A large part of the world paper manufacturing consists of production of corrugated board components, kraftliner and fluting, that are used in many different types of corrugated boxes. Because these boxes are stored and transported, they are often subjected to changes in relative humidity. These changes together with mechanical loads will increase the deformation of the boxes compared to the case where the same loads are applied in a static environment. This enlarged creep due to the changes in relative humidity is called mechano-sorptive or accelerated creep. Mechano-sorptive creep forces producers to use high safety factors when designing boxes, and therefore, this is one of the key properties of kraftliner boards.   Different strategies to decrease mechano-sorptive creep, and to simultaneously gain more knowledge about the causes for this phenomenon in paper, are the aim of this work. Derivatised and underivatised black liquor lignins, a by-product produced in pulp mills in large quantities, have been used together with biomimetic methods, to modify the properties of kraftliner pulp. Furthermore, the properties of kraftliner pulp have been compared to other pulps in order to evaluate the influence of fibre morphological factors, such as fibre width and shape factor, on the mechano-sorptive creep. In addition the influence of the chemical composition of the kraftliner pulp has been evaluated both by means of treating a kraftliner pulp with chlorite and xylanase and by producing pulps with different chemical composition.   By using lignin and biomimetic methods, to create radical coupling reactions, it has been shown that it is possible to increase the wet strength of kraftliner pulp sheets. This method of treating the pulp showed, however, no significant effects on the mechano-sorptive creep. The addition of an apolar suberin-like lignin derivative, which has been shown to be possible to produce from natural resources, did show a positive effect on mechano-sorptive creep properties, but at the expense of stiffness properties in constant climate. Different pulps were compared with a kraftliner pulp and it was observed that the ratio between tensile stiffness and hygroexpansion can be used to estimate the mechano-sorptive creep properties. The hardwood kraft pulps investigated had lower hygroexpansion, probably due to more slender and straighter fibres, and higher tensile stiffness, probably due to lower lignin content. As the lignin content was varied by different methods in kraft pulps, it was observed that increased lignin content gives an increased hygroexpansion and decreased tensile stiffness as well as an increased mechano-sorptive creep. There were also indications of increased mechano-sorptive creep due to higher xylan content. / En stor del av världens papperstillverkning utgörs av produktion av wellpappkomponenter, kraftliner och fluting, som används i en uppsjö av olika wellpapplådor. När dessa lådor lagras och transporteras utsätts de ofta för förändringar i relativa luftfuktigheten. Dessa förändringar tillsammans med mekanisk belastning ökar lådornas deformation jämfört med om samma belastning skulle ha applicerats vid ett statiskt klimat. Denna förhöjda krypning på grund av förändringarna i relativ luftfuktighet kallas mekanosorptiv- eller accelererad krypning. Mekanosorptiv krypning tvingar producenterna att ha höga säkerhetsmarginaler vid dimensioneringar av lådor och är därför en av nyckelegenskaperna för kraftliner.   Olika strategier för att minska denna effekt, och på samma gång erövra mer kunskap om orsakerna till detta fenomen, har varit syftet med arbetet. Derivatiserade och oderivatiserade svartlutslignin, en biprodukt möjlig att få ut i stora kvantiteter från massabruk, har används tillsammans med biomimetriska metoder, för att modifiera kraftlinermassas egenskaper. Dessutom har kraftlinermassans egenskaper jämförts med andra massors egenskaper för att utvärdera inverkan av fibermorfologiska faktorer, såsom fiberbredd och fibreform på det mekanosorptiva krypet. Också inverkan av den kemiska sammansättningen av kraftliner massan har undersökts både genom behandling med klorit och xylanas och genom att producera massor med olika kemiska sammansättningar.   