<p>Detta examensarbete genomfördes från begäran av två företag, Pöyry Sweden AB, Karlstad och Kiram AB. Arbetet var uppdelat i två delar, en litteraturstudie samt en experimentell del. I litteraturstudien kartlades olika processer för framställning av dissolvingmassa och olika processer för beredning av viskosfiber. Utöver det sammanställdes även några av de ledande aktörerna av joniska vätskor samt applikationer för cellulosabaserade produkter. Fokus genom hela arbetet har legat på svavelfria processer som t.ex. användandet av joniska vätskor för upplösning av cellulosa. I den experimentella delen undersöktes det om man via en förhydrolys följt av ett soda-AQ kok, en svavelfri process, kunde producera dissolvingmassa. Utöver produktion av dissolvingmassa undersöktes också filtratet som drogs av efter förhydrolysen.</p><p>Under den experimentella delen varierades olika parametrar för att se hur det påverkade kvaliteten av massan. De parametrar som varierades vid förhydrolysförsöken var tid och antrakinon (AQ), för soda-AQ koket varierades tid, AQ och effektiv alkali (EA) halt. För ett förhydrolysförsök varierades även vätske/vedförhållandet. Vilka betingelser som skulle användas samt de mål som skulle uppnås fick man fram under litteraturstudien.</p><p>För att nå målet med ett utbyte på ca 85 % efter förhydrolysen krävdes en temperatur på 160°C och tid på 1 timme för en förhydrolys med enbart vatten. Hypotesen om att en AQ tillsats redan vid förhydrolysen skulle sänka utbytet visades inte stämma, man fick då istället ett ökat utbyte. Målet för massorna efter soda-AQ koket var ett utbyte på ca 40 %, ett kappatal runt 30 och en viskositet > 1000 ml/g. Utförde man en förhydrolys som beskrivits ovan följt av ett soda-AQ kok med dessa betingelser: temperatur 160°C, tid ≥ 2 h, EA sats > 21 % och en AQ halt ≥ 1 kg/ton, fick man en dissolvingmassa som uppfyllde kraven.</p><p>Kolhydratanalysen på filtratet visade att mestadels glukomannan brutits ner och lösts ut under förhydrolysen. Däremot skedde det ingen nedbrytning av cellulosa. Utförde man förhydrolysen på ett sådant sätt som beskrivits ovan bröt man ner en hemicellulosa mängd på ca 72 kg/ton flis. Det får ses som en ganska rejäl mängd eftersom man enbart använder vatten under förhydrolysen.</p> / <p>This project was carried out on a request from two companies, Pöyry Sweden AB, Karlstad and Kiram AB. The work was divided in two parts, one literature study and one experimental part. In the literature study different processes for production of dissolving pulp and different processes for viscose preparation were identified. Besides that, some of the lending companies of ionic liquids and some applications of cellulose based products were compiled. The main focus throughout this work has been on processes without sulfur, for an example the use of ionic liquids for dissolving cellulose. In the experimental part, dissolving pulp production by a prehydrolysis followed by a soda-AQ cooking was investigated. The filtrate gained from the prehydrolysis was also examined.</p><p>In the dissolving pulp production different parameters for the prehydrolysis and cooking stage were alternated. For the prehydrolysis the following parameters were varied: time and concentration of anthraquinone and for the cooking stage the parameters time, EA and concentration of anthraquinone. In one experiment the liquid to wood ratio was varied. The conditions that would be used and the target of the experimental work were received from the literature study.</p><p>To reach the target yield of approximately 85 % after an prehydrolysis, with water, the following conditions were required, a temperature of 160°C and a time of 1 hour. The hypothesis that an AQ additive, already in the prehydrolysis, should lowered the yield proved to be wrong. The target for the dissolving pulps after a soda-AQ cooking were a yield of ~ 40 %, a kappa number around 30 and finally a viscosity > 1000 ml/g. A soda-AQ cooking with these conditions: temperature 160°C, time ≥ 2 h, EA > 21 % and an AQ conc. ≥ 1 kg/ton, after a prehydrolysis, mentioned above, resulted in a pulp which achieved the targets.</p><p>The carbohydrate analysis on the filtrate showed that mostly glucomannan was settled out during the prehydrolysis. It also showed that no cellulose was settled out. A result after a prehydrolysis like the one mentioned above was that the amount of hemicellulose was reduced with ~ 72 kg/ton wood.</p>

