagęszczaniu masy i wyławianiu włókien celulozowych. Część 1

Reczulski Mariusz, Kmita-Fudalej Gabriela, Kuczkowski Michał

Przegląd Papierniczy

|

2021

|

R. 77, nr 8

427--430

PL

W dwuczęściowym artykule przedstawiono nowoczesne filtry wielotarczowe światowych producentów maszyn i urządzeń branży celulozowo-papierniczej. Opisano korzyści ekonomiczne i produkcyjne wynikające z zastosowania nowoczesnych filtrów tarczowych w układzie przygotowania masy włóknistej. Zaprezentowano szereg innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych w zagęszczaniu masy włóknistej i wyławianiu włókien celulozowych z wody przemysłowej.

3

Filtr tarczowy – nowoczesne rozwiązanie w zagęszczaniu masy i wyławianiu włókien celulozowych. Część 2

Reczulski Mariusz, Kmita-Fudalej Gabriela

Przegląd Papierniczy

|

2021

|

R. 77, nr 10

532--535

PL

Jest to kolejny artykuł poświęcony nowoczesnym filtrom tarczowym światowych producentów maszyn i urządzeń branży celulozowo-papierniczej [5]. Zaprezentowano w nim innowacyjne rozwiązania stosowane w filtrach tarczowych firm Voith i ANDRITZ, w celu uzyskania produktu energooszczędnego o dużej wydajności, mogącego pracować w różnych warunkach. Nowoczesne rozwiązania stosowane w filtrach tarczowych ograniczają w znaczny sposób występujące w nich problemy operacyjne, np. zatykanie segmentów filtracyjnych, zmiany stężenia oraz poziomu masy włóknistej/wody przemysłowej w kadzi urządzenia.

4

Włókna celulozowe o właściwościach luminescencyjnych

Erdman Aleksandra

Zeszyty Naukowe. Włókiennictwo / Politechnika Łódzka

|

2017

|

z. 73

5--35

PL

Głównym celem przedstawionej rozprawy doktorskiej było otrzymanie włókien celulozowych modyfikowanych organicznymi i nieorganicznymi związkami luminescencyjnymi do zastosowania w dokumentach i tekstyliach. Podstawowym celem badań było zbadanie wpływu rodzaju, stężenia i rozproszenia modyfikatorów w matrycy polimerowej włókna na jego mechaniczne i luminescencyjne właściwości, jak również na kolor emisji otrzymanych włókien. Włókna otrzymywane były z użyciem sucho-mokrej metody formowania z roztworów celulozy, otrzymanych poprzez bezpośrednie rozpuszczenie celulozy w N-tlenku-N-metylomorfoliny (NMMO). Modyfikatory luminescencyjne dodawane były podczas procesu przygotowania płynów przędzalniczych. Zbadano właściwości otrzymanych luminescencyjnych włókien. Widma wzbudzenia i emisji zostały wykonane na spektrofotometrze fluorescencyjnym. Charakterystyki rozmiaru cząstek modyfikatora i ich rozproszenia w matrycy włókien zostały przestudiowane z użyciem transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Wyznaczono również właściwości mechaniczne modyfikowanych włókien, jak również zbadano wpływ testów starzeniowych na właściwości luminescencyjne i mechaniczne włókien. Biorąc pod uwagę potencjalne zastosowanie otrzymanych włókien, przygotowano w warunkach laboratoryjnych próbki papieru zawierającego włókna luminescencyjne. Zbadano właściwości zmodyfikowanego papieru oraz wykonano analizę jego mikrostruktury z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). W wyniku przeprowadzonych prac otrzymano włókna ze specjalnymi luminescencyjnymi właściwościami, gdzie związek luminescencyjny zamknięty jest w matrycy polimerowej włókien. Otrzymane włókna charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi i luminescencyjnymi, z różnymi kolorami emisji. Testy starzeniowe wykazały, iż szacunkowa trwałość włókien wynosi nie mniej niż 10 lat oraz ich właściwości luminescencyjne zostają zachowane. Analiza SEM struktury papieru zawierającego lumine-scencyjne włókna pokazała, iż włókna są trwale wbudowane w jego strukturę i nie mają negatywnego wpływu na właściwości papieru. Dodatek włókien do papieru zapewnia możliwości zastosowania, takie jak: zabezpieczenia dokumentów i tekstyliów oraz znacznik kontroli anizotropii w procesie produkcji papieru.

EN

The main aim of the dissertation was to obtain cellulose fibers modified with luminescent organic and inorganic compounds for documents and papers application. The basic purpose of the research was to examine the influence of modifiers type, concentration and distribution in the polymer matrix of the fibers on their mechanical and luminescent properties, as well on the emission colour of obtained fibers. The fibers were formed with the use of dry-wet spinning method from cellulose solutions, obtained by direct dissolution of cellulose in N-methylomorpholine-N-oxide (NMMO). Luminescent modifiers were added during spinning dope preparation process. The properties of obtained luminescent fiberswere examined. The excitation and emission spectra were performed on fluorescence spectrophotometer. The characteristics of modifiers particles size and distribution in fibers matrix were studied using transmission electron microscopy (TEM). The mechanical properties of modified fibers were also determined, as well as the influence of aging tests on mechanical and luminescent properties of the fibers. Taking into account the potencial applications of obtained fibers, laboratory production paper samples were prepared containing luminescent fibers, in order to examine their behavior as an additive in papermaking process. The properties of modified paper were examined and pictures of microstructure of paper were carried out by scanning electron microscopy (SEM) analysis. As a result of my PhD thesis the fibers with special luminescent properties were prepared. Due to the method of modification the luminescent agent is closed in polymer matrix of the fibers. This provides modification’s durability and increase the fibers usability. Obtained fibers are characterized by good mechanical and luminescent properties, with different colours of emission. Aging tests of the fibers showed that estimated durability of the fibers is no less than 10 years and the mechanical properties of fibers worsens of about 40% whereas the luminescent properties are preserved. SEM analysis of paper containing luminescent fibers showed that the fibers are permanently build into the paper's structure and have no negative influence on it's properties. Addition of the fibers to the paper provides application possibilities like documents and textile protection, as well as marker for anisotropy control in papermaking process.