Genom att använda lignin och biomimetriska metoder för att skapa radikal-kopplingsreaktioner har det visats på möjligheten att öka våtstyrkan i massa-ark. Det här sättet att behandla massa visade dessvärre inga signifikanta effekter på det mekanosorptiva krypet. Tillsatts av ett apolärt suberin-liknande ligninderivat, som visats möjligt att producera ur naturliga råmaterial, visade en positiv effekt på det mekanosorptiva krypegenskaperna även om det var på bekostnad av styvheten vid konstant klimat. Olika massor jämfördes med en kraftlinermassa och det observerades att relationen mellan dragstyvhet och hygroexpansion kan användas för att uppskatta de mekanosorptiva krypegenskaperna. Lövvedssulfatmassorna som undersöktes hade lägre hygroexpansion, antagligen beroende på smalare och rakare fibrer, och högre dragstyvhet, troligen beroende på en lägre ligninhalt. När ligninhalten varierades i sulfatmassor med olika metoder observerades att ökad ligninhalt ger en ökad hygroexpansion och minskad dragstyvhet liksom en ökad mekanosorptiv krypning. Dessutom fanns indikationer på en ökad mekanosorptiv krypning till följd av högre xylaninnehåll. / QC 20100629

In this thesis, the focus has been on micro-mechanical mechanisms in polymer-based materials and structures. The first part of the thesis treats length-scale effects on polymer materials. Experiments have showed that the smaller the specimen, the stronger is the material. The length-scale effect was examined experimentally in two different polymers materials, polystyrene and epoxy. First micro-indentations to various depths were made on polystyrene. The experiments showed that length-scale effects in inelastic deformations exist in polystyrene. It was also possible to show a connection between the experimental findings and the molecular length. The second experimental study was performed on glass-sphere filled epoxy, where the damage development for tensile loading was investigated. It could be showed that the debond stresses increased with decreasing sphere diameter. The debonding grew along the interface and eventually these cracks kinked out into the matrix. It was found that the length to diameter ratio of the matrix cracks increased with increasing diameter. The experimental findings may be explained by a length-scale effect in the yield process which depends on the strain gradients. The second part of the thesis treats mechano-sorptive creep in paper, i.e. the acceleration of creep by moisture content changes. Paper can be seen as a polymer based composite that consists of a network of wood fibres, which in its turn are natural polymer composites. A simplified network model for mechano-sorptive creep has been developed. It is assumed that the anisotropic hygroexpansion of the fibres leads to large stresses at the fibre-fibre bonds when the moisture content changes. The resulting stress state will accelerate creep if the fibre material obeys a constitutive law that is non-linear in stress. Fibre kinks are included in order to capture experimental observations of larger mechano-sorptive creep effects in compression than in tension. Furthermore, moisture dependent material parameters and anisotropy are taken into account. Theoretical predictions based on the developed model are compared to experimental results for anisotropic paper both under tensile and compressive loading at varying moisture content. The important features in the experiments are captured by the model. Different kinds of drying conditions have also been examined. / QC 20100910

