The influence of process variables on the strength properties of NSSC birch pulp. Towards the limits of optimization: part one - the effect of liquor ratio

• Autorzy: Bocianowski J. , Joachimiak K. , Wójciak A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ zmiennych czynników procesowych na właściwości wytrzymałościowe brzozowych mas półchemicznych (NSSC). W kierunku granic optymalizacji: część pierwsza - wpływ modułu cieczy warzelnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work was to establish the best mechanical and strength properties of NSSC pulp using operating conditions at which the lowest (optimal) spent liquors, cooking temperature and time of treatment can be obtained. Minimal and maximum limits of independent variables were proposed using real mill conditions as starting points. The analyzed variables were: cooking time (13 to 15.5 min), cooking temperature (172 to 179°C), liquor- to- wood ratio (from 1.2 to 2.2). In spite of the extremely narrow ranges of controlled cooking variables, a large database and combined statistical methods (analysis of variance, parallel coordinates, principal component analysis) allowed the distinction of the optimal range limits of studied technological factors determining the tested pulp’s properties. The mechanical and strength testing of the pulp’s sheets showed that the analyzed time, temperature and liquor- to- wood ratio influenced the CMT, SCT, Tear strength and to some extent Burst strength.

PL

Celem pracy było ustalenie warunków obojętnosiarczynowego roztwarzania drewna brzozowego i otrzymywania mas półchemicznych (NSSC) o możliwie najwyższych właściwościach wytrzymałościowych, przy wykorzystaniu możliwie najniższych wartości czynników procesowych: modułu cieczy warzelnej, temperatury i czasu warzenia. Badania oparto na granicznych (minimalnych i maksymalnych) wartościach zmiennych niezależnych procesu roztwarzania drewna prowadzonego w warunkach przemysłowych. Analizowano następujące zmienne: czas warzenia (od 13 do 15,5 min), temperaturę warzenia (od 172 do 179°C) i moduł cieczy warzelnej (od 1,2 do 2,2). Pomimo bardzo wąskich zakresów kontroli zmiennych procesu roztwarzania, połączenie obszernej bazy danych i zestawu metod analizy statystycznej (analiza wariancji, analiza współrzędnych równoległych, analiza składowych głównych) pozwoliło na wyznaczenie optymalnych zakresów badanych czynników technologicznych determinujących testowane właściwości wytrzymałościowe mas włóknistych. Analizy statystyczne wykazały, że zmienne niezależne wpływały na poziom wartości badanych wskaźników wytrzymałościowych: CMT, SCT, oporu przedarcia i do pewnego stopnia również przepuklenia. Obniżając moduł cieczy warzelnej do 1,5, uzyskano masy włókniste o porównywalnych właściwościach wytrzymałościowych do mas warzonych przy wyższych modułach. Ograniczenie ilości dozowanego ługu warzelnego, a zatem możliwość zmniejszenia udziału substancji nieorganicznych do organicznych w ługu powarzelnym, może być korzystne z ekonomicznego punktu widzenia oraz dalszego przerobu ługu powarzelnego.

Słowa kluczowe

EN

NSSC; pulp; liquor ratio; statistical methods

PL

NSSC; masa obojętnosiarczynowa; moduł cieczy warzelnej; metody statystyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty
• Rocznik: 2012
• Tom: vol. 55, nr 188
• Strony: 17--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bocianowski J.

autor

Joachimiak K.

autor

Wójciak A.