5

Odporność izolacji formowanej in situ z włókna celulozowego w postaci luźnej na grzyby powodujące pleśnienie

Fojutowski A., Wiejak A., Kopacz A.

Izolacje

|

2016

|

R. 21, nr 6

44--47

PL

W artykule omówiono wyniki badania mykologicznego wyrobów z celulozy w postaci luźnej, formowanych in situ do izolacji cieplnej w budownictwie, wykonane znormalizowaną metodą europejską PN-EN 15101-1:2013-12. Przedstawiono wyniki i przykłady stanu zaatakowania próbek przez grzyby. Wykazano, że badane włókno celulozowe, w postaci luźnej do formowania in situ, w warunkach zgodnych z warunkami badania może pod względem odporności na pleśnienie stanowić dobry, naturalny i odnawialny materiał izolacyjny.

EN

The article discusses the results of microbiological testing of loose fiber products (cellulose) formed in situ for thermal insulation in construction, carried out according to standardized European method of PN-EN 15101-1:2013-12. The results and examples of advancement of fungal attack on specimens are presented. It has been demonstrated that the examined loose fiber for in-situ formation, provided that the actual conditions are consistent with the test conditions, may be a good, natural and renewable insulating material in terms of mould resistance.

6

Antybakteryjne włókna celulozowe przeznaczone do celów medycznych – synteza nanocząstek srebra z wykorzysta-niem N-tlenku N-metylomorfoliny (NMMO) jako czynnika redukującego

Śmiechowicz E.

Zeszyty Naukowe. Włókiennictwo / Politechnika Łódzka

|

2014

|

z. 71

5--38

PL

W ramach pracy doktorskiej otrzymano antybakteryjne włókna celulozowe modyfikowane nanocząstkami srebra, generowanymi w układzie NMMO. Głównym celem pracy było określenie wpływu podstawowych warunków wytwarzania nanocząstek srebra na ich wielkość, kształt, rozmieszczenie w matrycy polimerowej, a także na barwę otrzymywanych włókien. Charakterystyki otrzymanych w różnych warunkach nanocząstek srebra dokonano na podstawie analizy składu chemicznego w mikroobszarach włókien metodą mikroanalizy rentgenowskiej EDS (ang. Energy Dispersive Spectometry) oraz analizy widm UV-VIS. Podstawowe parametry nanocząstek określono metodami Dynamicznego Rozpraszania Światła (DLS) oraz Transmisyjnej Mikroskopii Elektronowej (TEM). W pracy zbadano również parametry mechaniczne i właściwości higroskopijne włókien modyfikowanych nanocząstkami srebra oraz oznaczono średni stopień polimeryzacji celulozy w otrzymywanych włóknach. Ponadto, przeprowadzano analizę struktury krystalicznej włókien metodą dyfraktometrii rentgenowskiej oraz wykonano analizę barwy włókien. Oceniono również odporność zastosowanej modyfikacji nanocząstkami srebra włókien na warunki przechowywania oraz na procesy prania włókien. W niniejszej pracy wykazano, że wielkość i kształt otrzymywanych nanocząstek srebra, a w efekcie uzyskiwane efekty barwne włókien są skorelowane z warunkami prowadzenia procesu ich syntezy oraz z właściwościami antybakteryjnymi modyfikowanych włókien. Na podstawie wykonanych badań stwierdzono, że najkorzystniejsze warunki otrzymywania we włóknach możliwie małych nanocząstek bez ryzyka tworzenia przez nie aglomeratów, bądź agregatów osiągnięto, gdy syntezę nanocząstek w NMMO prowadzono w czasie 12 godzin w temperaturach 50 i 70°C oraz w czasie 20 minut w temperaturze 100°C. Z uwagi na potencjalne medyczne zastosowanie modyfikowanych włókien wykonano badania aktywności antybakteryjnej włókien oraz badania cytotoksyczności wyciągów z włókien wobec linii komórkowych ludzkich (HeLa) i mysich (L929). Na podstawie przeprowadzonych badań cytotoksyczności stwierdzono, że wytworzone z udziałem modyfikowanych włókien celulozowych materiały medyczne powinny być stosowane nie dłużej niż 24 godziny. Włókna modyfikowane nanocząstkami syntezowanymi w tych warunkach charakteryzowały się bardzo dobrymi wskaźnikami bakteriostatyczności i bakteriobójczości zarówno wobec bakterii gram ujemnych, jak i gram dodatnich. W pracy wykazano, że istnieje możliwość takiego sterowania procesem syntezy nanocząstek, który pozwoli na otrzymanie wysokiej jakości antybakteryjnych włókien celulozowych przeznaczonych do zastosowań medycznych.

EN

Antibacterial cellulose fibers modified with silver nanoparticles were obtained. Silver nanoparticles were enclosed into cellulose fibers using N-methylomorpholine-N-oxide (NMMO) as a direct cellulose solvent as well as the main reducing system of nanoparticles. Silver nanoparticles were generated directly in NMMO as a product of AgNO3 reduction of silver ions. The basic purpose of the research was to examine of the influence of reaction conditions of silver nanoparticles on their size, shape and distribution in the polymer matrix of fibers and consequently on the colour of obtained fibers, as well as on their bioactive activity. The characteristics of the obtained silver nanoparticles were studied using energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering technique (DLS). Taking into account the potential medical applications of the obtained fibers, their antibacterial activity and cytotoxicity of silver nanoparticles enclosed in fibers were examined in the human (HeLa) and mouse cells (L929).