<p>Ved består huvudsakligen av tre typer av polymerer, cellulosa, hemicellulosa och lignin. Lignin bildas i naturen genom enzymatiskt initierad oxidativ koppling av tre olika typer av fenylpropan-enheter. Dessa bygger genom olika kol-kol- och kol-syre-bindningar upp en amorf tredimensionell polymer. När kemisk massa tillverkas bryts lignin ner och löses ut i kokluten. Luten innehåller de förbrukade kokkemikalierna och bränns generellt i en sodapanna för att regenerera kemikalierna och producera ånga. Sodapannan är emellertid dyr. Därför har den blivit produktionsbegränsande på många massabruk. Att avlägsna en del av ligninet från avluten vore därför önskvärt och att finna ekonomiskt intressanta produkter baserade på lignin från svartlut är därför ett viktigt forskningsområde .</p><p>Ett lämpligt område för ligninprodukter vore som tillsatts i oblekt massa. Oblekt massa används till stor del för tillverkning av kraftliner, topp- och bottenskikten på wellpapp. När lådor av wellpapp lagras i containrar som färdas över haven, förändras den relativa luftfuktigheten. Detta gör att lådorna kollapsar lättare än om de skulle ha lagrats vid konstant luftfuktighet, även en hög sådan. Detta är på grund av det så kallade mekanosorptiva- eller accelererade krypfenomenet. Genom tillsatts av våtstyrkemedel till kraftliner eller behandla den med hydrofoba ämnen, finns indikatoner på att mekanosorptiva effekten skulle kunna minska.</p><p>För att försöka minska den effekten har ett lågmolekylärt kraftlignin, som utvunnits med hjälp av tvärsflödesfiltrering av svartlut och svavelsyrafällning, använts. Genom derivatisering av detta lignin med linolja erhölls ett hydrofobt ligninderivat som uppvisar strukturella likheter med biopolymeren suberin. När detta suberinlika ligninderivat tillsätts till massa verkar det mekanosorptiva krypet minska. När lågmolekylärt lignin används tillsammans med ligninradikalinitiatorerna lackas eller mangan(III) i kraftlinermassa erhålls dessutom en våtstyrka på ca 5% av torrstyrkan. Efter aminering av detta lignin gav en tillsatts till kraftlinermassan en våtstyrka på upp till 10% av torrstyrkan. Det finns indikationer på att det mekanosorptiva krypet samtidigt minskar när dessa behandlingar görs som ger upphov till ökad våtstyrka.</p> / <p>Wood consists mainly of three types of polymers; cellulose, hemi cellulose and lignin. Lignin is formed in nature through enzymatic initiated oxidative coupling of three different kinds of phenyl propane units. These form by various carbon-carbon and carbon-oxygen bonds, an amorphous three-dimensional polymer. As chemical pulp is produced, lignin is degraded and dissolved into pulping liquors. These liquors contain the spent cooking chemicals and are generally burnt in a recovery boiler to regenerate cooking chemicals and produce steam. However, the recovery boiler is expensive. Hence, it has become the bottleneck for production in many pulp mills. Removal of some lignin from the spent cooking liquor would, for that reason, be desired and valuable products based on lignin from cooking liquors are searched for.</p><p>One suitable area for lignin products would be as additive in unbleached pulp. A major product from unbleached pulp is kraftliner, the top and bottom layers of corrugated board. When boxes of corrugated board are stored in containers travelling overseas the relative humidity is varying. This makes the boxes collapse more easily than if they were stored at constant humidity, even a high one. This is due to the so called mechano-sorptive or accelerated creep phenomenon. By addition of wet strength additive to kraftliner or treating it with hydrophobic compounds there are indications on that the mechano-sorptive effect would decrease.</p><p>Trying to decrease this effect, low molecular weight kraft lignin has been used. It was obtained by cross-flow filtration of black liquor and precipitation by sulphuric acid. By derivatisation of this lignin by linseed oil, a hydrophobic lignin derivative was obtained, similar in structure to units in the biopolymer suberin. As this suberin-like lignin-derivative was added to pulp the mechano-sorptive creep seemed to be lowered. Furthermore, when the low molecular weight lignin was used together with the lignin radical initiators laccase or manganese(III) in kraftliner pulp, a wet strength of about 5% of dry strength was obtained. An amination treatment of this lignin and addition to kraftliner pulp resulted in a wet strength of up to 10% of dry strength. There are indications of that the mechano-sorptive creep also decreases as these treatments, resulting in increased wet strength, are made.</p>

