Sellun valmistus koulussa

Sellun valmistus aloitettiin kuorimalla ja sitten hakettamalla puu, tässä tapauksessa leppä (jos oikein muistan). Haketuksen jälkeen hake seulottiin, niin että sitä saatiin noin puolitoista kiloa keittoon kelpaavaa jaetta. Haketuksen jälkeen valmistimme keittokemikaalit, kyseinen paperi kuitenkin hävisi enkä muista enää miten. Joka tapauksessa siinä käytettiin mm. NaOH. Sen jälkeen sellua keitettiin haluttuun pisteeseen asti, joka meidän tapauksessamme oli ilmeisesti hieman liian pitkään, sellun veden läpäisevyys nimittäin hieman kärsi, jonka huomasimme myöhemmin arkkeja tehdessämme.

Haketus

Haketuksen tarkoituksena on nimensä mukaisesti hakettaa puu sopivan kokoiseksi palaksi, jotta keittokemikaalit imeytyvät siihen optimaalisesti. En muista haluttua palakokoa, mutta saimme sitä noin puolitoista kiloa. Ensin kuorimme puun huolellisesti kuorimaraudalla, välttääksemme ylimääräiset värjäymät. Sitten katkoimme pöllit noin puolen metrin paloiksi etteivät ne jää jumiin hakun nieluun. Hakkeen seuloimme tasoseulalla, josta otimme haluamamme koon talteen, sekä vielä käsin etsimme ämpäristä oikean kokoisia paloja saadaksemme haketta riittävästi.

Keitto

Haketuksen ja seulonnan jälkeen teimme excel-taulukon valmiiseen josta näimme tarvitsemamme määrän keittokemikaaleja  lämpötilat ja paineet joiden perusteella taulukkoon piirtyi käyrä, josta näimme koska olimme noin halutussa kappaluvussa. Aluksi keitin laitettiin valmiuteen, lisättiin lipeä, sekä hake, jonka jälkeen tarkkailimme keittimen lämpötilaa ja painetta tasaisin väliajoin ja merkitsimme tulokset taulukkoon. Halutun keiton saavutettuamme, puin päälleni suojavarusteet ja avasin keittimen, otin massan ja lipeän talteen sekä pesin keittimen kaatamalla sinne vettä ja kierrättämällä sitä putkien läpi.

Massan pesu ja hajotus pystyhajottajassa

Saadun massan pesimme laittamalla sitä "sukkaan" ja puristamalla sieltä lipeän pois, sekä valuttamalla siihen vettä. Seuloimme myös massan jonka jälkeen hyväksytty massa laimennettiin 20 litraksi(sakeus 1,75%). Sen jälkeen säiliöstä otettiin puolen litran eriä, joista tehtiin arkkimuotissa massakakkuja. Kakut kuivattiin ja punnittiin. Tästä laskimme priimamassasaannon, joka oli 142,99 grammaa.

Kuva 1. Saantolaskut

Massan jauhatus hollanterissa

Sitten massa laitettiin hollanteriin ja jauhettiin noin 30 SR asteeseen, tosin ilmeisesti koska keitto (tai jauhatus) meni liian pitkäksi, pääsimme lukuun 40 SR. Tämä määritettiin SR-laitteessa.

Arkkien valmistus

Hollanteri tyhjennettiin saaviin, ja massasta valmistettiin puristamalla vettä pois 16 kappaletta arkkeja, joista teimme määrityksiä. Ensin puoli kuivaimeen laskettiin vettä, sen jälkeen lisättiin massa ja sekoitettiin. Vesi laskettiin pois verkon lävitse, johon massa jäi muodostaen arkin. Saadun arkin molemmin puolin laitettiin imukartongit ja päälle paino. Annettiin olla noin mínuutti, jonka jälkeen saatu arkki jätettiin kuivumaan.

Massan kappaluku

Massan valmistuksessa on tärkeää saada tietää kuinka paljon massaan on jäänyt ligniiniä, tämä voidaan selvittää KAPPA-luvulla.

Reagenssit:

• Kaliumpermanganaatti pa 20 mmol/l
• Natriumtiosulfaatti pa 0,2 mol/l
• Kaliumjodidi pa 1,0 mol/l
• Rikkihappo pa 2,0 mol/l
• Tärkkelysliuos 0,2%
• Massanäyte

Laitteet ja välineet

• Lämpöhaude 25 +/-2 astetta celsiusta
• 50ml byretti
• 600 ml ja 250 ml dekantterit
• magneettisekoitin ja namu

KAPPA-luvun määritys

Aluksi määritin näytteen KAPin (t) IR-kuivaimella. Tulokseksi sain 90,7%. (tätä ennen se oli jauhettu hienoksi) Sitten punnitsin näytettä kolmeen kokeeseen 0,997 g, 1,035 g sekä 0,939 g. Laitoin näytteen isompaan dekkaaan ja lisäsin 350 ml vettä. Siirsin näytteen sekoittajalle ja odotin että se oli hajonnut. Sekoitin 50 ml kaliumpermanganaattia ja 50 ml rikkihappoa. Seos sekoitettiin näytteeseen ja käynnistettiin kello. Happoasta huuhdottiin 50 ml vettä ja lisättiin näytteeseen, jonka lopputilaavuudeksi tuli 500 ml. 10 minuutin jälkeen lisättiin 10 millilitraa kaliumjodidia, jolloin seos muuttui rusehtavaksi vapautuvan jodin vuoksi. Titrattiin natriumtiosulfaatilla kellertävään sävyyn, ja lisättiin 5 ml tärkkelysliuosta, jolloin seos muuttui tumman siniseksi. Seos titrattiin värittömäksi. Näytteen tiosulfaatin kulutus (c) oli näytteellä yksi 6,6 ml, näytteellä kaksi 5,5, ml ja näytteellä kolme 7,6 ml. Sen jälkeen tehtiin nollanäytemääritys ilman massaa ja sen tiosulfaatin kulutus (b) oli 24 ml.

