Chemische Eigenschaften von Bambusmaterialien

Bambus zeichnet sich durch einen hohen Zellulosegehalt, schlanke Fasern, gute mechanische Eigenschaften und hohe Plastizität aus. Als vielversprechende Alternative zu Holzrohstoffen für die Papierherstellung erfüllt Bambus die Anforderungen an Zellstoff für die Produktion von Papier mittlerer und hoher Qualität. Studien belegen, dass die chemische Zusammensetzung und die Fasereigenschaften von Bambus gute Aufschlusseigenschaften aufweisen. Bambuszellstoff steht in seiner Leistungsfähigkeit direkt hinter Nadelholzzellstoff und übertrifft Laubholz- und Graszellstoff. Myanmar, Indien und andere Länder zählen weltweit zu den führenden Ländern in der Bambuszellstoff- und Papierherstellung. Chinas Bambuszellstoff- und Papierprodukte werden hauptsächlich aus Myanmar und Indien importiert. Die Weiterentwicklung der Bambuszellstoff- und Papierindustrie ist daher von großer Bedeutung, um den aktuellen Mangel an Holzrohstoffen zu beheben.

Bambus wächst schnell und kann in der Regel nach drei bis vier Jahren geerntet werden. Zudem weisen Bambuswälder eine hohe Kohlenstoffbindungsrate auf, wodurch die wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Vorteile der Bambusindustrie immer deutlicher hervortreten. Chinas Technologie und Ausrüstung zur Bambuszellstoffproduktion sind mittlerweile ausgereift, und wichtige Anlagen wie die Zerkleinerungs- und Aufschlussanlage werden im Inland hergestellt. Große und mittelgroße Produktionsanlagen zur Bambuspapierherstellung wurden in Guizhou, Sichuan und anderen Regionen industrialisiert und in Betrieb genommen.

Chemische Eigenschaften von Bambus
Als Biomasse besteht Bambus hauptsächlich aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin sowie geringen Mengen an Pektin, Stärke, Polysacchariden und Wachs. Die Analyse der chemischen Zusammensetzung und der Eigenschaften von Bambus ermöglicht es, seine Vor- und Nachteile als Rohstoff für die Zellstoff- und Papierherstellung zu verstehen.
1. Bambus hat einen hohen Zellulosegehalt.
Hochwertiges Fertigpapier stellt hohe Anforderungen an die Rohstoffe: Je höher der Cellulosegehalt, desto besser; je niedriger der Gehalt an Lignin, Polysacchariden und anderen Extraktstoffen, desto besser. Yang Rendang et al. verglichen die Hauptbestandteile von Biomassematerialien wie Bambus (Phyllostachys pubescens), Masson-Kiefer, Pappel und Weizenstroh. Sie stellten fest, dass der Cellulosegehalt bei Masson-Kiefer 51,20 %, bei Bambus 45,50 %, bei Pappel 43,24 % und bei Weizenstroh 35,23 % betrug; der Hemicellulosegehalt (Pentosan) lag bei Pappel 22,61 %, bei Bambus 21,12 %, bei Weizenstroh 19,30 % und bei Masson-Kiefer 8,24 %; der Ligningehalt bei Bambus 30,67 %, bei Masson-Kiefer 27,97 %, bei Pappel 17,10 % und bei Weizenstroh 11,93 %. Es zeigt sich, dass Bambus unter den vier Vergleichsmaterialien der zweitwichtigste Rohstoff für die Zellstoffherstellung ist, direkt nach der Masson-Kiefer.
2. Bambusfasern sind länger und haben ein größeres Längen-Dehnungs-Verhältnis.
Die durchschnittliche Länge von Bambusfasern beträgt 1,49–2,28 mm, der durchschnittliche Durchmesser 12,24–17,32 μm und das Aspektverhältnis 122–165. Die durchschnittliche Wandstärke der Faser liegt bei 3,90–5,25 μm, das Verhältnis von Wandstärke zu Hohlraum bei 4,20–7,50. Es handelt sich also um dickwandige Fasern mit einem hohen Aspektverhältnis. Zellstoffmaterialien basieren hauptsächlich auf Cellulose aus Biomasse. Gute Biofaserrohstoffe für die Papierherstellung erfordern einen hohen Cellulose- und einen niedrigen Ligningehalt. Dies erhöht nicht nur die Zellstoffausbeute, sondern reduziert auch den Asche- und Extraktgehalt. Bambus zeichnet sich durch lange Fasern und ein hohes Aspektverhältnis aus. Dadurch verweben sich die Fasern nach der Papierherstellung häufiger pro Flächeneinheit, was zu einer höheren Papierfestigkeit führt. Daher ist die Zellstoffausbeute von Bambus vergleichbar mit der von Holz und besser als die anderer Gräser wie Stroh, Weizenstroh und Bagasse.
3. Bambusfasern weisen eine hohe Faserfestigkeit auf.
Bambuszellulose ist nicht nur erneuerbar, abbaubar, biokompatibel und hydrophil und weist hervorragende mechanische und thermische Beständigkeit auf, sondern besitzt auch gute mechanische Eigenschaften. Einige Wissenschaftler führten Zugversuche an zwölf verschiedenen Bambusfasertypen durch und stellten fest, dass deren Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit die von künstlichen, schnellwachsenden Holzfasern übertrafen. Wang et al. verglichen die Zugfestigkeitseigenschaften von vier Fasertypen: Bambus, Kenaf, Tanne und Ramie. Die Ergebnisse zeigten, dass der Zugmodul und die Zugfestigkeit von Bambusfasern höher waren als die der drei anderen Fasermaterialien.
4. Bambus hat einen hohen Asche- und Extraktgehalt.
Im Vergleich zu Holz weist Bambus einen höheren Aschegehalt (ca. 1,0 %) und einen höheren Gehalt an 1 % NaOH-Extrakt (ca. 30,0 %) auf, was während des Zellstoffherstellungsprozesses zu mehr Verunreinigungen führt. Dies ist nicht förderlich für die Einleitung und Abwasserbehandlung der Zellstoff- und Papierindustrie und erhöht die Investitionskosten für einige Anlagen.

Die Qualität der Bambuszellstoff-Papierprodukte von Yashi Paper erfüllt derzeit die Anforderungen der EU-RoHS-Norm, hat die EU-AP(2002)-1-Prüfung, die US-FDA-Prüfung und weitere internationale Lebensmittelstandards bestanden, die FSC-100%-Waldzertifizierung erhalten und ist zudem das erste Unternehmen in Sichuan, das die chinesische Sicherheits- und Gesundheitszertifizierung erhalten hat. Gleichzeitig wurde es zehn Jahre in Folge vom Nationalen Prüfzentrum für Papierprodukte als „qualitativ hochwertiges Produkt“ stichprobenartig geprüft und hat außerdem Auszeichnungen wie „Nationale Marke und Produkt mit stabiler Qualität“ von der China Quality Tour erhalten.