Ved består huvudsakligen av tre typer av polymerer, cellulosa, hemicellulosa och lignin. Lignin bildas i naturen genom enzymatiskt initierad oxidativ koppling av tre olika typer av fenylpropan-enheter. Dessa bygger genom olika kol-kol- och kol-syre-bindningar upp en amorf tredimensionell polymer. När kemisk massa tillverkas bryts lignin ner och löses ut i kokluten. Luten innehåller de förbrukade kokkemikalierna och bränns generellt i en sodapanna för att regenerera kemikalierna och producera ånga. Sodapannan är emellertid dyr. Därför har den blivit produktionsbegränsande på många massabruk. Att avlägsna en del av ligninet från avluten vore därför önskvärt och att finna ekonomiskt intressanta produkter baserade på lignin från svartlut är därför ett viktigt forskningsområde . Ett lämpligt område för ligninprodukter vore som tillsatts i oblekt massa. Oblekt massa används till stor del för tillverkning av kraftliner, topp- och bottenskikten på wellpapp. När lådor av wellpapp lagras i containrar som färdas över haven, förändras den relativa luftfuktigheten. Detta gör att lådorna kollapsar lättare än om de skulle ha lagrats vid konstant luftfuktighet, även en hög sådan. Detta är på grund av det så kallade mekanosorptiva- eller accelererade krypfenomenet. Genom tillsatts av våtstyrkemedel till kraftliner eller behandla den med hydrofoba ämnen, finns indikatoner på att mekanosorptiva effekten skulle kunna minska. För att försöka minska den effekten har ett lågmolekylärt kraftlignin, som utvunnits med hjälp av tvärsflödesfiltrering av svartlut och svavelsyrafällning, använts. Genom derivatisering av detta lignin med linolja erhölls ett hydrofobt ligninderivat som uppvisar strukturella likheter med biopolymeren suberin. När detta suberinlika ligninderivat tillsätts till massa verkar det mekanosorptiva krypet minska. När lågmolekylärt lignin används tillsammans med ligninradikalinitiatorerna lackas eller mangan(III) i kraftlinermassa erhålls dessutom en våtstyrka på ca 5% av torrstyrkan. Efter aminering av detta lignin gav en tillsatts till kraftlinermassan en våtstyrka på upp till 10% av torrstyrkan. Det finns indikationer på att det mekanosorptiva krypet samtidigt minskar när dessa behandlingar görs som ger upphov till ökad våtstyrka. / Wood consists mainly of three types of polymers; cellulose, hemi cellulose and lignin. Lignin is formed in nature through enzymatic initiated oxidative coupling of three different kinds of phenyl propane units. These form by various carbon-carbon and carbon-oxygen bonds, an amorphous three-dimensional polymer. As chemical pulp is produced, lignin is degraded and dissolved into pulping liquors. These liquors contain the spent cooking chemicals and are generally burnt in a recovery boiler to regenerate cooking chemicals and produce steam. However, the recovery boiler is expensive. Hence, it has become the bottleneck for production in many pulp mills. Removal of some lignin from the spent cooking liquor would, for that reason, be desired and valuable products based on lignin from cooking liquors are searched for. One suitable area for lignin products would be as additive in unbleached pulp. A major product from unbleached pulp is kraftliner, the top and bottom layers of corrugated board. When boxes of corrugated board are stored in containers travelling overseas the relative humidity is varying. This makes the boxes collapse more easily than if they were stored at constant humidity, even a high one. This is due to the so called mechano-sorptive or accelerated creep phenomenon. By addition of wet strength additive to kraftliner or treating it with hydrophobic compounds there are indications on that the mechano-sorptive effect would decrease. Trying to decrease this effect, low molecular weight kraft lignin has been used. It was obtained by cross-flow filtration of black liquor and precipitation by sulphuric acid. By derivatisation of this lignin by linseed oil, a hydrophobic lignin derivative was obtained, similar in structure to units in the biopolymer suberin. As this suberin-like lignin-derivative was added to pulp the mechano-sorptive creep seemed to be lowered. Furthermore, when the low molecular weight lignin was used together with the lignin radical initiators laccase or manganese(III) in kraftliner pulp, a wet strength of about 5% of dry strength was obtained. An amination treatment of this lignin and addition to kraftliner pulp resulted in a wet strength of up to 10% of dry strength. There are indications of that the mechano-sorptive creep also decreases as these treatments, resulting in increased wet strength, are made. / QC 20101103

