Struktura

Chemické složení papíru

Chemické složení papíru

Základní složkou každého papíru (lepenky, kartonu) je vláknina. Tím je myšlena hmota složená z velkého množství rostlinných vláken. Papír lze teoreticky vyrobit z každého vláknitého materiálu. Rozhodujícím prvkem je vždy dostupný zdroj vlákniny, struktura těchto vláken a samozřejmě i postup technologického zpracování. Dnes se k výrobě papíru používají vlákna celulózy získaná z dřeva stromů (nejčastější ze dřeva smrkového). Použít lze také vlákna bavlny, lnu, konopí, juty, slámy, dále borovice, buku, topolu či břízy.

Chemické složení dřeva

Papír se tedy vyrábí z dřevní hmoty, respektive z vláken celulózy obsažených v dřevní hmotě. Dřevní hmota je v podstatě tvořena třemi složkami: celulózou (40-50 %), hemicelulózou (20-30 %) a ligninem (20-30 %). Dále dřevo obsahuje nízkomolekulární látky (tuky, vosky, oleje a minerální látky), max. 10 %.

Celulóza je nejrozšířenější rostlinný polysacharid, který tvoří hlavní složku dřeva. Celulóza se ve dřevě vyskytuje ve dvou formách. Amorfní forma je typická volnými vlákny celulózy a vyznačuje se elasticitou, ohebností, měkkostí a chemickou aktivitou. Naproti tomu krystalická forma celulózy je vázána maximálním počtem mezimolekulových sil a vyznačuje se pevností a malou chemickou reaktivitou.

  

Obr. 1: Celulóza

 

Celulóza je po chemické stránce dlouhý polymer složený z glukózových jednotek. Glukózové jednotky jsou spojeny β (1,4) vazbou
a vytváří tak nerozpustnou, pro člověka nestravitelnou makromolekulu. Dále je celulóza odolná vůči zásadám a kyselinám. Ve vodě celulóza bobtná, nerozpouští se.

Hemicelulóza vyplňuje prostor mezi vlákny celulózy. Chemicky je méně odolná než celulóza, proto se při zpracování rozpustí a vyplaví.

Obr. 2: Schéma dřevní hmoty, skládající se ze tří hlavních částí: celulóza, hemicelulóza  a lignin

 

Lignin je složitá makromolekulární látka, která dodává dřevu pevnost a tvrdost. Lze jej z dřevní hmoty odstranit pouze chemickou cestou. Odstranění ligninu z vlákniny je žádoucí, protože lignin spojuje polysacharidy uvnitř dřevní hmoty. Navíc pohlcuje UV záření
a může způsobit žloutnutí papíru.

Zbytek dřevní hmoty tvoří tuky, vosky, pryskyřice, třísloviny a popel.

Papír je v první fázi výroby papíru tvořen pouze vlákny celulózy. V dalších fázích výroby se do složení přidávají látky vylepšující jednotlivé vlastnosti papíru. Bělost, hladkost, pevnost v ohybu nebo pH jsou důležité vlastnosti papíru, o kterých se dozvíme více v následujících kapitolách.

Papír v konečné podobě, tak jak ho známe, je tvořen získanou vlákninou, plnidly, klížidly a barvivy.

 

Zdroje

  • LEDERLEITNER, Milan, Jozef HAMAR a Vladimír THOMKA. Polygrafické materiály pro 1.-3. ročník SOU. 1. vyd. Překlad Zdeněk Niepel. Praha: SPN, 1990, 93 s. Učebnice pro stř. školy. ISBN 80-042-4132-8.

Obrázky:

Opakování

Připomeň si znalosti o sacharidech – o glukóze. Podívej se na lekci: Monosacharidy.

Obrázek

Content 12 celuloza  7346

Obr. 3: Celulózová vlákna ve dřevě

Víte, že ...

...dalšími používanými zdroji vlákniny (celulózy) jsou:

  • ramie (Boehmeria nivea) -  tropická rostlina listy podobná kopřivě

 

Obr. 4: Ramie

  • banánovník textilní (Musa textilis) nebo též manilské konopí je rostlina z čeledi banánovníkovitých proslulá svými textilními vlákny

  

Obr. 5: Banánovník textilní

  • agáve sisalová (Agave sisalana) - z jejích listů se získává textilní vlákno sisal

  

Obr. 6: Agáve sisalová

  • aloe (Aloe perfoliata) poskytuje z listů textilní surovinu - mauricijské konopí

Doplňující učivo

Podíl hemicelulóz činí u jehličnanů 15–25 %, u listnatých stromů 25–45 %. 

Podle obsahu se dělí do několika skupin, z nichž jsou významné:

  • mannan – hemicelulóza bohatá na mannózu je přítomná především u jehličnanů
  • galaktan – hemicelulóza bohatá na galaktózu je přítomná především ve slámě, dřevinách, ale i semenech rostlin
  • xylan – hemicelulóza bohatá na xylózu je přítomná především ve slámě, dřevinách a v rostlinných vláknech

Doplňující učivo

Lignin je vysokomolekulární polyfenolická amorfní látka. Základní stavební jednotkou jsou deriváty fenylpropanu(fenylpropanoidy), které označujeme jako prekurzory ligninu. Jsou to p-kumarylalkohol, koniferylalkohol a sinapylalkohol.

Lignin postrádá pravidelnou strukturu a opakující se jednotky, které nacházíme u jiných přírodních polymerů jako je například celulóza.

 

Logolink