DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 5 <-- 5 --> PDF |
UDC: 676.2:582.5 (Salix alba L.) Sum. list CVII (1983), 403 FIZIKALNO-KEMIJSKA SVOJSTVA CELULOZE BIJELE VRBE (Salix alba L.) U ODNOSU NA SVOJSTVA CELULOZE SMJESE NEKIH TVRDIH I MEKIH VRSTA LISTAČA Doc. dr A. SERTIC Šumarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu Simunska cesta br. 25 Prof. dr A. KRSTINIĆ Šumarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu Simunska cesta br. 25 Dr Đ. KOVAĆIĆ Opće udruženje šumarstva, prerade drva i prometa Hrvatske, Zagreb Trg. Mažuranića br. 6 Ž. SEKALEC, dipl. inž. šum. Zagreb, Nalješkovićeva 17 SAŽETAK. U provedenim istraživanjima težište je bilo stavljeno na ispitivanje kvalitete celuloze dobivene od neokorene i okorane sječe dvaju selekcioniranih klonova bijele vrbe u komparaciji s kvalitetom celuloze dobivene iz smjese mekih i tvrdih listača. Izabrani klonovi bijele vrbe posjeduju vrlo visoku fenotipsku stabilnost, dobru produktivnost, podnose plavljenje i podesni za podizanje multiklonskih kultura na staništima u području nizinskih šuma koja su nepodesna-za uzgoj vrijednijih vrsta listača. Na osnovi fizikalnih svojstava celuloze dobivene od selekcioniranih klonova bijele vrbe sulfatnim postupkom u laboratoriju i polu industrijskim načinom može se preporučiti upotreba bijele vrbe kao odličnog materijala za proširenje sirovinske baze u industriji celuloze i papira. Prinos celuloze s obzirom na apsolutno suho drvo dvaju selekcioniranih klonova bijele vrbe u potpunosti zadovoljava, kako u usporedbi s prinosom celuloze pokusnih mješavina sječke, tako i u usporedbi s prinosima celuloze drugih vrsta drveća. 1. UVOD Nakon energetske krize u 1973. god., vidljivo je porastao interes istraživača za područje kemijske prerade drva. To je prvenstveno vidljivo iz broja objavljenih radova, kako kod nas tako i u svijetu, te iz broja održanih znanstvenih skupova u nas i u inozemstvu koji obrađuju ovu problematiku. U znanstvenim krugovima prevladava mišljenje da će drvo u budućnosti biti osnovna sirovina za sintezu mnogih organskih kemikalija. |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 6 <-- 6 --> PDF |
U cilju štednje sirovine nastoje se pronaći takvi tehnološki postupci prerade, koji će koristiti kao sirovinu kako okorano tako i neokorano drvo, te drvo sitnijih dimenzija i granjevinu. Istražuju se također i postupci bijeljenja celuloze, dobivene iz djelomično okorane sirovine. U domeni istraživanja novih tehnoloških postupaka spada i proizvodnja alkohola iz drveta (etanol, metanol). S obzirom na nove mogućnosti kemijske prerade drva, u domeni proizvodnje sirovina, istražuje se problematika proizvodnje biomase u vrlo kratkim ophodnjama (4 — 6 godina). U tu svrhu, kod nas i u svijetu pokazale su se kao najpodesnije meke listače (topole, vrbe, johe), platane, eukaliptusi te brzorastući borovi. Upotreba drveta sitnih dimenzija istražuje se i sa aspekta mehaničke prerade drveta (iverice, panel ploče). U našim istraživanjima težište je bilo stavljeno na ispitivanju kvalitete celuloze iz vrbovog drveta i to laboratorijskim i poluindustrijskim postupcima, u komparaciji sa kvalitetom celuloze dobivene iz smjese nekih mekih i tvrdih listača. Bijela vrba je izabrana kao objekt istraživanja iz više razloga, od kojih ćemo nabrojiti najvažnije. Prirodne sastojine i kulture bijele vrbe zauzimaju u Jugoslaviji površinu od 20.000 ha. Drvo ove vrste se i do sada koristilo, kako u mehaničkoj, tako i u kemijskoj preradi. Prostrane čistine uz naše velike vodotoke, kako na području Hrvatske tako i na području Jugoslavije, daju nam realnu perspektivu značajnog proširenja površina pod ovom vrstom. Ovo tim više postaje realno, jer mi danas u Jugoslaviji raspolažemo značajnim kolekcijama selekcioniranih klonova bijele vrbe, od kojih 11 spada u kategoriju priznatih. Među selekcioniranim klonovima postoje klonovi vrlo visoke fenotipske stabilnosti i dobre produktivnosti, podnose plavljenje, koji će biti podesni za podizanje multiklonskih kultura na takvim staništima na području nizinskih šuma, koja su nepodesna za uzgoj vrednijih vrsta listača. Ovakvih terena samo uz rijeku Savu imamo nekoliko desetaka hiljada hektara. U procesu oplemenjivanja bijele vrbe selekcionirani su i takvi klonovi, koji se odlikuju visokom fenotipskom nestabilnosšću sa specifičnom adaptacionom sposobnošću na optimalne okoline. Neki od ovih klonova posjeduju vrlo visoki produkcijski potencijal, koji ne zaostaje za produktivnim potencijalom najproduktivnijih klonova euroameričkih topola, pa su podesni za proizvodnju biomase u kratkim ophodnjama uz primjenu agrotehničkih mjera. Iz navedenih razloga smatramo, da biološka istraživanja trebaju pratiti istraživanja vezana za industrijsku preradu proizvedene sirovine i obratno, kako bi u danom momentu bili potpuno spremni za veći skok u proizvodnji finalnih industrijskih proizvoda. 2. METODE RADA Provedena su laboratorijska i poluindustrijska istraživanja dobivanja celuloza sulfa tnim postupkom. Izvršena su pokusna kuhanja neokorane i okorane sječke dvaju selekcioniranih klonova bijele vrbe i smjese listača uz 404 |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 7 <-- 7 --> PDF |
različto vrijeme kuhanja. Dobivenim uzorcima celuloze određena su fizikalna svojstva. Laboratorijska isipifcivanja izvršena su u laboratoriju firme Kamyr u Karlstadu, Švedska, a poluindustrijska u Institutu za celulozu i papir u Ljub ljani. 2.1. Laboratorijska ispitivanja Određivanjapropisima: fizikalnih svojstava celuloze izvršena su prema slijedećim Kappa brojViskozitet SCAN-C SCAN-C 1 5 — 16 : 77 : 67 MljevenjeOdređivanje «SRIzrada pokusnih uzoraka celuloze SCAN-C SCAN-C SCAN-C 24 19 26 : 67 : 65 : 76 Fizikalna svojstva (50% relativne vlage, 23» C) Indeks istezanjaIndeks prskanjaIndeks cijepanja SCAN-C SCAN-P SCAN-P SCAN-P 28 : 16 : 24; U 76 76 77 : 73 2.1.1. Opis postupka kuhanja Određena količna sječke