<p>Converting wood into paper is a complex process involving many different stages, one of which is pulping. Pulping involves liberating the wood fibres from each other, which can be done either chemically or mechanically. This thesis focuses on the most common chemical pulping method, the kraft cooking process, and especially on a recently developed improvement of the impregnation phase, which is the first part of a kraft cook.</p><p>Extended impregnation kraft cooking (EIC) technique is demonstrated to be an improvement of the kraft pulping process and provides a way to utilize softwood to a higher degree, at higher pulp yield. We demonstrate that it is possible to produce softwood (<em>Picea abies</em>) kraft pulp using a new cooking technique, resulting in a pulp that can be defibrated without inline refining at as high lignin content as 8% on wood, measured as kappa numbers above 90. Lignin is the wood constituent that holds the wood fibres together in the wood matrix. The new cooking technique uses the differences in reaction rate between the diffusion and consumption of hydroxide ions; it is used to ensure a homogenous impregnation of wood chips at lower impregnation temperatures and longer impregnation times than are generally used in the industry. The applied cooking temperatures are also substantially lower than those used in conventional kraft pulping systems, promoting uniform delignification. This results in a narrower kappa number distribution than in lab-cooked conventional kraft pulp.</p><p>High-kappa-number pulps were investigated for pulp sheet properties such as tensile strength, tensile stiffness, and compression strength. It was demonstrated that an EIC pulp of kappa number 95 has strength properties comparable to those of a conventional pulp of kappa number 82. Comparing the effects of starch multilayers on conventional and EIC pulps reveals similar effects. The use of the starch multilayer treatment increased the tensile index and decreased the tensile stiffness and short-span compression test (SCT) indices.</p><p>The EIC technique has also been used to produce a series of bleachable-grade pulps. The results indicate the possibility of increasing the lignin content of the pulp entering the oxygen delignification stage, since the reject content of gently defibered pulp is lower than 0.1% at kappa number 49.</p><p>In this thesis, we recommend that wood chips be impregnated for 2 h at 110 °C to neutralize acidic compounds in the wood and impregnate the chips with cooking chemicals, and that the ensuing cook be performed at 135–140 °C, depending on the target kappa number. We also recommend increasing the available amounts of cooking chemicals in the impregnation stage by using a higher liquor-to-wood ratio and keeping the alkali profile fairly high in the ensuing cook. This concept will reduce the amount of reject material, increase the pulping uniformity, and increase the selectivity towards lignin degradation in the kraft cook.</p> / <p>Omvandling av ved till papper är en komplicerad process som består av många olika steg där ett är massaframställningen (eng. <em>pulping</em>). Massaframställning medför att vedfibrerna frigörs från varandra på kemisk eller mekanisk väg. Denna avhandling fokuserar på den vanligaste kemiska metoden, sulfatkokning och speciellt den nyligen utvecklade förbättringen av impregnerings fasen, som är den första delen av ett sulfatkok. <em></em></p><p>Här visas att<em> Extended Impregnation kraft Cooking </em>(EIC) innebär en förbättring av sulfatkokningen och ett sätt att uppnå högre vedutnyttjande vid högre utbyte för barrved. Vi visar att det är möjligt att producera barrvedsmassa med en ny kokningsprincip som resulterar i en massa som är defibrerbar utan