همي‌سلولوزها: آثار، انواع و كاربردهاي آنها به عنوان پليمرهاي مقاومت خشك كاغذ

Hemicelluloses: Effects, Types and Their Applications as Dry Strength Polymers of Paper

دومين عنصر اصلي در ساختار شيميايي الياف چوبي، همي‌سلولوز است. همي‌سلولوزها همانند سلولوز كربوهيدرات هستند، اما برخلاف سلولوز كه هوموپلي‌ساكاريد است، همي‌سلولوز‌ها هتروپلي‌ساكاريد به‌شمار مي‌روند. استفاده از افزودني‌ها براي افزايش مقاومت كاغذ در فرايند ساخت كاغذ بسيار مهم است، زيرا اطمينان حاصل مي‌شود كه محصول توليدي براي هدف خاص خود مناسب است. امروزه افزايش مقاومت، براي توليد كاغذ با استحكام و خواص سطح مناسب و با استفاده از حداقل مقدار الياف سلولوزي انجام مي‌شود. دلايل زيادي براي استفاده از همي‌سلولوزها به‌عنوان مواد افزودني مقاومت خشك كاغذ وجود دارد. وجود هيدروژن آزاد و گروه‌هاي هيدروكسيل در ساختار شيميايي آنها موجب مي‌شود تا زماني كه همي‌سلولوزها روي الياف سلولوزي جذب مي‌شوند، گروه‌هاي هيدروكسيل و هيدروژن آزاد زيادي در دسترس موقعيت‌هاي چسبندگي قرار گيرند. در نتيجه اين واكنش، كاغذ محكم‌تر مي‌شود. همي‌سلولوزها به‌طور طبيعي در ساختار ميكرومولكولي چوب وجود دارند كه نشان مي‌دهد، ارتباط قوي بين همي‌سلولوزها و سلولوز وجود دارد. زايلوگلوكان‌ها و گالاكتومانان‌ها نمونه‌هايي از همي‌سلولوزها هستند كه مي‌توانند در بذر بسياري از گياهان انباشته شوند. در حال حاضر، صمغ گوار و نشاسته پلي‌ساكاريدهايي هستند كه به عنوان مواد افزودني پايانه تر در كاغذسازي استفاده مي‌شوند. از اين رو، در مقاله حاضر به بررسي همي‌سلولوزها، آثار، انواع و كاربردهاي آنها در كاغذسازي پرداخته مي‌شود.

Hemicelluloses are the second major compounds in the chemical structure of wooden fibers. The same with cellulose, hemicelluloses are carbohydrates, but unlike cellulose, which is a homopolysaccharide, hemicelluloses are heteropolysaccharides. The use of strength additives in papermaking process is important to ensure that the products are suitable for their specific purpose. Nowadays, strength additives are developed to produce papers with specific strength and surface properties, by minimum quantity of cellulosic fibers. More reasons in using hemicelluloses, as dry strength additives, are due to many free hydrogen and hydroxyl groups available in their chemical structure. When a hemicellulose is adsorbed onto the cellulose fibers, these free hydrogen and hydroxyl groups provide more hydrogen bonding sites. The more hydrogen bonding sites available on the cellulose fibers, the more tightly bonded the paper web is obtained. Hemicelluloses are naturally interwoven in woodsʹ micromolecular structure, which indicates a strong relationship between them and cellulose. Xyloglucans and galactomannans are examples of hemicelluloses that can be accumulated in seeds of many plants. Guar gum and starch are polysaccharides currently used as wet-end additives in papermaking. In this study, the hemicelluloses: their effects, types and their applications in papermaking are investigated.