Detta examensarbete genomfördes från begäran av två företag, Pöyry Sweden AB, Karlstad och Kiram AB. Arbetet var uppdelat i två delar, en litteraturstudie samt en experimentell del. I litteraturstudien kartlades olika processer för framställning av dissolvingmassa och olika processer för beredning av viskosfiber. Utöver det sammanställdes även några av de ledande aktörerna av joniska vätskor samt applikationer för cellulosabaserade produkter. Fokus genom hela arbetet har legat på svavelfria processer som t.ex. användandet av joniska vätskor för upplösning av cellulosa. I den experimentella delen undersöktes det om man via en förhydrolys följt av ett soda-AQ kok, en svavelfri process, kunde producera dissolvingmassa. Utöver produktion av dissolvingmassa undersöktes också filtratet som drogs av efter förhydrolysen. Under den experimentella delen varierades olika parametrar för att se hur det påverkade kvaliteten av massan. De parametrar som varierades vid förhydrolysförsöken var tid och antrakinon (AQ), för soda-AQ koket varierades tid, AQ och effektiv alkali (EA) halt. För ett förhydrolysförsök varierades även vätske/vedförhållandet. Vilka betingelser som skulle användas samt de mål som skulle uppnås fick man fram under litteraturstudien. För att nå målet med ett utbyte på ca 85 % efter förhydrolysen krävdes en temperatur på 160°C och tid på 1 timme för en förhydrolys med enbart vatten. Hypotesen om att en AQ tillsats redan vid förhydrolysen skulle sänka utbytet visades inte stämma, man fick då istället ett ökat utbyte. Målet för massorna efter soda-AQ koket var ett utbyte på ca 40 %, ett kappatal runt 30 och en viskositet &gt; 1000 ml/g. Utförde man en förhydrolys som beskrivits ovan följt av ett soda-AQ kok med dessa betingelser: temperatur 160°C, tid ≥ 2 h, EA sats &gt; 21 % och en AQ halt ≥ 1 kg/ton, fick man en dissolvingmassa som uppfyllde kraven. Kolhydratanalysen på filtratet visade att mestadels glukomannan brutits ner och lösts ut under förhydrolysen. Däremot skedde det ingen nedbrytning av cellulosa. Utförde man förhydrolysen på ett sådant sätt som beskrivits ovan bröt man ner en hemicellulosa mängd på ca 72 kg/ton flis. Det får ses som en ganska rejäl mängd eftersom man enbart använder vatten under förhydrolysen. / This project was carried out on a request from two companies, Pöyry Sweden AB, Karlstad and Kiram AB. The work was divided in two parts, one literature study and one experimental part. In the literature study different processes for production of dissolving pulp and different processes for viscose preparation were identified. Besides that, some of the lending companies of ionic liquids and some applications of cellulose based products were compiled. The main focus throughout this work has been on processes without sulfur, for an example the use of ionic liquids for dissolving cellulose. In the experimental part, dissolving pulp production by a prehydrolysis followed by a soda-AQ cooking was investigated. The filtrate gained from the prehydrolysis was also examined. In the dissolving pulp production different parameters for the prehydrolysis and cooking stage were alternated. For the prehydrolysis the following parameters were varied: time and concentration of anthraquinone and for the cooking stage the parameters time, EA and concentration of anthraquinone. In one experiment the liquid to wood ratio was varied. The conditions that would be used and the target of the experimental work were received from the literature study. To reach the target yield of approximately 85 % after an prehydrolysis, with water, the following conditions were required, a temperature of 160°C and a time of 1 hour. The hypothesis that an AQ additive, already in the prehydrolysis, should lowered the yield proved to be wrong. The target for the dissolving pulps after a soda-AQ cooking were a yield of ~ 40 %, a kappa number around 30 and finally a viscosity &gt; 1000 ml/g. A soda-AQ cooking with these conditions: temperature 160°C, time ≥ 2 h, EA &gt; 21 % and an AQ conc. ≥ 1 kg/ton, after a prehydrolysis, mentioned above, resulted in a pulp which achieved the targets. The carbohydrate analysis on the filtrate showed that mostly glucomannan was settled out during the prehydrolysis. It also showed that no cellulose was settled out. A result after a prehydrolysis like the one mentioned above was that the amount of hemicellulose was reduced with ~ 72 kg/ton wood.

