Non-wood massojen vedenpoiston arvioiminen märkäpuristuksessa

Abstract

Yksivuotisten kasvien (non-wood) kuitua verrataan usein lehtipuukuituihin. Käytetyimpiä non-wood kasveja ovat vehnän olki, bambu, järviruoko ja bagassi. Non-wood massan erottaa puumassasta kuitenkin korkea silikaattipitoisuus sekä parenkyymisolupitoisuus, joka antaa massalle korkean hienoainepitoisuuden. Tämä yhdessä korkean hemiselluloosapitoisuuden ja lyhyen kuidun pituuden kanssa heikentävät voimakkaasti non-wood massan vedenpoisto-ominaisuuksia. Non-wood kuidulla voidaan korvata lehtipuumassaa hienopapereissa. Non-wood kuitu antaa paperille hyvän opasiteetin, korkean valonsirontakertoimen sekä sileän painopinnan. Massaan lisättävä pitkäkuituinen havupuumassa parantaa ajetta¬vuutta paperikoneella ja helpottaa massan vedenpoistoa. Non-wood massan vedenpoistoa voidaan tehostaa esimerkiksi poistamalla osa hienoaineesta, käyttämällä non-wood massalle sopivaa keittotapaa sekä käyttämällä märkä¬puristuksessa pitkänippityyppistä puristinratkaisua. Myös non-wood kuidun kuivaaminen parantaa vedenpoistoa. Tässä tutkimuksessa kirjallisuusosassa keskityttiin yleisimpiin paperin valmistuksessa käytettäviin non-wood kuidun lähteisiin, märkäpuristuksen teoriaan ja tapoihin tehostaa vedenpoistoa. Kokeellisessa osassa tutkittiin vehnänolkimassan käyttäytymistä märkäpuristuksessa erilaisten ominaisuuksien pohjalta. Tutkimuksen kohteena oli non-wood massan keittotapa (hapan/alkali), hienoainepitoisuus, silikaattipitoisuus sekä kuivattu/kuivaamaton kuitu. Vertailun vuoksi tutkimuksessa oli mukana myös yksi järviruokomassa. Tuloksista huomataan, että non-wood massan vedenpoistoon vaikuttaa hienoainepitoisuus, kuidun kuivaus sekä massan valmistustapa. Järviruokomassan veden¬poisto on tehokkaampaa kuin vehnänolkimassan paremman kuitu¬koostumuksensa takia. Jos hienopaperimassassa korvataan lehtipuumassaa non-wood kuidulla maksimissaan 40 %, massan vedenpoistoa voidaan hyvin arvioida erilaisten suotautuvuusmittojen, kuten freeneksen, vedenpidätyskyvyn ja suotautumisajan, avulla.

Annual plant (non-wood) fibre is often compared with hardwood fibre. The most widely used non-wood fibres are wheat straw, bamboo, common reed and bagasse. Non-wood pulp contains a large number of parenchyma cells and its silicate content is much higher than that of wood pulp. The high parenchyma cell content raises the fines content of non-wood pulp. These elements together with a high hemicellulose content and short fibre length have a strong influence on the drainage properties of non-wood pulp. The portion of hardwood fibre can be replaced by non-wood fibre in fine papers. Non-wood fibre gives a good opacity, high light scattering coefficient and smooth printing surface. Adding long fibre pulps, such as softwood, to non-wood pulp helps to avoid runnability problems in paper machines and facilitates dewatering. Dewatering of non-wood pulp can be improved for instance by removing the portion of fines, by using a suitable cooking method and dried fibre as well as using extended nip presses. The literature part of this thesis presents the most common non-wood fibre sources used in papermaking, the theory of wet pressing and ways to facilitate dewatering. The experimental part investigates wheat straw and its behaviour in wet pressing. The objects of study were the cooking method (alkaline/acidic), fines and silicate content and dried/never dried fibre. Results were compared with common reed fibre. The results indicate that the fines content, the use of dried fibre and the cooking method affect the dewatering properties of non-wood pulp. Common reed has a better fibre composition, and furthermore, better drainage properties than wheat straw. The dewatering properties of fine paper can be predicted for instance with freeness, the water retention value and drainage time when hardwood fibre is replaced by non-wood fibre by approximately 40 %, at the maximum.