preračunata na a. s. drvo, normalno 300 — 350 g, stavljena je u autoklave volumena 2,5 1. Sjecka je parena u toku 5 min, a zatim je dodan lug prethodno zagrijan na 100° C. Sjecka je zagrijana od 100" C — 170° C u toku 60 min. Kuhanje sječke izvršeno je u 6 različitih vremenskih perioda. Poslije kuhanja autoklavi su brzo ohlađeni i zatim je određen sadržaj alkali ja u crnom lugu. Sortiranje celuloze izvršeno je u dva stupnja, a zatim je određen kappa broj i viskozitet. Tablica 1 Uvjeti kuhanja sječke bijele vrbe Zagrijavanje s j eč k e vrijeme min 5 temperatura, «C 110 Kuhanje sječke vrijeme, min 30 45 60 — 75 — 90 — 105 temperatura, °C 170 H i dromul 1 : 3,5 Kemikalije aktivne alkalije, %/ a. s. drvo 22,0 efektivne alkalije,- "/o/a. s. drvo 18,7 sulfiditet, % 30 |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 8 <-- 8 --> PDF |
Is Is « oo *— -3-r- vq to io in rr a ru rt o\ t*- io rt-" o sO 00 t**^ ^ o" ON io io «=a- to m 1 1 1 io, SOÄ oo^ io NOÄ «^ q *H o\ PL °°- "t. **i ^ *H °SL vq o^ Os to r<\ tÄ fo f* ui in in h; ^ i> io io H o\ o o "* o o o ©* ©" ©" © O ©~ f-l O ©" o" rt o *l Q. r- ^r ""L v\ ^ ^i V© ,-o r*^ * Trt r-^ °1 h> ^ °. rtf rn ro *-T fsf o t-» NO ^O IO ON r»-rt O ON PO lO^ OO^ °o ´H ´H ^ °o P, ^t * ro fO IO IO IO IO IO IO io io io io to IO io m ^ t m Spo". »u rt IO O IO IO IO IO IO io io IO o o io io o io o o to r^ OÄ oo^ vc^ io © to »H O fO «N Os rO OO^ \0^ ON TJ^ IO* IO N t> fO ON Tt oC \o" TJ-" rt" NO » ^* ro N (N rt rt rn O ´SS« r^ r- t^ t^ h- t^ t^. t--r- L L ^ oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo u rt oiooiooio © to © io o io OIOOJOOIO fO t vg 1^ ON O rorj- vO h-0\0 rorJ-NOr-ONO a ,—l 1—I *~* rt J4 t i! Vi Vi a c rt rt u d ü rt o TTTTTT 771 m 77TT77 c Ä rt g0 0 M (U 0 e CD cq < o 406 |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 9 <-- 9 --> PDF |
2.1.2. Rezultati određivanja fizikalnih svojstava celuloze Tablica 3. Fizikalna svojstva celuloze dobivene iz okorane bijele vrbe Kondicioniranje: 23« C, 50«/0 relativne vlage Kappa broj: 19,8 Viskozitet, dms/kg: 1188 A A A Stupanj mljevenja, «SR 24,0 25,0 30,0 35,0 36,5 43,0 45,0 Istezanje, KNm/kg 85,9 90,0 102,6 106,0 107,7 110,6 111,8 Istezanje, % 3,3 3,4 4,1 4,3 4,1 4,7 4,8 Indeks prskanja, MN/kg 6,9 6,8 7,1 7,9 8,5 8,0 8,6 Indeks cijepanja, Nm2/kg 7,2 7,2 7,2 7,0 7,1 6,3 6,1 Gustoća, kg/m» 936 917 913 1026 Porozitet, sec / 100 ml 104 270 300 300 Gramatura, g/m2 76,1 67,2 67,9 74,6 Tablica 4 Fizikalna svojstva celuloze dobivene iz neokorsane bijele vrbe Kondicioniranje: 23« C, 50% relativne vlage Kappa broj: 20,5 Viskozitet, dm3/kg: 1132 A A A Stupanj mljevenja, «SR 25,0 25,0 33,5 35,0 40,0 45,0 Istezanje, KNm/kg 60,0 60,0 81,8 85,0 91,0 95,0 Istezanje, % 2,7 2,7 4,0 4,2 4,6 5,1 Indeks prskanja, MN/ko 4,1 4,1 6,5 6,6 7,0 7,2 Indeks cijepanja, Nm2/kg 6,8 6,8 6,5 6,5 6,5 6,5 Gustoća, kg/ms 747 747 852 867 890 913 Porozitet, sec / 100 ml 30 172 270 Gramatura, g/ms 70,5 68,5 69,7 A — interpolirane vrijednosti fizikalnih svojstava na 25, 35 i 45" SR Vrijednosti fizikalnih svojstava celuloze dobivene iz neokorane bijele vrbe prikazane u tablici 4 značajno zaostaju za vrijednostima fizikalnih svojstava celuloze iz uzoraka otkorane bijele vrbe, pa je prema tome za proizvodnju kvalitetne celuloze svakako potrebno prethodno izvršiti otkoravanje sirovine. 