• Poznan University of Life Sciences, Poland,

Bibliografia

• 1. Ahmadi M., Latibari A. J., Faezipour M., Hedjazi S. [2010]: Neutral sulfite semi-chemical pulping of rapeseed residues, Turk J. Agric. For. [34]: 11–16
• 2. Area M. C., Felissia F. E., Nuñez C. E., Venica A., Valade J. L. [1997]: Upgrading Spent Liquors from NSSC Process, in proceedings of Symposium on Structure and Properties of Lignocellulosic Materials, Fifth Chemical Congress of North America, Cancun: 11-15
• 3. Area M. C., Felissia F. E., Venica A., Valade J. L. [2001]: NSSC process optimization: pulping, pulps and spent liquors, Tappi Journal 84[4]: 1–12
• 4. Area M. C., Felissia F. E., Martos M. S., Bengoechea D.,Venica A. D., Valade J. L. [2001]: Ultrafiltration of NSSC spent liquors and their use as papermaking additives, Tappi Journal 84[6]: 2–15
• 5. Ek M., Gellerstedt G., Henriksson G. [2009]: Pulp and Paper Chemistry and Technology. Vol. 4 – Paper Products Physics and Technology, de Gruyter
• 6. El-Sharkawy K., Kaskenholy K., Paulapuro H. [2008]: Tailoring softwood kraft pulp properties by fractionation and refining, Tappi Journal [10]: 15–32
• 7. Farrington A., Hickey B. L. [1989]: Wood sources for the Port Huon Mill: NSSC pulping of some young Eucalypt species, Appita Journal 42[6]: 419–423
• 8. GenStat [2007]: GenStat Release 10 Reference Manual. Lawes Agricultural Trust, Rothamsted, UK
• 9. Inselberg A. [1985]: The plane with parallel coordinates, The Visual Computer [1]: 69–91
• 10. Jiménez L., Maestro F., Perez I. [1999]: Use of butanol-water mixtures for making wheat straw pulp, Wood Science and Technology [33]: 97–109
• 11. Jiménez L., Pérez I., Garcia J. C., López F., Ariza J. [2004]: The influence of ethanol pumping of wheat and the beating of pulp on the resulting paper sheets, Wood Science and Technology [38]: 127–137
• 12. Jiménez L., Pérez I., Torre de la M. J., Garcia J. C. [2000]: The influence of process variables on the properties of pulp and paper sheets obtained by sulfite pulping of olive tree wood, Wood Science and Technology [34]: 135–149
• 13. Kim H-J., Jo B-M. [2000]: Influence of the refining of pulp fibers on the structure of sheet formation, Applied Chemistry, 4[1]: 367–369
• 14. Kozak M. [2010]: Use of parallel coordinateplots in the multi-response selection of interesting genotypes, Communications in Biometry and Crop Science 5[2]: 83–95
• 15. Kozak M., Bocianowski J., Sakwojć S., Wnuk A. [2010]: Call for more graphical elements in statistical teaching and consultancy, Biometrical Letters 47[1]: 57–68
• 16. Lumiainen J. [2000]: Papermaking Part 1, stock preparation and wet end. In: Refining of chemical pulp. Pp 13, 18, 35. Fapet. Jyvaskyla
• 17. Markstrom. H. [2005]: Testing methods and instruments for corrugated board, Lorentzen & Wettre, Kista, 35 pp.
• 18. Myers G. C., Arola R. A., Horn R. A., Wegner T. H. [1996]: Chemical and mechanical pulping of aspen chunk wood, mature wood and juvenile wood, Tappi Journal 79[12]: 161–168
• 19. Odom J. J. [1991]: Sulfite pulping: probable replacement of the kraft process. TAPPI Pulping’ Conference, Orlando, Book [2]: 597–602
• 20. Shapiro S. S., Wilk M. B. [1965]: An analysis of variance test for normality (complete samples), Biometrika [52]: 591–611
• 21. Smook G. A. [1992]: Handbook for pulp & paper technologists. In: Preparation of papermaking stock. Pp 205-206, Angus Wilde Publications Inc. Vancouver
• 22. Wegman E. J. [1990]: Hyperdimensional data analysis using parallel coordinates, Journalof the American Statistical Association [85]: 664–67
• List of standards
• 23. EN/ISO 9895:2002 Paper and board – Compressive strength – Short span test
• 24. EN 21974:2002 Paper – Determination of tearing resistance (Elmendorf method)
• 25. EN/ISO 2758:2005 Paper – Determination of bursting strength
• 26. EN/ISO 7263:2008 Corrugating medium – Determination of the flat crush resistance after laboratory fluting
• 27. SCAN–CM–40:01:2001 Wood chips for pulp production – Size distribution. Scandinavian Pulp, Paper and Board Testing Committee