В результате различных условий варки сульфатная и сульфитная целлюлозы отличаются, как известно, распределением остаточного лигнина в волокнах, химическим составом, а также степенью полимеризации и молекулярно-массовым распределением.
Используя новый метод исследований, Э. Раффаэль количественно установил различия в надмолекулярном строении сульфатной и сульфитной целлюлозы. Он нашел, что в сульфатной целлюлозе структурная упорядоченность свойственна значительно большим областям, чем в сульфитной. Именно этим указанный автор объясняет более высокую реакционную способность сульфитной целлюлозы.
Как указывает Ю. Н. Непенин, у сульфатной целлюлозы как лигнин, так и гемицеллюлозы распределены равномерно в толще клеточной стенки волокна и относительно труднодоступны, чем и объясняется трудность отбелки, плохая реакционная способность и трудность размола сульфатной целлюлозы. У сульфитной целлюлозы остаточный лигнин и гемицеллюлозы сосредоточены в наружных слоях вторичной оболочки и поэтому более доступны действию химических реагентов и механическому воздействию при размоле.
В процессе размола при прочих равных условиях у волокон сульфитной целлюлозы по сравнению с волокнами сульфатной разрушение первичной стенки и рост удельной внешней поверхности происходит заметно быстрее. Относительно высокое содержание лигнина во вторичной стенке волокон сульфатной целлюлозы, сохраняющееся после варки, обусловлено, как предполагает Г. Томлинсон, набуханием волокон, вызываемым щелочью, что затрудняет доступ щелочи к лигнину. Таким образом, уменьшение содержания лигнина в сульфатной целлюлозе приводит к большему снижению выхода и прочности.
В сульфитной целлюлозе, а также в предгидролизованной сульфатной целлюлозе отсутствуют: галактоза, арабиноза, рамноза и галактуроновая кислота, что обусловлено, но мнению Ж- К- Хамилтона и Н. С. Томсона, кислотным гидролизом полимеров, содержащих эти сахара.
Лигнин с точки зрения бумагообразующих свойств растительных волокон является неблагоприятным компбнентом технической целлюлозы, так как он препятствует пластификации волокон, ограничивает набухание, затрудняет размол и фибрил-лирование волокон. При высоком содержании лигнина целлюлоза становится хрупкой. Одновременно при этом ухудшаются условия взаимного сцепления волокон.
Лигнин влияет на пожелтение и старение бумаги при длительном ее хранении. Вместе с тем лигнин снижает прозрачность волокон и способствует светонепроницаемости бумаги.
В прочной небеленой сульфатной целлюлозе остается примерно 3-5% лигнина только потому, что удаление его обычными методами привело бы к получению значительно ослабленной целлюлозы.
С. О. Апсит и А. В. Килипенко, ссылаясь на работы С. А. Ридхольма и других авторов, приводят таблицу, в которой указаны для различных видов целлюлозы данные по оптимальному содержанию лигнина, обеспечивающие максимальную прочность изготовляемой бумаги. Согласно этим данным, оптимальное содержание лигнина находится в пределах для сопротивления разрыву 7-12%, сопротивления продавливанию 7-9% и сопротивления раздиранию 3-5%. Однако, изменяя на различных стадиях размола удельную поверхность волокон, можно в большей степени влиять на показатели механической прочности бумаги, чем исходить только из данных о содержании лигнина в исходной целлюлозе. Это объясняет и противоречие в приведенных в таблице данных отдельных авторов, из которых одни указывают для сопротивления разрыву оптимальное содержание лигнина 3,6%, другие для того же вида целлюлозы — 12%.
Исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности в Чехословакии провел в лабораторных и полузаводских условиях опыты по изучению влияния выхода целлюлозы после варки на ее физические и химические свойства. Так как большой выход соответствовал и большему содержанию в целлюлозе лигнина, следовательно, косвенно изучалось его влияние на основные свойства целлюлозы. Варки проводились бисуль-фитным методом на кальциевом, натриевом и смешанном (каль-циево-натриевом) основаниях (ель), а также сульфатным (сосна с корой) и холодно-содовым (береза) методами.