2.2. Poluindustrijski postupak kuhanja sulfatne celuloze Sva ispitivanja izvršena su sa kuhačem volumena 150 1, firme Fritz Voltz Sohn, s cirkulacijom i indirektnim grijanjem luga. Prije dodatka luga sjecka je parena u kuhaču 15 — 20 min. na 100 — 105° C. Lug, prethodno zagrijan na 80° C dodan je po završenom parenju i odvajanju kondenzata. Pokusna kuhanja izvršena su dodatkom aktivnih kemikalija 17<»/o Na20 na a. s. drvo. |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 10 <-- 10 --> PDF |
Tablica 5. Pokusno kuhanje sječke bijele vrbe Dijagram kuhanja: zagri j avan j e 90 — 165« C 120 min kuhanje 165« C 60 mrin degazacija i pražnjenje kuhača 30 min Volumen kuhača, 1 150 okorana neokorana Zračno suha sjecka kg 33,8 8,7 Apsolutno suha sjecka, kg 20,5 5,1 Sastav bijelog luga 158,4 g/l NaOH, S = 26,OV„ Dodane aktivne kemikalije kao NaOH na a. s. drvo 5,61 kg´25,6 kg Dodana količina luga: bijeli lug, 1 35,5 crni lug, 1 30 voda, 1 22,5 količina tekuće faze, 1 105 Hddromodul 1:4,1 Količina prebrane celuloze, kg a. s. 13,25 Kappa broj 14,5 Oprana celuloza sortirana je na aparaturi vezanoj u nizu: Johnson, Biffac, centricleaner »Celleco« tip 206. Za ispitivanja je upotrebljena sjecka vrbe u odnosu 80 : 20 okorenog i neokorenog drva, kao i tri mješavine sječke slijedećeg sastava: 1 11 III bukva 47,8 25,0 75,0 grab 7,6 10,9 3,7 hrast 19,1 27,5 9,1 cer i jasen 11.2 16,1 5,4 breza 2,7 3,9 1,3 joha 3,7 5.3 1,8 bijela vrba 7,9 11,3 3,7 8Vo od ukupne količine bukve i hrasta u mješavini predstavljao je pilanski otpadak bukve i hrasta u odnosu 60:40. Sva određivanja izvršena su po slijedećim propisima: Kappa broj SCAN-C 1:59 Mljevenje celuloze u Valley mlinu SCAN-C 25:67 Izrada listova SCAN-C 26:67 Dužina kidan ja i istezanjc SCAN-P 16:65 Prskanje SCAN-P 24:68 Cijepanje SCAN-P 11:64 Zapreminska masa SCAN-P 7:63 |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 11 <-- 11 --> PDF |
2,2.1. Rezultati određivanja fizikalnih svojstava Tablica 6. Fizikalna svojstva celuloze dobivene iz sječke bijele vrbe Kappa broj 14,5 A A Vrijeme mljevenja, min 0 10 20 30 40 50 24 50 Stupanj mljevenosti, "SR 14 20 27 34 42 51 30 51 Dužina kidanja, m 3610 7240 8250 9100 10180 10540 8620 10540 Prskanje faktor 13 41 48 59 64 46 68 Cijepanje faktor 41 89 80 80 85 87 85 87 Istezanje, */o 1, 3,8 4,1 4,4 4,3 4,7 3,9 4,7 Zapreminska masa kp/dm- 0,510 0,702 0,766 0,819 0,853 0,921 0,788 0,921 Fizikalna svojstva celuloze iz mješavine sječke I Tablica 7 Kappa broj 20,5 A A Vrijeme mljevenja, min 0 10 20 30 40 22 38 Stupanj mljevenja, »SR 15 19 28 40 53 30 50 Dužina kidanja, m 2140 4660 6240 7410 7750 6435 7670 