7

Biomasa jako źródło funkcjonalnych materiałów polimerowych

Ciechańska D., Wietecha J., Kucharska M., Wrześniewska-Tosik K., Kopania E.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 5

383--392

PL

Artykuł jest przeglądem dorobku pracowników IBWCH i partnerów projektów w zakresie zawartej w tytule tematyki. Wskazano możliwy zakres zastosowań biomasy, niesłusznie często uznawanej za produkt odpadowy, mający wartość jedynie energetyczną. Do materiałów najczęściej pozyskiwanych z biomasy należą: celuloza ze słomy zbóż, liści i łodyg kukurydzy czy łupin orzechów, keratyna z ptasich piór, chityna i chitozan z pancerzy skorupiaków. Te naturalne polimery służą jako dodatek do bazowych polimerów, np. PE, PP, zwiększający wytrzymałość (celuloza), ognioodporność i izolacyjność akustyczną (keratyna) lub też chłonność i bakteriostatyczność (chitozan, chityna) biokompozytów wytworzonych z ich udziałem.

EN

The article is a summary of a lecture presented at the Conference „Polymeric Materials — Pomerania-Plast 2013”, 4—7.06.2013, Międzyzdroje, Poland, which gave an overview of the achievements of researchers associated with the Institute of Biopolymers and Chemical Fibres as well as their projects partners, related to the topic. The article does not describe the issue in a comprehensive manner, but merely indicates the possible applications of biomass, often mistakenly recognized as a waste having only fuel value. Cellulose is the most widely investigated polymer derived from plant biomass. Plants that are most often used in the production of cellulose fibres include: cotton, jute, agave, flax and hemp. Current research indicate the possibility for extraction of natural cellulose fibres with properties suitable for textile and paper industries, as a component of composite materials as well as for other industrial applications from cereal straws, banana and pineapple leaves, coconut shells, corn stalks and husks or from nettle. Keratin is an example of a polymer derived from animal biomass. Chicken feathers are the cheapest raw material for obtaining that protein due to their high keratin content (about 90—95 %) and high availability. Suitable processed feathers can be successfully used as a filler in composite materials with improved properties of acoustic and thermal insulation. Keratin has fire-retardant properties and the composition of its exhaust gases is similar to that produced by combustion of fuels belonging to the biomass group. Another interesting polymers derived from renewable sources are chitin and chitosan. The most common source of these polymers are marine crustaceans. They are also produced by fungi or bacteria in the course of microbial fermentation. Chitosan can be applied in waste water treatment, cosmetics, pharmaceuticals or for the production of haemostatic medical dressings, accelerating wound healing process.

8

Biobased composites

Ganster J., Erdmann J., Fink H.-P.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 6

423--434

EN

Biobased thermoplastics, such as poly(lactic acid), have attracted much attention in recent years as an alternative to oil-based plastics both in academia and industry. Based on renewable raw materials these polymers offer advantages in terms of decreased dependence on fossil resources and reduced CO2 footprint in accord with sustainability ideas and climate protection. In order to improve the properties of these materials, reinforcement with biobased fibers represents a promising option. An alternative route to glass and natural fiber reinforcement was taken and intensively investigated. The novel approach is based on the use of cellulose man-made fibers, in particular rayon tire cord yarn, as a biogenic reinforcing component. It was demonstrated that short fiber rayon reinforcement leads to dramatic improvements in the mechanical properties of various biobased and partially biobased matrix materials. While stiffness is easily enhanced also with natural fibers, the use of rayon results in considerable improvements in strength and impact properties in contrast to natural fiber reinforcement. For example, an enhancement of more than 500 % was observed in notched Charpy impact strength of poly(lactic acid). In the present contribution results concerning composite mechanical properties will be presented for various biobased matrix materials with special emphasis on the role of the fiber-matrix interphase. By reactive extrusion this interphase can be tailored from being weak (anti-coupling), intermediate (no modification) or strong (covalent coupling). Implications for the composite properties as a function of matrix stiffness will be discussed. Other factors influencing the composite properties such as fiber length and fiber diameter will be considered as well. Finally, some general conclusions will be drawn concerning future work and industrial prospects.

PL

Termoplastyczne biopolimery, np. poli(kwas mlekowy), w ostatnich latach skupiają uwagę zarównoośrodków naukowych, jak i przemysłu, stanowiąc alternatywę dla materiałów wytwarzanych z produktów petrochemicznych. Biopolimery otrzymywane z surowców pozyskiwanych ze źródeł odnawialnych pozwalają na zmniejszenie zależności od zasobów paliw kopalnych, wpisują się też w ideę zrównoważonego rozwoju i ochrony środowiska. W celu poprawy wytrzymałości mechanicznej tego rodzaju polimerów stosuje się dodatek wzmacniających biowłókien jako zamienników dotychczas używanych włókien szklanych lub włókien naturalnych. W niniejszym artykule omówiono wpływ dodatku krótkich włókien regenerowanej celulozy (rayon) na mechaniczne właściwości kompozytów na osnowie całkowicie lub częściowo biologicznych polimerów. Zastosowanie naturalnych włókien w charakterze wzmocnienia biopolimerów prowadzi do zwiększenia sztywności materiału matrycy, użycie natomiast włókien rayon pozwala na polepszenie wytrzymałości mechanicznej i udarności [np. dodatek celulozy rayon do poli(kwasu mlekowego) powoduje wzrost o 500 % udarności z karbem wg Charpy’ego]. Określono wpływ różnorodnych czynników na wytrzymałość mechaniczną biokompozytów wzmacnianych włóknami rayon, m.in. oddziaływań międzyfazowych włókno-matryca polimerowa. Na drodze reaktywnego wytłaczania można otrzymać kompozyty o różnej sile wiązaniawłókien z matrycą polimeru. Omówiono także zależności właściwości biokompozytów z dodatkiem włókien rayon od sztywności bazowego polimeru jak również od długości i średnicy wykorzystywanych do wzmocnienia włókien.

