haku: @keyword EPR / yhteensä: 3
viite: 2 / 3
| Tekijä: | Solala, Iina |
| Työn nimi: | Valkaisemattomien koivusulfaattimassojen käyttö nanofibrilloidun selluloosan valmistuksessa |
| Unbleached kraft birch pulp as a raw material for nanofibrillated cellulose | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2011 |
| Sivut: | 67 + [6] Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Puunjalostustekniikan laitos |
| Oppiaine: | Puunjalostuksen kemia (Puu-19) |
| Valvoja: | Vuorinen, Tapani |
| Ohjaaja: | Vehniäinen, Annikki |
| Digitoitu julkaisu: | https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/43631 |
| OEVS: | Digitoitu arkistokappale on julkaistu Aaltodocissa
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 2252 | Arkisto |
| Avainsanat: | Masuko refining mechanoradicals lignin hemicelluloses NFC Masuko-jauhatus kuitujen ominaisuudet mekanoradikaalit ligniini UV-Raman XPS EPR hemiselluloosat |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän työn tarkoituksena oli selvittää valkaisemattomien tai vain osittain valkaistujen koivusulfaattimassojen soveltuvuutta nanofibrilloidun selluloosan (NFC) raaka-aineeksi. Tutkittavat koivumassat otettiin kolmesta kohtaa valmistusprosessia: keiton jälkeen, happidelignifioinnin jälkeen sekä valkaisusekvenssin jälkeen. Näistä valmistettiin näytteet Masuko-jauhamalla ilman kemiallisia tai entsymaattisia esikäsittelyjä. Tärkeimmät työssä käytetyt tutkimusmenetelmät olivat UV-Raman-spektroskopia, jolla selvitettiin massan ligniini- ja heksenuronihappopitoisuus ennen ja jälkeen jauhatuksen, röntgensädefotoelektronispektroskopia (XPS/ESCA), jolla tutkittiin pintaligniinin ja -hiilihydraattien määrää ennen ja jälkeen jauhatuksen, sekä elektroniparamagneettinen resonanssi (EPR/ESR) -spektroskopia, jolla mitattiin jauhatuksessa syntyviä mekanoradikaaleja. Lisäksi tutkittiin jauhatuksen edistymistä dynamic drainage analysis (DDA)- ja Kajaani Fiberlab -mittauksin ja selvitettiin massojen varaustiheyserot konduktometrisella titrauksella. Työssä havaittiin, että mekaaninen jauhatus saa aikaan vapaiden radikaalien muodostumista, mikä voi aiheuttaa polymeroitumisreaktioita paitsi selluloosaketjujen. myös heksenuronihappojen välille. Ligniinin tiedetään toimivan antioksidanttina, joten ligniiniä sisältävissä massoissa tällainen polymeroituminen jäi vähäisemmäksi. Tämä puolestaan näkyy tehostuneena fibrilloitumisena NFC:n valmistuksessa. Eri lähtömassasta jauhettujen NFC:iden dimensioissa ja pintakoostumuksissa ei ollut suuria eroja - merkittävä ero oli kuitenkin varaustiheydessä, joka oli valkaistussa massassa noin puolet valkaisemattoman tai happidelignifioidun massan varaustiheydestä. Hemiselluloosien poistuminen valkaisussa vähentää kuidun turpoamista ja vaikeuttaa sen jauhautumista. Lisäksi on todennäköistä, että enemmän varautunut NFC muodostaa stabiilimman suspension. Näin ollen vaikuttaa silti, että valkaisemattomat tai vain osin valkaistut massat soveltuvat käytettäviksi NFC:n raaka-aineena. Niiden käytön myötä olisi mahdollista säästää jauhatusenergiaa. hyödyntää suurempi osa puuraaka-aineesta sekä vähentää valkaisukemikaalien käyttöä. Osassa sovelluskohteita rajoituksia saattaa aiheuttaa valkaisemattoman NFC:n vaaleanruskea väri. |
| Tiivistelmä (eng): | The purpose of this thesis was to investigate if unbleached or only partially bleached kraft birch pulp is a suitable raw material for nanofibrillated cellulose (NFC) preparation. The pulps used in the experiments were taken from three parts of the pulp mill: after cooking, after oxygen delignification and after bleaching. These pulps were later Masuko refined without using any chemical or enzymatic pre-treatment. The main methods in this thesis were UV Raman spectroscopy that was used for determining the lignin and hexA contents of the pulps before and after refining, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS/ESCA) with which surface lignin and carbohydrates were measured before and after Masuko treatment, and electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPRIESR) that provided information on the mechanoradical formation. Furthermore, fibrillation progress was monitored with dynamic drainage analysis and Kajaani Fiberlab measurements, and charge densities were determined by conductometry. It was found that mechanical refining causes free radical formation, which can result in polymerization reactions in cellulose chains and even hexenuronic acids. Lignin is a known antioxidant that is capable of inhibiting such reactions. This results in more effective fibrillation of lignin containing pulps. NFCs that were made of different pulps were very similar in their dimensions and surface compositions. However, there was a significant difference in charge density: the bleached pulp had a charge density that was only about half of that of the unbleached and oxygen delignified pulps. This suggests that hemicellulose removal during bleaching decreases fiber swelling and thus lowers its level of fibrillation in refining. Also, it is probable that the more charged NFC will form a more stable suspension. Thus, unbleached or only partially bleached birch pulps can be used as a raw material for NFC preparation. Their usage would decrease energy consumption in refining, increase the portion of wood material that is put in use and decrease bleaching chemical consumption. However, the light brown colour of the unbleached NFC might cause limitations in some applications. |
| ED: | 2011-05-12 |
INSSI tietueen numero: 42073
+ lisää koriin
INSSI