Chemical and morphological changes in eucalyptus kraft pulp during selective hydrolysis

Abstract

Koska eukalyptuksen käyttö sellu- ja paperiteollisuuden raaka-aineena kasvaa jatkuvasti, tulee yhä tärkeämmäksi ymmärtää erilaisten käsittelyjen siinä aiheuttamia muutoksia. Tässä tutkimuksessa käsitellään happohydrolyysin vaikutuksista eukalyptussellun hienorakenteisiin.

Happohydrolyysin avulla sellusta voidaan poistaa hekseeniuronihapporyhmiä, jotka aiheuttavat paperin jälkikellertymistä ja suurentavat muiden valkaisukemikaalien kulutusta muissa valkaisuvaiheissa. Vertailumassaksi valittiin koivu, koska se on eukalyptuksen tavoin lehtipuu sekä sellu- ja paperiteollisuudelle tärkeä puulaji. Happivalkaistut eukalyptus- ja koivusulfaattimassat happohydrolysoitiin eri pH-arvoissa (3.5,2.5,2). Massoja analysoitiin kokoekskluusiokromatografilla (SEC) johon oli yhdistetty ultravioletti- (UV), taitekerroin- (RI) ja monikulmalasersädedetektori (MALS), röntgendiffraktometrillä ja transmissioelektronimikroskoopilla (TEM). TEM:lla otettiin kuvia erotelluista mikrofibrilleistä,jotka valmistettiin hapettamalla massat 2,2,6,6-tetrametyylipiperidiini-l-oksyylillä (TEMPO) ja hajottamalla kuidut tehosekoittimella. SEC ja TEMPO-hapetus käsitellään tarkemmin diplomityön kirjallisuusosassa.

Massojen kappaluvut laskivat kolmannekseen jo pH 3.5:ssä tehdyllä happohydrolyysillä saannon laskiessa vain noin 3 %. Massojen kiteisyyksiin ja kidekokoon ei happohydrolyysillä ollut vaikutusta. SEC mittauksista kävi ilmi, että happohydrolyysi aiheutti kuidun rakenneosien pilkkoutumista vain eukalyptusmassan tapauksessa. UV-tulokset osoittivat, että suurin osa eukalyptuksen ligniinistä on sidoksissa selluloosaan, mikä on hyvin epätavallista lehtipuille. pH 2:ssa happohydrolysoiduissa massoissa karboksyyliryhmien määrä TEMPO-hapetuksen jälkeen oli korkeampi kuin muilla massoilla. TEMPO-hapetuksen jälkeen kaikkien massojen karboksyyliryhmien määrä oli tarpeeksi suuri riittävän fibrillien välisen hylkimisvoiman aikaansaamiseksi, jotta fibrillien erottelu onnistui. Happohydrolyysillä tai puulajilla ei TEM-kuvissa havaittu olevan vaikutusta mikrofibrillien leveyksiin.