Növényi sejtanyag
Növényi sejtanyag (cellulóza, l. a mellékelt képet), a papiros alapanyaga. Papirosgyártáshoz ugyanis csak elemeire bontott hosszukás alaku sejtek használhatók, aminők a háncsban és a fában találhatók. E sejtek szénhidrátokból, továbbá a szén, hidrogén s oxigén másnemü vegyületeiből, szénhidrogénekből, proteinanyagokból és szervetlen vegyekből állanak.
A sejtek fala kétféle szénhidrát keverékéből áll, u. m. sejtanyagból (cellulóza), amely 44,4% szenet, 6,2% hidrogént és 49,4% oxigént tartalmaz és faanyagból (lignin), amely 55,55% szenet, 5,83% hidrogént és 38,62% oxigént tartalmaz. A cellulóza a levegőn nem élenyedik, bomlást nem szenved, mig a lignin fokozatosan huminná alakul át. A proteinanyagok, amelyek a liguinnel karöltve járnak, a sejt bomlását, korhadását idézik elő. Tartós papirost tehát csak tiszta cellulózából, azaz ligninmentes anyagból gyárthatnak. A cellulózanyag tisztán a fehérített len-, kender- s pamutrongyokban található; ezen anyagot rongyanyagnak szokás nevezni, mig cellulózának azt az anyagot, amelyet más növények sejtjeiből a többi vegyek kioldásával nyernek.
Minthogy minden növény sejtfalában cellulóza van, igy hát minden növényből készíthetnek papirosanyagot; a növények közül azonban az iparban csak azok használtatnak cellulózagyártásra, amelyek nagyobb mennyiségben olcsón beszerezhetők, amelyeknél a kioldás aránylag csekély költséggel végezhető s végre, amelyek aránylag hosszabb sejtekkel birnak. E feltételeknek megfelel az espartofű, a búza-, rozs- és riszszalma, a tengeri kóró, a ramie, a lúc- és jegenyefenyő és végre néhány lágylombos fa. A liguin és a többi vegyek kioldását marónátronlúggal v. marónátron- s glaubersóval, vagy végre kalciumszulfittal végzik. Az oldószerek minősége szerint a cellulózát nátron-, szulfát- vagy -szulfitcellulózának nevezik. A nátroncellulóza selymes fényü, kemény s rugalmas, sajátságai nagyban hasonlítanak a lensejt sajátságaihoz; a szulfitcellulóza fénytelen s lágy s így azonos sajátságu a pamuttal; végre a szulfátcellulóza e kettő között áll.
1. ábra Fahámozó koronggyalu.
Közép-Európában a cellulózát leginkább lúcfenyőből (Abies pestinata, Tanne) és jegenyefenyőből (Abies excelsa, Fichte) készítik s e célra a 30-40 éves fák törzseit használják.
Bármely kioldási módot alkalmaznak, a fát előbb kérgétől megfosztják s kis részekre forgácsolják. E célból a fatörzset 0,5 m.-es darabokra fürészelik, s ezekről a kérget az 1. v. a 2. szövegábrán vázolt koronggyalukkal forgácsolják le, ezt követőleg pedig az ágcsomókat kifúrják vagy kifürészelik.
2. ábra. Fahámozó és faforgácsoló koronggyalu.
A további aprítást háromféle módon végzik, még pedig a) 20-30 mm.-es vastagságu korongokra fürészelik a törzset, avagy b) a törzset a 2. szövegábrán vázolt koronggyalun apróra forgácsolják, s a forgácsokat nagyságuk szerint osztályozzák a 3. ábrán jelölt szitákon, vagy c) a törzset a 4. ábrán vázolt korongfejszékkel apróra vagdalják.
3. ábra. Forgács osztályozó
A korongfejsze vizszintes tengelyre ékelt korongból áll, amely sugaras irányu kimetszéssel bir, amely elé a fejszealaku pengét (d) helyezik el, illetőleg a koronghoz erősítik. A kérgétől megtisztított hasábfát a ferde helyzetü (fg) csatornába helyezik, minek folytán a (d) penge ferde metszést végez és a forgácsot az évgyűrük mentében kisebb-nagyobb részekre repeszti. A forgácsok további lazítását az 5. ábrán vázlatosan zúzómalmon végzik, amely vizszintes tengelyre (p) ékelt korongból (r) áll, amelybe csapszegek (s) vannak erősítve. A tárcsa burokban forog, amely egyik oldalán ugyancsak csapszegekkel van felszerelve. A forgácsot a tölcséren (t) adagolják; ez tehát érintkezésbe jő a gyorsan forgó csapszegekkel, amelyek nagy erővel az álló csapszegekhez dobják, s így apróbb részekre zúzzák. A zúzómalomból kikerült forgácsot a 3. ábrán vázolt osztályozón kezelik, vagyis nagyság szerint osztályozzák, ezután pedig a kioldási műveletekhez fognak.