Prskanje faktor 11 24 40 51 53 42 52 Cijepanje faktor 43 74 87 86 87 87 86 Rastezanje, /« 2,0 3,0 3,5 4,2 4,3 3,6 4,2 Zapreminska masa, kp´dms 0,460 0,579 0,686 0,753 0,757 0,697 0,756 Fizikalna svojstva celuloze iz mješavine sječke II Tablica 8 Kappa broj 22,4 A A Vrijeme mljevenja, min 0 10 20 30 40 20 38 Stupanj mljevenja, «SR 14 19 29 41 52 29 50 Dužina kidanja, m 2130 5020 6450 7610 8210 6450 8100 Prskanje faktor 11 29 43 52 54 43 53 Cijepanje faktor , 44 81 93 90 84 93 85 Rastezanje, Vo 2,0 3,0 4,0 4,4 4,2 4,0 4,3 Zapreminska masa, kp/dm» 0,469 0,605 0,691 0,729 0,773 0,691 0,765 Fizikalna svojstva celuloze iz mješavine sječke III Tablica 9 Kappa broj 20,1 A A Vrijeme mljevenja, min 0 10 20 30 40 20 36 Stupanj mljevenja, oSR 14 20 30 41 56 30 50 Dužina kidanja, m 2200 4810 6750 7710 8540 6750 8210 Prskanje faktor 10 28 42 52 57 42 55 Cijepanje faktor 49 78 91 97 84 91 89 Rastezanje, Vo 2,0 3,0 4,0 4,3 4,6 4,0 4,4 Zapreminska masa kp/d ms 0,459 0,592 0,679 0,732 0,784 0,679 0,763 A — interpolirane vrijednosti fizikalnih svojstava na 30 i 50 "SR 409 |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 12 <-- 12 --> PDF |
Fizikalna svojstva celuloze dobivene iz sjeoke bijele vrbe poluindustrijskim sulfatnim postupkom kuhanja pokazuju potpuno zadovoljavajuće vrijednosti (tablica 6). Fizikalna svojstva celuloze dobivene istim postupkom, ali iz mješavine sjcčke bukovine od 25—75%», bijele vrbe 3,7—ll,3°/o i još 6 vrsta drva u tri varijante miješanja, pokazuju niže vrijednosti (aproksimirane na stupanj mljevenja 30 i 50 nSR) u odnosu na svojstva celuloze iz čiste bijele vrbe. Međutim, i vrijednosti fizikalnih svojstava iz ispitivanih mješavina listača zadovoljavaju tehničku primjenu (tablice 7, 8 i 9). Izabrani odnosi sjeöke u mješavinama pokazuju široku mogućnost kombinacija pojedinih vrsta drva, a s tim u vezi i mogućnost učešća bijele vrbe u mnogo većem postotku u mješavini listača od ispitivanih omjera. Na taj način mogao bi potpunije biti korišten potencijal sirovinske baze, a sam tehnološki postupak može imati svoje ekonomsko opravdanje. 3. ZAKLJUČCI 1. Po svojim fizikalnim svojstvima celuloza dobivena od selekcioniranih klonova bijele vrbe sulfatnim postupkom u laboratoriju i poluindustrijskim načinom u potpunosti zadovoljava sve tehnološke uvjete u industriji celuloze i papira. 2. Iako prisutnost kore povećava utrošak aktivnih kemikalija i utječe na prinos celuloze, fizikalna svojstva dobivene celuloze nisu bitno smanjena pri korištenju 20% neokorene sirovine. 3. Prinos celuloze preračunat na a.s. drvo od dvaju selekcioniranih klonova bijele vrbe u potpunosti zadovoljava kako u usporedbi s rezultatima pokusnih mješavina sječke tako i u usporedbi s prinosima drugih vrsta drveća. 4. Iz rezultata provedenih istraživanja možemo preporučiti upotrebu bijele vrbe kao odličnog materijala za proširenje sirovinske baze u industriji celuloze i papira. LITERATURA 1. V. Farkašova, J. Farkaš, J. Gaidoš: Przerob drewena Hsciatego na bielona mase celulozowa siarczanowa. Przegled Papierniczy 4 (1978), 135—142. 