9

Badanie mechanizmu i kinetyki fibrylacji wewnętrznej włókien celulozowych

Przybysz P.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2012

|

Z. 430

1--164

PL

Papier stanowi obecnie jeden z najpowszechniej stosowanych wytworów na świecie. Znajduje on zastosowanie, jako materiał do pisania, do wytwarzania opakowań oraz do celów sanitarno-higienicznych. Odnawialność bazy surowcowej, możliwość odzyskiwania i wielokrotnego wykorzystania włókien do produkcji papieru, a także ich biorozkładalność powodują, że papier znalazł trwałe miejsce wśród wyrobów przemysłowych stosowanych w rozwiniętych społeczeństwach i będzie również masowym i ekologicznym tworzywem w XXI wieku. W ciągu XX wieku i w pierwszej dekadzie XXI wieku zużycie wytworów papierowych ciągle zwiększało się, osiągając poziom 394 min ton w roku 2010, w Polsce 4,072 min ton. W przeliczeniu na jednego mieszkańca stanowi to ok. 107 kg na rok. Jednym z podstawowych procesów wpływających zarówno na jakość wytworów papierowych, jak i koszty ich wytwarzania jest proces mielenia papierniczych mas włóknistych. Jednostkowe zużycie energii w procesie mielenia mas włóknistych wynosi 200÷500 kWh/t, co stanowi 30÷50% ogólnego zużycia energii elektrycznej papierni. Przyczyną tego stanu jest niezmiernie niska sprawność energetyczna procesu mielenia oceniana przez różnych badaczy na poziomie od ułamka do kilku procent. Istniejący stan wynika m.in. z faktu, że pomimo ogromnych nakładów na badania naukowe zasada tego procesu nie uległa zmianie od XVII wieku. O impasie w zakresie badań dotyczących mielenia papierniczych mas włóknistych świadczy fakt, że od lat 70. XX wieku brak jest doniesień literaturowych o kluczowym znaczeniu dla rozwoju wiedzy o mechanizmie procesu mielenia. Opracowane dotychczas teorie procesu mielenia pochodzące z połowy XX wieku, opisują ten proces w sposób fragmentaryczny i jakościowy. Przedmiotem niniejszej pracy są badania dotyczące mechanizmu i przebiegu fibrylacji włókien - jednego z podstawowych efektów mielenia. Bezpośrednim zaś celem tych badań jest matematyczne opisanie kinetyki fibrylacji włókien oraz sprecyzowanie wpływu podstawowych czynników technologicznych na jej przebieg. Przedstawiony w niniejszej pracy przegląd literatury dotyczącej mechanizmu i przebiegu procesu mielenia papierniczych mas włóknistych wskazuje na ogromną złożoność tego procesu, a w szczególności na trudności z matematycznym opisem przebiegu tego procesu. Opierając się na zebranej wiedzy, a szczególnie na wynikach badań i koncepcjach wypracowanych w Politechnice Łódzkiej, podjęto w niniejszej pracy działania zmierzające do opracowania matematycznego modelu przebiegu fibrylacji wewnętrznej włókien - najważniejszego podstawowego efektu mielenia. Według opracowanej hipotezy w trakcie każdego przepływu masy włóknistej przez strefę mielenia określona ilość włókien niemielonych o wskaźniku WRV0 zostaje zmielona do wartości WRV granicznego (WRVlim). W każdym kolejnym przepływie, pomimo, że ilość obrabianej masy w strefie mielenia jest stała, lecz włókna, które osiągnęły w poprzednich cyklach przepływu WRVlim nie ulegają już obróbce. Według tej hipotezy równanie określające zmianę WRV włókien w funkcji czasu ma postać: WRVt=WRVlim-(WRVlim-WRV0)•(1-α) t W równaniu tym wskaźnik α określa stosunek masowy włókien poddanych obróbce do ogólnego strumienia masowego włókien. Wskaźnik WRVlim charakteryzuje zaś intensywność procesu mielenia w danym urządzeniu mielącym. Powyższe równanie zweryfikowano w warunkach laboratoryjnych. Wykonano mielenia masy siarczanowej niebielonej sosnowej w różnych urządzeniach mielących (w młynkach PFI, Jokro oraz holenderze Valleya). Ponadto mielono różne masy włókniste (siarczanowa bielona sosnowa, siarczanowa bielona brzozowa, siarczanowa bielona eukaliptusowa, makulaturowa) w holendrze Valleya. Uzyskane wyniki w pełni potwierdziły słuszność przyjętej hipotezy badań. W celu dodatkowego uogólnienia uzyskanych wyników badań, opracowane równanie zweryfikowano, wykorzystując wyniki innych badaczy analizujących mechanizm i kinetykę procesu mielenia uzyskane w skali półtechnicznej. Badania te potwierdziły poprawność przyjętej hipotezy badań. Pozytywne zweryfikowanie przedstawionego hipotetycznego modelu przebiegu procesu mielenia stanowi istotny wkład w rozwój wiedzy o mechanizmie procesu mielenia i impuls do usprawnienia i optymalizacji tego procesu. Można więc wnioskować, że ogólna postać opracowanego równania może być wykorzystana do kompleksowego opisu przebiegu podstawowych efektów procesu mielenia mas włóknistych. Badania te stanowią podstawę do usprawnienia lub optymalizacji procesu mielenia, a w szczególności zmniejszenie energochłonności tego procesu.

