Введение
Бумага из банановых волокон или коры
Банановая бумага – это вид бумаги, изготавливаемый из коры бананового растения или волокон банановой кожуры. Банановая бумага обладает меньшей плотностью, большей жесткостью, большей одноразовостью, большей возобновляемостью и более высокой прочностью на разрыв по сравнению с традиционной бумагой. Эти качества обусловлены клеточным составом банановых волокон, состоящим из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. В процессе производства банановой бумаги волокна измельчаются до состояния, напоминающего опилки. Затем волокно промывают для удаления природных смол и получения сельскохозяйственного волокна. Если природные смолы не удалить, они могут ухудшить прочность бумаги. Процесс получения целлюлозы производит массу для изготовления бумаги. Эта масса используется для создания вторичного волокна (переработанного волокна). Вторичное волокно смешивается с сельскохозяйственным волокном для производства банановой бумаги.
Разработка
Самые ранние свидетельства использования банановых стеблей в качестве источника волокна датируются XIII веком в Японии. Однако популярность этого материала снизилась с увеличением импорта шёлковых и хлопковых волокон из Китая и Индии. Банановая бумага была впервые запатентована в Соединенных Штатах 16 марта 1912 года Чарльзом М. Тейлором и Говардом Кеем Куком. Они обнаружили, что целлюлозное волокно легко извлекается из отходов бананового растения и хорошо подходит для производства прочной бумаги. Тейлор и Кук подали заявку на патент 16 марта 1912 года. Патент был выдан 2 мая 1916 года, и они получили патент на всю жизнь. Срок действия патента истек.
Свойства
Сырая банановая бумага имеет шероховатую поверхность из-за наличия гемицеллюлозы, лигнина и других воскообразных компонентов в волокне. Гемицеллюлоза располагается между и внутри целлюлозных фибрилл и интегрирована в структуру целлюлозы. Волокно или пульпа с высоким содержанием гемицеллюлозы характеризуется высокой предельной прочностью на растяжение и низким пределом прочности на разрыв. Целлюлозные волокна охватывают внешнюю поверхность целлюлозных волокон, выполняя роль естественных связующих. Длинные обернутые волокнистые пучки являются ключевым компонентом банановой бумаги. Длина также является важным свойством волокна, поскольку более длинные волокна содержат больше узлов волокон. Эти узлы волокон способствуют формированию более прочной волокнистой сети. Бумага, изготовленная из длинных волокон, обычно обладает лучшими прочностными характеристиками, чем бумага, изготовленная из коротких волокон. Вес и толщина бананового волокна могут варьироваться в зависимости от конкретной части бананового стебля, используемой для его получения. Прочные, толстые волокна можно получить из внешних оболочек, а более мягкие – из внутренних.
Влияние на окружающую среду
После сбора урожая бананов на плантациях стебли и стволы обычно выбрасываются. Однако эти части содержат доступные источники волокна. Использование отброшенных стеблей и стволов может привести к сокращению производства синтетических волокон. Производство синтетических волокон требует дополнительных затрат энергии, удобрений и химических веществ. Для изготовления банановой бумаги не требуется использование каких-либо химикатов. Банановая бумага также более прочная и имеет больший срок службы, чем обычная бумага. Следовательно, производство банановой бумаги не усугубляет загрязнение окружающей среды. Банановая бумага снижает загрязнение за счет уменьшения затрат на утилизацию и сокращения количества сельскохозяйственных отходов, попадающих на свалки и в реки. Производство банановой бумаги потребляет меньше энергии по сравнению с традиционным производством бумаги, поскольку традиционная бумажная промышленность является одним из крупнейших потребителей энергии. Таким образом, банановая бумага оказывает меньшее воздействие на природные ресурсы, такие как леса.
Будущее промышленности
По прогнозам глобальной исследовательской компании Technavio, к 2023 году объем мирового рынка бумаги из банановых волокон достигнет 117,97 млн долларов США. Рост рынка бумаги из банановых волокон обусловлен расширением сфер ее применения, включая производство бумажных ручек, визитных карточек, поздравительных открыток, блокнотов и других канцелярских товаров. Особенно активно рынок развивается в Европе, Северной Америке, Южной Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе. Низкая себестоимость производства также способствует расширению рынка бумаги из банановых волокон. Эта низкая себестоимость обеспечивается относительно недорогим оборудованием для извлечения банановых волокон и простотой его эксплуатации, не требующей высокой квалификации рабочих.