4. ábra. Korongfejsze.
a) Nátron-eljárásnál a forgácsot vaskazánokban főzik; még pedig vagy lassan forgó gömbalaku kazánokban, minőket a papirosgyártásnál használnak (l. Papir) vagy pedig közönséges kazánokban. Oldószerül marónátront (NaO) használnak, amelyből 100 kg. fára 20-25 kg.-ot szoktak venni. A főzést 6-10 órán át, 10-12 atmoszféra nyomás alatt végzik. A kioldott anyagot foszlatásnak és öblítésnek vetik alá, mely célra a papirosgyártásnál használatos foszlatót alkalmazzák, ezután pedig fajtázzák és vastag papirost készítenek belőle.
5. ábra. Zúzó-malom.
b) A szulfát-eljárás teljesen azonos a nátroneljárással s csupán abban különbözik, hogy oldószerül a marónátront (NaO) és glaubersót, azaz nátriumszulfátot (NaSo4) használnak. A glaubersó alkalmazása folytán ez az eljárás jutányosabb, a cellulóza pedig fénytelenebb lesz.
6. ábra. Szalmafajtázó
c) Szulfit-eljárásnál az aprított fát téglákkal bélelt és kaolinnal kitapasztott vaskazánokba helyezik, ezután 1-1.5 óráig légköri nyomás alatt gőzölik s a gőzölés befejezte után kalciumszulfit-lúggal leöntik (1.05 fajsúlyu kalciumszulfitlúgból a fa köbméterjére 2 m3 lúgot számítanak) s e lúgban 8-12 órán át, közel 118 ° C. hőfok mellett főzik. A főzés, illetőleg a kioldás befejezte után a cellulózát foszlatásnak, mosásnak és fajtázásnak vetik alá, ezután vastag papirost készítenek belőle, amely a papirosgyárak nyers anyaga. Az oldószert, vagyis a kalciumszulfitot Mitscherlich szerint a 7. ábrán jelzett készülékkel a következően készítik: Kéntartalmu ércek pörkölésénél keletkező kénessavgázokat előbb szűrőn (K), ezután hűtőcsöveken (L) s végre 15-25 m. magas facsöveken (tornyokon) (AE) vezetik át. A K szűrőkamara koksz- s téglatörmelékkel van kirakva, s itt rakódnak le a kéngőzök. A tornyok (AE) fából készülnek, s hasábalakuak, rostélyszerü fenékkel s épp oly fedővel bírnak. A fenék s fedő közötti ür mészkövekkel avagy dolomittal van kitöltve. A fedő fölötti vizmedencéből (T) folyton csurog le a viz a kövekre s ezekről a fenékre, ahol az γ nyíláson kifolyik, mig a gázok az hűtőcsöveken át E2 nyiláson át, illetőleg az ezen nyilással kapcsolatos c csövön a szabadba jutnak, útközben azonban felbontják a mészkövet (CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2), minek folytán szabad szénsav s kalciumszulfit keletkezik. A szénsav a c csövön elillan, a kalciumszulfit pedig a viz által oldva az γ nyiláson lúgként kifolyik.
7. ábra. Mitscherlich rendszerü szulfitlúg készülék.
Kellner eljárása szerint ezt az oldószert a 8. ábrán jelzett készülékkel állítják elő. Ez eljárásnál a tornyok helyett fakádakat (tartályokat) használnak, amelyek lépcsőzetes elrendezésüek, rostélyszerü belső fenékkel s tömör fedővel birnak. A szomszédos tartályok ólomcsövekkel olykép vannak összekötve, hogy a gázok az alsóbb tartály feneke alá kerüljenek, ahonnan vizes mészköveken át a fedő felé hatolnak, hogy útjukat folytathassák. A mészkövek ezen eljárásnál azonos módon bontatnak fel, mint a Mitscherlich-félénél. Megjegyzendő még, hogy a Kellner-féle készülékbe a mészkövek s viz helyett mésztejet lehet adni.
8. ábra. Kellner rendszerü szulfitlúg készülék.
Igen jó tartós cellulózát adnak a szalmafélék. Ezek kioldását rendszerint a szulfát- és nátroneljárással végzik, ezt megelőzőleg azonban szecskára aprítják és a csomós részek különválasztása céljából a 6. ábrán jelzett fajtázón kezelik. E fajtázónál a szecskát (b) emelőkészülék (paternoster) felemeli s a (c) rázólapra, ez pedig γ ventilátor légáramába szórja. A légáram a tiszta részeket, mert könnyebbek, messzibbre viszi, a csomós részeket pedig előbb ejti le s igy fajtázza. A fajtázott szalma kioldását, a kioldott részek öblítését, foszlatását és fajtázását a már előbb közölt módon végzik.