Tulokset

 

Tulokset laskettiin  selvittämällä ensimmäiseksi täysin kuivan näytteen massa. Massa 1 oli 0,904 grammaa, massa 2 0,939 grammaa ja massa 3 0,852 grammaa. Kuivamassan laskemisen jälkeen  laskettiin reaktiossa kuluvan permanganaatin määrä (a). A1 oli 34,6 ml, a2 37 ml ja a3 32,8 ml. KAPPA-luku laskettiin kertomalla a ja alempana olevasta taulukosta a:n perusteella saatu kerroin d keskenään ja jakamalla se näytteen kuivamassalla.

KAPPA-lukuni olivat 40,41 ja 41,55 ja 40,10

Jäännösligniinin määrä oli papereitteni mukaan noin 5 prosenttia, en kuitenkaan löytänyt miten olin sen laskenut.

Arkkien fysikaaliset ominaisuudet ja niiden määritykset

Neliömassa

Aivan aluksi määritin arkkieni keskimääräisen neliömassan, joka oli 84,18 g/neliö. Tämän sain jakamalla arkkieni ka-massan niiden pinta-alalla. Neliömassa vaikuttaa huomattavasti lähes kaikkiin paperin ominaisuuksiin. Mitä suurempi neliömassa, sitä suurempi paksuus, jäykkyys, lujuus ja opasiteetti. 

Puhkaisulujuus

Puhkaisulujuus määritetään koneella, joka ilmanpaineen avulla puhkaisee arkin. Arkki puhkaistaan useasta kohtaa ja tästä lasketaan keskiarvo. Oma tulokseniu oli 81,4 kPa (saattaa olla syksyllä määrittämäni paperin luku) Tästä voimme laskea puhkaisuindeksin x=p/w, jossa p=puhkaisu ja w=neliömassa, eli 81,4kPa/84,18kg/m2=0,97 kPam2/g

ISO-vaaleus ja opasiteetti

ISO-vaaleus määritettiin vaaleusmittarilla, ja otettiin molemmilta puolin. Toisen puolen vaaleus oli 78,55% ja toisen 78,42%. Täysin musta arkki olisi 0% ja täysin valkoinen 100%. Opasiteetti eli valonläpäisemättömyys määritettiin myös. Arkkini olivat sangen läpinäkymättömiä ja opasiteetti oli 92,96 %.

Paksuus, tiheys ja bulkki

Paksuus mitattiin paksuusmittarilla, kahden leuan väliin laitettiin arkki ja se mittasi paksuuden. Ylempi laskeutui arkin päälle. Mittasin paksuuden neljä kertaa neljästä eri arkista, eli yhteensä kuusitoista kertaa. Keskiarvo oli 123µm.

Tiheys määritettiin jakamalla neliömassa paksuudella ja kertomalla tuhannella. Tulokseni oli 684,42 kg/kuutio

Bulkki on tiheyden käänteisluku kerrottuna tuhannella, eli minun tapauksessani 1/684,42kg/kuuti kertaa tuhat josta tulee noin 1,46. 

Vetolujuus, venymä ja murtotyö

Nämä määritettiin lujuusmasiinalla, joka tulosti kauniisti tulokset kuitille. Ensin arkeista tehtiin muistaakseni 1,5cm x 10cm suikaleita, jotka laitettiin laitteen leukojen alle, ja se veti niitä kunnes ne murtuivat. Vetolujuudeksi sain 8,325 kN/m eli siihen tarvitaan noin kahdeksan kiloNewtonin voima, että metri sitä saadaan vetämällä murrettua. Vetoindeksin saamme tästä laskemalla y= 1000* x/w, jossa Y=vetoindeksi, x vetolujuus ja w neliömassa, eli 1000*(8,325 kN/m/ 84,18kg/m2)=98,90 Nm/g . Venymäksi sain 1,99%. Venymällä tarkoitetaan kuinka paljon se venyy pituudestaan ennen murtumista. Murtotyöksi tuli 110,2 J/m2, josta voimme laskea murtotyöindeksiksi w=(murtotyö/neliömassa)*1000=(110,2J/m2/84,18kg/m2)*1000=1309,10J/kg

Repäisylujuus

Repäisylujuudella tarkoitetaan sitä, kuinka suuri työ tarvitaan, että paperiin saadaan tietyn mittainen repeämä. Nämä tulokset ovat ilmeisesti hävinneet muuton yhteydessä, mutta työ suoritettiin tekemällä tietyn kokoisia arkkeja, laittamalla niitä viisi kerrallaan repäisylaitteeseen, tekemällä alkurepäisy ja päästämällä paino vapaaksi. Sitten luettiin tulos näytöltä. Toistettiin neljä kertaa. Repäisyindeksi laskettaisiin tästä luvusta kaavalla x=a/w, jossa x=repäisyindeksi, a=repäisylujuus ja w=neliömassa