inline-raffinering vid så högt lignin innehåll som 8% (på ved), mätt som kappatal över 90. Lignin är den vedkomponent som håller ihop vedfibrerna i vedmatrisen. Kokningsprincipen utnyttjar skillnaderna i reaktionshastighet mellan diffusion och konsumtion av hydroxidjoner och nyttjas till att skapa en homogen impregnering av vedflisen vid lägre impregneringstemperatur och under längre tid än vad som vanligen används i industrin. De använda koktemperaturerna är också betydligt lägre än vid konventionell sulfatkokning vilket gynnar jämn delignifiering. Detta resulterar i en smalare kappatalsfördelning jämfört med laboratoriekokade konventionella massor.</p><p>Massor med höga kappatal undersöktes med avseende på egenskaper hos handark, såsom dragstyrka, dragstyvhet och kompressionsstyrka Det visades att handark från EIC massa vid kappatal 95 hade jämförbara styrkeegenskaper med konventionell massa vid kappatal 82. Vid jämförelse av effekten av stärkelse multilager på konventionella och EIC massor avslöjar liknande effekter. Användningen av stärkelsemultilager ökade dragindex och minskade dragstyvhets- och kompressions index (SCT, short-compression test).</p><p>Kokprincipen har även använts för att ta fram en serie blekbara massor. Resultaten visar på möjligheten att öka lignininnehållet i massan in till i syrgasdelignifierings-steget eftersom spetinnehållet för milt defibrerad massa var lägre än 0,1% vid kappatal 49.</p><p>I den här avhandlingen rekommenderar vi att vedflis impregneras i 2 timmar vid 110 °C för att neutralisera sura komponenter i veden och impregnera flisen med kokkemikalier, samt att utföra det efterföljande koket vid 135–140 °C beroende på önskat kappatal. Vi rekommenderar även att öka den tillgängliga mängden kokkemikalier i impregneringssteget genom att använda högre vätske-ved förhållande och att hålla alkali profilen relativt hög i det efterföljande koket. Detta koncept reducerar spetmängden, ger jämnare kokning och ökar selektiviteten för nedbrytning av lignin i sulfatkoket.</p>

Das Ziel der Arbeit „The Technological improvement of Portuguese pinewood by chemical modification” bestand darin, die Charakteristiken des Holzes der See-Kiefer (Pinus pinaster Ait.) und den Einfluss der chemischen Modifizierung hinsichtlich des Widerstandes gegen Meeresorganismen, sowie ihrer physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Vier Modifizierungstypen wurden getestet: 1,3-Dimethylol-4,5-dihydroxyethylen-Harnstoff (DMDHEU), N-Methylol-Melamine (MMF), Tetra-alkoxysilane (TEOS) und Wachs. Diese Arbeit besteht aus zwei Teilen: eine vorläufige und eine Haupt-Studie. In ersterer wurde eine Vielzahl von Materialeigenschaften untersucht - physikalische und mechanische Eigenschaften und ihre Wechselwirkungen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Resistenz gegenüber Meeresorganismen gelegt, wobei die Rolle der Härte, der Form der Proben sowie der Toxizität der Chemikalien untersucht wurde. Im zweiten Teil der Arbeit wurde eine ausführliche Studie zum Thema Kriechen durchgeführt. Art und Grad der Modifizierung wurden in Abhängigkeit von der Belastung, von verschiedenen Umgebungsbedingungen und vom mechano-sorptiven Effekt evaluiert. Obwohl die Steifigkeit nicht signifikant verschieden war, traten Unterschiede in den anderen Eigenschaften auf. Einerseits waren die Anti-Quellungs-Effizienz und Steifigkeit-Stabilisierung erhöht. Andererseits waren die Bruchschlagarbeit und die Gleichgewichtsfeuchte signifikant durch Zellwand-Modifizierung (DMDHEU und MMF-Harz) reduziert, wobei eine enge Wechselbeziehung zwischen letzteren Variablen beobachtet wurde. Unter hohem Belastungsgrad oder unter dem Einfluss des mechano-sorptiven Effekts war für das modifizierte Holz mit Zellwandreaktion (DMDHEU and MMF) das Ausmaß des Kriechens geringer als das des unmodifiziertem Holzes. Für beide Arten von Harz wurde das relative Kriechen deutlich verringert, trotz unterschiedlicher Veränderungen in der Ausgleichsfeuchte, Steifigkeit Stabilisierung und Festigkeit. Die Anti-Kriech-Effizienz zeigte eine enge Korrelation mit der Abnahme der Gleichgewichtsfeuchte, der Anti-Quell-Effizienz und der