EN

Currently, paper is one of the most commonly used products in the world. It is used as writing, packaging material and for hygienic purposes. Paper has already established a significant position among other industrial materials due to renewability of raw material, possibility of recovery, multiple usages of fibers for production process and biodegradability. It is presently used in developed societies and will be also a mass and ecological material of the XXI century. Paper consumption during the XX century and in the first decade of the XXI century was constantly increasing; reaching level of 394 million metric tons in 2010, in Poland it is 4,072 million metric tons. Consumption of paper per head is 107 kg. Refining is one of the basic specific operations that hasboth great influence on quality of paper products and costs of production process. Specific energy consumption for refining of pulp is approximately 200÷500 kWh/t, that is 30÷50% of general consumption of electrical energy in a paper mill. The reason for such state of affairs is extremely low energy efficiency of refining process. It is estimated by various researchers to be in the range from fraction to few pro cents. Despite vast investments in scientific research, the principle of this process has not changed significantly since XVII century. There is impasse in the field of pulp refining and there is no new fundamental information in scientific literature concerning progress in refining since 70’s of the XX century. All refining theories were elaborated in the 50’s of XX century and described this process only in partial and qualitative way. The topic of the paper is research of mechanism and kinetics of fiber fibrillation - one of the basic refining effects. The direct goal of the work is a mathematical description of fibers fibrillation kinetics and precise estimation of influence of operational conditions. The work contains review of scientific literature concerning mechanism and kinetics of pulp refining process and shows how complex and difficult for mathematical description this process is. Based on the gathered information and especially results and conceptions prepared at the Technical University of Lodz, the work presents actions leading to elaboration of mathematical model of internal fibrillation - the most important refining basic effect. According to the scientific hypothesis presented in the work, during every flow of pulp through refining zone, a specific number of unrefined fibers, that has WRV parameter equal to WRV0, are refined to the maximal value of WRV parameter (WRVlim). In every following cycle the number of fibers going through refining zone is the same, however the fibers that had already reached value WRVlim, cannot be further refined. Based on the hypothesis, equation describing change of fibers WRV as a function of time can be presented by equation: WRVt=WRVlim-(WRVlim-WRV0)•(1-α) t In this equation parameter α describes mass ratio of refined fiber to total mass stream of fibers. Parameter WRVlim characterizes intensity of process in given refiner. The above equation was initially verified for laboratory conditions. Unbleached pine sulfate pulp was refined in different laboratory-scale refiners (Jokro mill, PFI mill, and Valley beater). Furthermore, a series of various pulps (bleached birch sulphate pulp, bleached eucalyptus sulphate pulp, bleached pine sulphate pulp, recovered OCC pulp) were refined in Valley beater. Obtained results fully confirmed Tightness of the assumed scientific hypothesis. In order to further generalize obtained results, the elaborated equation was verified also for results presented by other researchers. They performed experiments in semi-technical scale. In this case, Tightness of the assumed scientific hypothesis was also confirmed. Successful verification of presented hypothetical model of refining process is a significant contribution to development of knowledge in the field of refining mechanism and is an impulse to improve and further optimize refining process. It may be assumed, that general formula of the obtained equation may be used for complex description of kinetics of basic refining effects for pulp. The research performed in the work may be a base for optimization of refining process, with the particular consideration of reduction of energy consumption for refining.

10

Studies on Isolation of Cellulose Fibres from Waste Plant Biomass

Kopania E., Wietecha J., Ciechańska D.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 6B (96)

167--172

EN

This paper presents the results of cellulose fibre extraction from plant biomass including: rape, hemp and flax straws. The selected materials were treated by thermal/mechanical/chemical method in order to remove non-cellulosic components such as lignin, hemicellulose, and pectin as well as to obtain cellulosic material with suitable structure and properties necessary for the manufacture of nanofibres. It has been shown that the use of multistage chemical treatment using oxygen and peroxide compounds as delignifing agents for hemp and flax straws, allowed the safe removal of lignin and other non-cellulosic components without degradation of the cellulose fibres obtained, while maintaining a polymerization degree above 1000 units. It was found out that it is possible to obtain cellulose fibres from hemp and flax straws (type retted flax straw-fibre variety, flax straw-oil variety), which can be processed into cellulose micro-and nanofibres.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu wyodrębniania celulozowych składników włóknistych z różnych biomasowych surowców roślinnych między innymi: słomy rzepaku, słomy konopnej, a także słom lnianych. Badane surowce roślinne charakteryzowały się zróżnicowanym składem chemicznym pod względem zawartości celulozy, ligniny czy substancji nieorganicznych, co jest istotnym elementem wpływającym na możliwość wyodrębnienia z nich włókien celulozowych. Wybrane surowce roślinne poddano obróbce termiczno-mechaniczno-chemicznej, w wyniku której w różnym stopniu następowało oczyszczenie biomasy od z niecelulozowych składników (ligniny, hemicelulozy i pektyn) oraz przygotowanie surowca celulozowego o założonej strukturze i właściwościach niezbędnych do ich przerobu na formy nanowłókniste.

11

Novel method of preparing flame retardant cellulose-silicate fibres

Stęplewski W., Kazimierczak J., Wawro D.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2010

|

Vol. 18, no. 3 (80)