Den förbättrade livsstilen hos människor har stimulerat en ökad efterfrågan på textilier, inklusive användningen av dissolvingmassa. Dissolvingmassa med hög renhet av cellulosainnehåll och unika egenskaper har varit ett attraktivt material inom textilindustrin. Eukalyptusved har i stor utsträckning använts för produktion av dissolvingmassa, särskilt i Indonesien och Brasilien. Eukalyptusved erbjuder flera fördelar såsom högt cellulosainnehåll och snabb tillväxt, vilket gör den till ett idealiskt råmaterial. I den här studien valdes två olika densiteter för eukalyptus, nämligen låg och hög flisbasdensitet, för dissolvingmassanprocessen. En fördjupad kunskap och förståelse av delignifieringsprocessen vid kokning av eukalyptus med dessa två olika densiteter kan användas för att förbättra kokningsegenskaperna, inklusive massautbyte och kvalitet.  Huvudsyftet med denna avhandlingen var att undersöka effekten av flisbasdensiteten hos eukalyptus i dissolvingmassaprocessen. Metoden för dissolvingmassaprocessen följde APRIL företagets process standard. Förhydrolystemperaturen ställdes in på 110°C till 165 °C med en ökning på 2 °C/min, neutraliseringstemperaturen ställdes in på 150 oC och den milda koktemperaturen på 155 oC, medan koncentrationen av kokkemikalien (effektiv alkali 20% och sulfiditet 30%) hölls konstant men H-faktormålen varierades. De fysiska och kemiska egenskaperna hos eukalyptus analyserades och medan den oblekta massan som producerades analyserades vidare för siktat massautbyte, lignininnehåll, pentosan, viskositet och ljusstyrka. Dessutom undersöktes fibermorfologin med SEM och ligninstrukturen undersöktes med 2D-NMR. Resultaten visar att den höga basdensiteten uppvisade överlägsna egenskaper och är en idealisk råvara vid tillverkning av dissolvingmassa. Resultaten av lägre pentosanhalt, associerad med en minskad mängd hemicellulos och en högre S/G-förhållanden, visade sig vara gynnsamma i dissolvingmassaprocessen. Vidare ledde en högre basdensitet hos träflisorna, vilket resulterar i en ökad mängd siktad massautbyte och minskad specifik vedförbrukning, vilket medför betydande positiva ekonomiska effekter och kan även minska logistikkostnaderna. Av den anledningen har eukalyptusträd av hög basdensitet en god potential för framtida utveckling och för storskaliga odlingar. / The improvement in people’s fashion lifestyle has stimulated an increase in textile demand, including the use of dissolving pulp. Dissolving pulp with high purity of cellulose content and unique properties has been an attractive material in the textile industry. Eucalyptus wood has been broadly used in dissolving pulp production, especially in Indonesia and Brazil. Eucalyptus wood offers several advantages such as high cellulose content and rapid growth that make it an ideal raw material. In this study, eucalyptus with low and high basic density, were selected in the dissolving pulp process. Better knowledge and understanding of the cooking delignification process of two different densities of eucalyptus could be used to achieve excellent cooking performance such as pulp yield and quality. The main objective of this thesis was to investigate the impact of chips basic density of eucalyptus in the dissolving pulp process. The dissolving pulp process method followed the APRIL company process standard. The prehydrolysis temperature was set at 110 oC to 165 oC with ramping 2 oC/min, neutralization temperature was set at 150 oC and the mild cooking temperature at 155 oC, while the cooking chemical concentration effective alkali 20% and sulfidity 30% were kept constant but the H-Factor targets were varied. The physical and chemical properties of eucalyptus were analyzed and the unbleached pulp produced was then analyzed for screened pulp yield, lignin content, pentosan, viscosity, and brightness. Furthermore, the fiber morphology was investigated with SEM and the lignin structure was investigated with 2D-NMR. The findings indicate that the high basic density eucalyptus wood exhibited superior behaviors and demonstrated ideal raw material in dissolving pulp production. The results of lower pentosan levels attributed to lower hemicellulose content, and higher S/G ratio were favorable in the dissolving pulp process. Moreover, the higher basic density of the wood chips resulting in higher screened pulp yield and achieved lower specific wood consumption have a huge positive economy. Additionally, it can lower the logistics cost. Hence, high basic density eucalyptus wood has good potential for future development and larger plantations.