竹材の化学的性質

竹材はセルロース含有量が高く、繊維形状が細く、機械的特性と可塑性に優れています。木材パルプの代替原料として、竹は中級・高級紙の製造に必要なパルプの要件を満たすことができます。研究によると、竹の化学組成と繊維特性は優れたパルプ化特性を有しています。竹パルプの性能は針葉樹パルプに次ぐもので、広葉樹パルプや草パルプよりも優れています。ミャンマー、インドなどは、竹パルプおよび製紙の分野で世界をリードしています。中国の竹パルプおよび紙製品は主にミャンマーとインドから輸入されています。竹パルプおよび製紙産業を積極的に発展させることは、現在の木材パルプ原料不足を緩和する上で非常に重要です。

竹は成長が早く、一般的に3～4年で収穫できます。さらに、竹林は強い炭素固定効果を持つため、竹産業の経済的、生態学的、社会的なメリットはますます顕著になっています。現在、中国の竹パルプ生産技術と設備は徐々に成熟しており、削り出しやパルプ化などの主要設備は国内生産されています。貴州省や四川省などでは、大中規模の竹製紙生産ラインが工業化され、稼働しています。

竹の化学的性質
バイオマス原料である竹は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンという3つの主要な化学成分に加え、少量のペクチン、デンプン、多糖類、ワックスを含んでいます。竹の化学組成と特性を分析することで、パルプ・製紙原料としての竹の長所と短所を理解することができます。
1. 竹はセルロース含有量が高い
優れた完成紙はパルプ原料に高い要求があり、セルロース含有量が高いほど良く、リグニン、多糖類、その他の抽出物の含有量が低いほど良い。Yang Rendangらは、竹（Phyllostachys pubescens）、マツ、ポプラ、小麦わらなどのバイオマス材料の主な化学成分を比較し、セルロース含有量はマツ（51.20%）、竹（45.50%）、ポプラ（43.24%）、小麦わら（35.23%）であり、ヘミセルロース（ペントサン）含有量はポプラ（22.61%）、竹（21.12%）、小麦わら（19.30%）、マツ（8.24%）であり、リグニン含有量は竹（30.67%）、マツ（27.97%）、ポプラ（17.10%）、小麦わら（11.93%）であることがわかりました。比較対象とした4つの材料の中で、竹はマツに次いで2番目に多いパルプ原料であることがわかる。
2. 竹繊維はより長く、アスペクト比が大きい。
竹繊維の平均長さは1.49～2.28 mm、平均直径は12.24～17.32 μm、アスペクト比は122～165です。繊維の平均壁厚は3.90～5.25 μm、壁対空隙比は4.20～7.50で、アスペクト比の大きい厚壁繊維です。パルプ原料は主にバイオマス原料由来のセルロースに依存しています。製紙に適したバイオファイバー原料は、セルロース含有量が高くリグニン含有量が低いことが求められ、これによりパルプ収率が向上するだけでなく、灰分や抽出物も削減できます。竹は繊維が長くアスペクト比が大きいという特徴があり、竹パルプを紙に加工すると単位面積あたりの繊維の絡み合い回数が増え、紙の強度が向上します。そのため、竹のパルプ化性能は木材に近く、藁、麦わら、バガスなどの他の草本植物よりも優れています。
3. 竹繊維は繊維強度が高い
竹セルロースは、再生可能で、生分解性があり、生体適合性があり、親水性があり、優れた機械的特性と耐熱性を備えているだけでなく、良好な機械的特性も備えています。一部の研究者は、12種類の竹繊維の引張試験を実施し、その弾性率と引張強度が人工の急速成長林木繊維のそれらを上回ることを発見しました。Wangらは、竹、ケナフ、モミ、ラミーの4種類の繊維の引張機械的特性を比較しました。その結果、竹繊維の引張弾性率と強度が他の3種類の繊維材料よりも高いことが示されました。
4. 竹は灰分と抽出物の含有量が高い。
木材と比較して、竹は灰分含有量（約1.0%）と1% NaOH抽出物（約30.0%）が高く、パルプ化工程でより多くの不純物が発生するため、パルプ・製紙産業の排水処理に適さず、一部の設備の投資コストが増加する。

現在、ヤシ製紙の竹パルプ紙製品の品質は、EU ROHS規格の要件を満たし、EU AP (2002)-1、米国FDAなどの国際食品グレード規格試験に合格し、FSC 100%森林認証を取得しており、四川省で初めて中国安全衛生認証を取得した企業でもあります。同時に、国家紙製品検査センターから10年連続で「品質監督サンプリング合格」製品として選ばれ、中国品質ツアーから「国家品質安定認定ブランド・製品」などの栄誉も受賞しています。