24--31

EN

Presented herein are the results of research on the preparation of a novel environmentfriendly method of spinning cellulose-silicate (Cel/Si) fibres obtained from enzymatically modified a pulp which could be directly dissolved in aqueous sodium hydroxide. Fibres were formed from spinning solutions in a coagulation bath containing sodium silicate and sodium sulphate. For selected spinning conditions, test results are shown for the physical-mechanical properties of the Cel/Si fibres obtained and their relative flammability represented by the limiting oxygen index (LOI). Cel/Si fibres are characterised by a favourable LOI value reaching as high as 46.5%. The impact of zinc concentration in the spinning solution is shown, which largely contributes to the stability of the spinning process as well as to the mechanical properties of the fibre and the LOI value. The surface and cross-section of the Cel/Si fibres were inspected by scanning electron microscopy (SEM), including those subjected to high temperatures and a naked flame. It was found that the fibres reveal a skin/core structure in which zinc silicates are the main constituent of the skin, while cellulose forms the core. Also presented are test results of Cel/Si fibre washing durability. Proof is also given of the excellent antibacterial properties of the fibre against the Staphylococus aureus strain.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące opracowania nowej ekologicznej metody formowania włókien celulozowo-krzemianowych (Cel/Si) w oparciu o modyfikowaną enzymatycznie celulozę bezpośrednio rozpuszczalną w wodnym roztworze wodorotlenku sodowego. Włókna formowano z celulozowych roztworów przędzalniczych do kąpieli koagulacyjnej zawierającej krzemian sodu i siarczan sodu. Dla wybranych warunków formowania przedstawiono wyniki badań właściwości fizyko-mechanicznych włókien Cel/ Si oraz zapalności metodą wskaźnika tlenowego (OI). Otrzymane włókna Cel/Si charakteryzuje stosunkowo wysoka wartość wskaźnika tlenowego (do 46.5%). Wykazano istotny wpływ stężenia cynku w roztworze przędzalniczym na stabilność formowania i właściwości mechaniczne oraz zapalność (OI) włókien Cel/Si. Badano powierzchnię oraz przekrój poprzeczny włókien Cel/Si metodą mikroskopii skaningowej SEM, w tym ogrzewanych w temperaturze 450°C i 800°C. Stwierdzono, iż włókna Cel/Si posiadają budowę typu skórkardzeń, gdzie skórkę stanowią głównie cynko-krzemiany, zaś rdzeń celuloza. Przedstawiono także wyniki badań odporności włókien Cel/Si na pranie w wodnym roztworze proszku piorącego oraz pH środowiska. Wykazano także, iż otrzymane włókna wykazują doskonałe właściwości antybakteryjne w stosunku do bakterii Staphylococcus aureus.

12

Manufacture of Cellulose Fibres from Alkaline Solutions of Hydrothermally Treated Cellulose Pulp

Wawro D., Stęplewski W., Bodek A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2009

|

Vol. 17, no. 3 (74)

18--22

EN

The use of hydrothermally treated cellulose pulp for the manufacture of cellulose fibres is described. Hydrothermal treatment allows for the preparation of cellulose pulp characterized by a polymerization degree, DP, within the range of 290 405 and a low polydispersity Pd of 2.0 3.0. A method of preparing alkaline solutions with a 7.45% content of cellulose, and alkali ratio of 1.05 is described. The impact of sulfuric acid concentration, the temperature of the coagulation bath, the as-spun draw of the fibre, the total draw ratio and drying conditions upon the mechanical properties of the fibres obtained was investigated. Trials at a high laboratory scale were conducted to spin multifilament cellulose fibres with a tenacity of 20 22.5 cN/tex and an elongation at break of 10 15%.

PL

Opisano zastosowanie modyfikowanej hydrotermicznie celulozy do wytworzenia włókien celulozowych. Modyfikacja hydrotermiczna masy celulozowej zapewnia otrzymanie celulozy o stopniu polimeryzacji DP 290-405 i niskiej polidyspersji Pd-2,5. Mokra modyfikowana celuloza ulega rozpuszczeniu w wodnym roztworze NaOH w czasie 10 minut w dodatnich temperaturach, gwarantując wysoką jakość oraz stabilność roztworu przędzalniczego. Opisano sposób wytwarzania alkalicznego roztworu o zawartości celulozy ok. 6-7,5%w. i stosunku ługowym ok. 1,05-1,30. Roztwory przędzalnicze posiadają odpowiednią stabilność i filtracyjność w temperaturze do 20 °C. Zbadano wpływ stężenia kwasu siarkowego, temperatury kąpieli koagulacyjnej, wyciągu filierowego, rozciągu całkowitego oraz warunków suszenia na właściwości mechaniczne włókien celulozowych. Przeprowadzono formowanie włókien w skali wielkolaboratoryjnej otrzymując włókna celulozowe o wytrzymałości 20–22,5 cN/tex i wydłużeniu 10-15%.

13

Numerical studies on the extrusion of visco-elastic particles through slots in a screening process

Asendrych D.

Chemical and Process Engineering

|

2008

|

Vol. 29, z. 1

43-60

EN

The paper is devoted to the optimisation of contaminants removal from cellulose fibres suspension during paper recycling. The behaviour of viscoelastic particles (originating from adhesive tapes and labels entering recycling loops) in the screen is studied numerically upon varying key parameters of the process showing their impact on the separation efficiency.

PL

Badano optymalizację procesu usuwania zanieczyszczeń z zawiesiny włóknistej w trakcie przetwórstwa makulatury. Zachowanie lepkosprężystych cząsteczek (których źródłem są samoprzylepne taśmy i naklejki) na sicie sortownika poddano analizie numerycznej, która umożliwiła określenie wpływu parametrów procesu na jego efektywność.

14

Proces barwienia włókien celulozowych barwnikiem reaktywnym typu Kayacelon react wobec niejonowych związków powierzchniowo - czynnych

Bemska J., Blus K.

Barwniki, Środki Pomocnicze

|

2008

|

nr 4

126-135

PL

Podjęto badania nad wpływem niejonowych związków powierzchniowo-czynnych na procesy sorpcji barwnika C.I. Reactive Blue 217 przez włókna celulozowe. Badania dotyczyły wpływu stężenia i rodzaju związku powierzchniowo-czynnego na własności spektroskopowe roztworu barwnika C.I. Reactive Blue 217. Stwierdzono, że związki powierzchniowo-czynne w kąpielach farbiarskich zmieniają własności spektroskopowe roztworów barwników powodując rozpad agregatów i aglomeratów z utworzeniem miceli: związekpowierzchniowo-czynny - barwnik. Związki powierzchniowo-czynne znajdujące się w kąpielach przeciwdziałają agregującemu działaniu chlorku sodowego. Stwierdzono, że niejonowe środki powierzchniowo - czynne opóźniają procesy sorpcji barwnika z kąpieli wpływając korzystnie na jakość wybarwień.

EN

Studies have been undertaken on the effect of nonionic surfactant on the sorption of C.I. Reactive Blue 217 by cellulose fibers, focusing on the influence of the surfactant concentration and type on the spectroscopic properties of this dye. It has been found that surfactants in dyeing baths change the spectroscopic properties of dye solutions resulting in the decomposition of aggregates and agglomerates to form a surfactant-dye micelle. The surfactants in baths counteract the aggregating action of sodium chloride. The performed studies concerned the sorption kinetics of dye from dyeing baths containing various surfactants and its exhaustion coefficients.