2. J. L. K e a v s : Full-three chips for kraft yield, quality and economics, Pulp and Paper Canada 75, 9 (1974), 43—47. 3. A. Krstinić i M. Vidaković: Dostignuća na oplemenjivanju stablastih vrba u Jugoslaviji. »Topola« 133—134 (1982), 1—12. 4. L. N.Powell, J.D. Shoemaker, R. L a z a r, R.G. Barker: Whole-tree chips as a source of papermaking fiber, TAPPI 58, 7 (1975), 150—155. 5. A. Wawer : Bark in harwood chips-effect of mill operations, Pulp & Paper Canada 76, 7 (1975), 51—54. 6. M. Weite, R. Patt : Untersuchungen über die Verwendung einheimischer Laubhölzer zur Zellestoffhersstellung II. Der Aufschluss von Birke, Buche, Eiche und Pappel mit und ohne Rinde nach dem Sulfat verfahren. Das Papier 32, 3 (1978), 101—107. 7. A. Wiede r mann : Kraft pulping of several unberked european harwvoods TAPPI 55, 8 (1972), 1209—1211. |
ŠUMARSKI LIST 9-10/1983 str. 13 <-- 13 --> PDF |
Physical-chemical Properties of Pulpwood of White Willow (Salaix alba L.) in Relation to the Properties to the Pulpwood Mixture of Some Other Hard kind Soft Broadleaved Trees. Summary The celluloses obtained from the unbarket and debarket white willow as well as from the soft and harwood mixtures have been investigated and physical- chemical properties compared. The eximaned samples have been selected as the best examples exhibiting very high phenotype stability and very good productivity. The are also resistant to the flood and suitable for the growing of multiclone culture at the site of plane forest which are unsuitable for growing of valuable kinds of woods. Laboratory experiments were performed at the Kamyr Aktiebolag, Karlstad, Sweden and pilot experiments at the Institute of cellulose and paper, Ljubljana, Yugoslavia. Physical-chemical properties of cellulose indicate that the white willow can bo used as an excellent material in the production of cellulose and paper. Cellulose yield in the described procedure is the same, if not better, as that using other kinds of woods. NOVI PROIZVODI IZ CELULOZE DRVETA (p) Velike površine šuima, pa i dobrih šuma, same po sebi ne predstavljaju n´ikaik´ovo bogatstvo. Ne, nego pravo bogatstvo te šume za jedinu zemlju predstavljaju samo cijeloisti tj. ako drvo izlazi na tržište u obliku konačnih proizvoda. Među ostalim o tome nam pruža dokaz i Švedska, koja je odlučno krenula putem upotrebe u njegovim konačnim proizvodima. Ovakovo puno iskorišćivainje sirovine drva omogućeno je na osnovu rada u vlastitim državnim pokusnim zavodima kao i u pokusnim zavodima švedske industrije celuloze. Rad u ovim zavodima omogućio je osiguranje krme stoci u slabim godinama 1940. i 1941, kada je drvno krmivo zamijenilo krmivo livada i polja, tim radom omogućeno je, da se velik dio zemnog ulja zamijeni siulfitnim špiritusoim drva, ovaj rad osigurao je proizvodnju eksplozivnih sredstava, itd. (ŠUMARSKI LIST, 1944, str. 32.) |