Specifics of larch pulping

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia lehtikuusen sulfaattikeittoa. Morfologialtaan lehtikuusi muistuttaa kuusta. Eri lehtikuusilajien ominaisuuksien ja sellun laadun on todettu eroavan toisistaan hyvin vähän. Lehtikuusi on tiheämpää ja sen sydänpuu- ja kesäpuupitoisuudet ovat korkeammat mäntyyn ja kuuseen verrattuna. Lehtikuusen sydänpuu sisältää paljon arabinogalaktaania, joka on vesiliukoinen hemiselluloosa. Sen johdosta lehtikuusen sydänpuu on pintapuuta tiheämpää, alkalin kulutus suurempi ja saanto on alhaisempi.

Kokeellinen osa koostui laboratoriossa suoritetuista imeytyskokeista, sulfaattikeitoista ja puristuskeitoista, joissa käytettiin tuoretta siperianlehtikuusesta (Larix sibirica) valmistettua tehdashaketta. Saatuja tuloksia verrattiin männyn ja kuusen kirjallisuudesta löydettyihin arvoihin. Imeytystutkimus koostui yhdeksästä kokeesta, joissa hakkeita imeytettiin vedellä, jonka lämpötila oli 80 °C. Osassa kokeista ei käytetty esihöyrytystä lainkaan, osassa taas hakkeita höyrytettiin viiden tai 30 minuutin ajan. Käytetyt imeytyspaineet olivat yksi, viisi ja kymmenen baria. Sulfaattikeittojen avulla tutkittiin keittolämpötilan, alkaliannoksen ja neste-puu -suhteen vaikutusta sellun saantoon ja viskositeettiin. Hakkeita keitettiin H-tekijään 1200 käyttäen 150, 160 ja 170 °C:n lämpötiloja. Käytetyt tehollisen alkalin annokset olivat 20, 22 ja 24 % puusta NaOH:na ja neste-puu -suhteet olivat 3,5 ja 5,0. Puristuskeittojen tarkoituksena oli simuloida teollisuuskeittimen olosuhteita ja tutkia, miten lehtikuusihakepatsas käyttäytyy jatkuvat puristuspaineen alla. Kokeet suoritettiin pakkokiertokeittimellä, jossa oli puristavalla männällä varustettu kansi. Puristuspaine oli 40 kPa koekeitossa ja 10 kPa varsinaisissa puristuskeitoissa. Keittolipeän virtausnopeus oli 4,1 mm/s lukuun ottamatta ensimmäisen keiton loppua, jolloin sitä hetkellisesti nostettiin. H-tekijä oli 1200, keittolämpötila 165 °C ja neste-puu -suhde 5,2. Käytetyt tehollisen alkalin annokset olivat 18 ja 24 % puusta NaOH:na.

Lehtikuusen penetroitumistehokkuuden todettiin olevan alhaisempi mäntyyn ja kuuseen verrattuna johtuen lehtikuusen korkeammasta sydän- ja kesäpuupitoisuudesta. Suurin penetraatioaste 97,2 % teoreettisesta maksimista saavutettiin 30 minuutin esihöyrytyksellä ja viiden barin imeytyspaineella. Kokeiden, joissa käytettiin esihöyrytystä ja viiden tai kymmenen barin imeytyspainetta, väliset erot olivat kuitenkin vähäisiä. 170 °C:n lämpötilassa keitettyjen lehtikuusimassojen saannot olivat noin neljä prosenttiyksikköä alhaisemmat kuin männyllä ja kuusi prosenttiyksikköä alhaisemmat kuin kuusella kappaluvussa 30. Lehtikuusimassojen viskositeetit olivat mänty- ja kuusimassoja korkeammat. Hakepedin pakkautuminen tapahtui suhteellisen tasaisesti koko puristuskeiton ajan. Muutokset lipeän virtausnopeudessa vaikuttavat kuitenkin merkittävästi pakkautumiseen etenkin keiton loppuvaiheessa. 40 kPa:n puristuspaine osoittautui liian suureksi ja johti siihen, että hakepeti pakkautui erittäin tiiviiksi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että optimoimalla esihöyrytys- ja imeytysolosuhteet voidaan saavuttaa riittävä keittolipeän penetroitumistehokkuus lehtikuusihakkeeseen. Keitto-olosuhteet optimoimalla on mahdollista valmistaa lehtikuusisellua, jonka rejektipitoisuus on alhainen ja viskositeetti korkea.