15

Nowe generacje włókien celulozowych

Kulpiński P.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2007

|

Z. 355

3-154

PL

Przedstawione wniniejszym opracowa- niu wyniki badań są fragmentem i zarazem kontynuacją trwających od ponad piętnastu lat, w Katedrze Włókien Sztucznych Politechniki Łódzkiej, prac nad otrzymywaniem włókien celulozowych wytwarzanych metodą z udziałem N-tlenku N-metylomorfoliny (NMMO). Problematyka poruszona w niniejszym opracowaniu obejmuje dwa główne zagadnienia. Pierwsze, to możliwości modyfikacji włókien celulozowych poprzez wprowadzenie do roztworów przędzalniczych dodatków zarówno organicznych jak i nieorganicznych. Drugie, omawiane zagadnienie jest stosunkowo nowe i związane jest z otrzymywaniem nanowłókien celulozowych z rozcieńczonych roztworów celulozy w NMMO. W przedstawionej pracy wykazano, iż otrzymywanie włókien celulozowych metodą NMMO jest technologią pozwalającą nadawać nowe, specyficzne właściwości włóknom celulozowym poprzez wprowadzenie do roztworu przędzalniczego tak różnorodnych dodatków jak nanokrzemionka, fluorowane polimery, srebro, czy siarczan baru. Wykazano, że nanokrzemionka, wykorzystana do badań jako dodatek modelowy , może być wprowadzana do włókien celulozowych w ilości nawet do 40% wagowych w stosunku do masy celulozy. Uzyskane wyniki badań wskazują nowy kierunek modyfikacji włókien celulozowych, poprzez wprowadzanie do tworzywa włókna chemicznie modyfikowanych krzemionek o specyficznych właściwościach. Stwierdzono, że metoda NMMO pozwala wprowadzić do włókna polimery fluorowane, które dodane do roztworu przędzalniczego w odpowiednich ilościach polepszają właściwości przędne roztworu oraz obniżają podatność włókien na fibrylizację. Opracowano oryginalną metodę otrzymywania włókien celulozowych o właściwościach antybakteryjnych. Stwierdzono, że elementarne srebro można wprowadzać do roztworu przędzalniczego zarówno w postaci wodnej dyspersji zawierającej nanocząstki, jak i poprzez bezpośre- dnie generowanie nanocząstek srebra w roztworze przędzalniczym. Badania wykazały, że włókna zawierające już około lOOppm srebra wykazują wyraźne działanie bakteriobójcze zarówno w stosunku do szczepów gram ujemnych bakterii Escherichia coli jak do szczepów gram dodatnich akterii Staphylococcus aureus. Przeprowadzone badania nad otrzymywaniem modyfikowanych włókien celulozowych siarczanem baru wykazały , że do włókien można wprowadzić nawet do 50% wagowych modyfikatora, dzięki czemu włókna uzyskały zdolność pochłaniania i rozpraszania przenikliwego promieniowania rentgenowskiego. Omówiono także wynalezioną i opracowaną w całości w Katedrze Włókien Sztucznych metodę otrzymywania nanowłókien celulozowych. Wykazano, że metoda wykorzystująca N MM O jako bezpośredni rozpuszczalnik celulozy, znakomicie nadaje się do otrzymywania nanowłókien celulozowych o średnicach w zakresie od 100 do 5OOnm, a w zależności od sposobu prowadzenia procesu produkt może mieć postać waty , włókniny lub membrany.

EN

The results presented in this work are divided into two main fields. The first considers the possibility of modifying cellulose fibres by introducing organic and inorganic additives to the spinning solution. The second topic relates to a new method for preparing cellulose nanofibres spun from the diluted cellulose solutions. It was demonstrated that technology based on the NMMO as a direct solvent allows modified cellulose fibres to be obtained by introducing various kinds of additives to the spinning solution, such as silicone dioxide nanoparticles, fluorocarbon polymers, silver and barium sulphate particles. The investigations show that the silicone dioxide nanoparticles which were used as a model modifier can be introduced to the fibre material in the quantity of about 40% w/w. The results obtained pointed a new direction for modifying cellulose fibres, which is carried out by introducing chemically- modified silicone dioxide nanoparticles to the fibre material. It was also demonstrated that the presence of an optimal quantity of fluorocarbon polymers in the spinning dope improves its spinnability , and decreases the tendency of the cellulose fibres toward fibrillation. A new method of obtaining antibacterial cellulose fibres was devised. It has been confirmed that silver particles can be introduced to the fibre material as a water dispersion of the silver nanoparticles, or by the direct generation of the silver nanoparticles in the spinning solution. The investigation of the antibacterial activity has shown that cellulose fibres containing 10Oppm of silver nanoparticles exhibit strong bioactivity against the gram-negative bacteria of Escherichia coli and against the gram-positive bacteria Staphylococcus aureus. The examination of the cellulose fibres modified by barium sulphate shows that it is possible to obtain the fibres containing up to 50% w/w of the modifier with relatively good X-ray absorption ability. In the present work, a new method of obtaining of the cellulose nanofibres was discussed. It was shown that the method using NMMO as a direct cellulose solvent is suitable for obtaining cellulose nanofibres with diameter between 100 and 500 nm. Depending on the process conditions, the cellulose nanofibres can be produced in a cotton-like form, as a non-woven material or as a film.

16

Włókna celulozowe o właściwościach magnetycznych

Rubacha M., Pawlik P.

Przemysł Chemiczny

|

2006

|

T. 85, nr 8-9

979-982

PL

Opracowano metodę wytwarzania kompozytowych włókien celulozowych aktywnych magnetycznie, w której zastosowano przędzenie z roztworu celulozy w N-tlenku-N-metylomorfoliny (NMMO). Zmianę właściwości magnetycznych tworzywa włókien uzyskano poprzez wprowadzenie do roztworu polimeru sproszkowanego magnetycznie twardego ferrytu baru. Badania właściwości magnetycznych wykazały, że wartość remanencji włókien stanowi ułamek wartości remanencji magnetyka odpowiadający jego procentowemu udziałowi objętościowemu we włóknie, co może świadczyć o tym, że zastosowany modyfikator jest stabilny chemicznie w środowisku roztworu przędzalniczego. Analiza termiczna (DSC i TGA) otrzymanych włókien nie wykazała negatywnego wpływu zastosowanych modyfikatorów na odporność termiczną włókien. Niepożądanym efektem domieszkowania ferromagnetykiem było pogorszenie się właściwości fizyko-mechanicznych włókien.

EN

Magnetically active composite cellulose fibres N-methylmorpholine-N-oxide solution containing powdered hard barium ferrite (10–15%) used as modifier. The spinning was carried out with a rate 35 m/min or 70 m/min at 35 or 70-fold elongation and uniform distribution of the modifier. The fibre remanence was a fraction of the magnetic material remanence corresponding to its volume content in the fibres. No negative effect of the modifiers on fibre thermal stability was observed by the thermal analysis (DSC and TGA). The addition of the ferromagnetic modifier resulted in the deterioration of mechanical properties of the fibres.

17

Antybakteryjne włókna celulozowe z nanomodyfikatorami

Niekraszewicz B.

Przemysł Chemiczny

|

2006

|

T. 85, nr 8-9

959-961

PL

Przeprowadzono badania procesu wytwarzania antybakteryjnych włókien celulozowych poprzez wprowadzenie do roztworu przędzalniczego nieorganicznego środka antybakteryjnego AlphaSan (fosforan srebrowo-cyrkonowy) na etapie rozpuszczania celulozy w N-tlenku N-metylomorfoliny. Razem ze środkiem antybakteryjnym wprowadzano nanokrzemionkę Ludox SM 30, spodziewając się poprawy efektywności działania antybakteryjnego otrzymanych włókien, jak również poprawy ich jakości poprzez korzystny wpływ stosowanego nanomodyfikatora na proces formowania włókien. Przeprowadzone badania wykazały wzrost zarówno efektywności bakteriostatycznej, jak i bakteriobójczej. Badania mikroskopowe wykazały zmianę struktury tworzywa włókien z udziałem nanomodyfikatora, której wynikiem było obniżenie skłonności włókien do fibrylizacji. Nie zaobserwowano natomiast istotnych zmian hydrofilowych i fizykomechanicznych właściwości włókien, otrzymanych z udziałem obu modyfikatorów.

EN

A antibacterial cellulose fibers were produced by introducing an inorganic antibacterial agent AlphaSan (silver-zirconium phosphate) into spinning solutions, during dissolving cellulose in N-methylmorpholine-N-oxide. An additional introduction of Ludox SM 30 nanosilica resulted in an improvement of antibacterial properties of the fibers. The applied modifier contributed to an improvement of the fiber quality. Both bacteriostatic and bacteriocidic activity of the fibers was increased. According to results of microscopic studies, the fiber structure was advantageously changed and the ability of the fibers to fibrillaion was substantially limited. No essential changes of hydrophilic, physical, and mechanical properties were observed.

18

The examination of molecular and supermolecular structure changes of man-made cellulose fibres under the influence of UV radiation

Alvarez J., Lipp-Symonowicz B., Kardas I.

Autex Research Journal

|

2006

|

Vol. 6, no. 4

191--195

EN

This paper presents research into the influence of UV radiation on the molecular and supermolecular structure of first-, second-, and third-generation manmade cellulose fibres, differing from each other in their initial structures and containing dulling agents.

19

Chemiczna destrukcja włókien celulozowych sposobem zdobienia materiałów włókienniczych

Michałowski W., Michałowska J., Cegielski M.

Przemysł Chemiczny

|

2005

|

T. 84, nr 4

264-266

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu składu pasty drukarskiej, warunków dogrzewania oraz rodzaju surowca włókienniczego na efekty druku wypalanego. Odpowiednio dobrane warunki pozwalają na właściwe przeprowadzenie karbonizacji i usuwania zniszczonego składnika wiskozowego z mieszankowej przędzy poliestrowo- i poliamidowo-wiskozowej w miejscach nadruku.

EN

(A) (46:54) polyester–viscose white, (B) (50:50) polyamide–viscose black, and (C) (88:8:4%) viscose–PA–Lycra white fabrics were printed with white burnout pastes by using guartype thickeners (Diagum A8, Prisulon DCA) and glycerol, 80 g/kg. At 160 g/kg paste, Al2(SO4)3 etched satisfactorily the A and less so the B-fabric. At 140 g/kg, large openwork, but not precise and min. areas, were easy to etch. In the printed areas, Hunter’s white index of the A-fabric fell from 82.9 to 41– 51.8 at 160°C, and to 21.6–43.5 at 170°C (in 3-min. setting), at various paste compns. The thickeners gave permanent noncoagulating pastes. For the C-knits, each paste was unsatisfactory and required as much Al2(SO4)3 as 200 g/kg to promote carbonization of cellulose. A penetrant added to the paste and a suitable washing agent improved penetration of the paste and spalling of viscose degradation products.

20

Opracowanie metody wyznaczania zawartości włókien łykowych w przędzach mieszankowych dwuskładnikowych celulozowych

Czekalski J., Patejuk-Duda A., Binkowska B., Sapieja A., Marszałek R.

Przegląd Włókienniczy - Włókno, Odzież, Skóra

|

2005

|

nr 11

31-35

EN

There have analysed and presented methods of determining the bast fibres content in bicomponent cellulose blends yarns. In research work there have studied research procedure of determining the cotton and bast fibres in silver and blended yarn: bast fibres/cotton.