Steifigkeits-Stabilisationseffizienz. Die lumen-füllende Modifizierung mit TEOS-Lösung hatte weder einen Einfluss auf den Kriech-Faktor noch auf die Gleichgewichtsfeuchte und die Steifigkeits-Stabilisationseffizienz. Bei den Meerwasseruntersuchungen waren die wichtigsten Schlussfolgerungen, dass die Härte und die Form der Proben keinen Einfluss auf die Resistenz gegenüber einem Befall durch die Meerwasser-Bohrschädlinge (Limnoriden und Terediniden) haben. Lumen-füllende Modifizierungen (TEOS und Wachs) hatten keine Wirkung hinsichtlich der Resistenz gegen Meerwasser-Bohrschädlinge. Hölzer, die mit Kondensationsharzen (DMDHEU und MMF) modifiziert waren, waren von einem Befall mit Limnoriden nicht betroffen. Aber nur DMDHEU mit einem Minimum an Modifizierung war geeignet, um einen Befall durch Terediniden über eine Expositionsdauer von 3 Jahren zu verhindern. Die Verwendung von modifiziertem Holz als Baumaterial für nicht-tragende Bauteile wie Anwendungen in Feuchträumen, Wandfassaden oder Gartenmöbeln ist bekannt. Diese Untersuchung unterstützt die Ausweitung seiner Anwendung für tragende Bauteile, besonders wenn das Design durch die Möglichkeit von Deformation bestimmt wird, die seine Funktionsfähigkeit einschränkt. Deshalb müssen das Versprödungsverhalten, insbesondere bei der Zellwand-Modifizierung mit DMDHEU, und die Designmöglichkeiten für mechanische Verbindungen bestimmt werden, um die Anwendungsmöglichkeiten des modifizierten Holzes als tragende Komponente auszuweiten, bei denen oft der Grenzzustand der Tragfähigkeit das Design der strukturellen Komponenten bestimmt.

Converting wood into paper is a complex process involving many different stages, one of which is pulping. Pulping involves liberating the wood fibres from each other, which can be done either chemically or mechanically. This thesis focuses on the most common chemical pulping method, the kraft cooking process, and especially on a recently developed improvement of the impregnation phase, which is the first part of a kraft cook. Extended impregnation kraft cooking (EIC) technique is demonstrated to be an improvement of the kraft pulping process and provides a way to utilize softwood to a higher degree, at higher pulp yield. We demonstrate that it is possible to produce softwood (Picea abies) kraft pulp using a new cooking technique, resulting in a pulp that can be defibrated without inline refining at as high lignin content as 8% on wood, measured as kappa numbers above 90. Lignin is the wood constituent that holds the wood fibres together in the wood matrix. The new cooking technique uses the differences in reaction rate between the diffusion and consumption of hydroxide ions; it is used to ensure a homogenous impregnation of wood chips at lower impregnation temperatures and longer impregnation times than are generally used in the industry. The applied cooking temperatures are also substantially lower than those used in conventional kraft pulping systems, promoting uniform delignification. This results in a narrower kappa number distribution than in lab-cooked conventional kraft pulp. High-kappa-number pulps were investigated for pulp sheet properties such as tensile strength, tensile stiffness, and compression strength. It was demonstrated that an EIC pulp of kappa number 95 has strength properties comparable to those of a conventional pulp of kappa number 82. Comparing the effects of starch multilayers on conventional and EIC pulps reveals similar effects. The use of the starch multilayer treatment increased the tensile index and decreased the tensile stiffness and short-span compression test (SCT) indices. The EIC technique has also been used to produce a series of bleachable-grade pulps. The results indicate the possibility of increasing the lignin content of the pulp entering the oxygen delignification stage, since the reject content of gently defibered pulp is lower than 0.1% at kappa number 49. In this thesis, we recommend that wood chips be impregnated for 2 h at 110 °C to neutralize acidic compounds in the wood and impregnate the chips with cooking chemicals, and that the ensuing cook be performed at 135–140 °C, depending on the target kappa number. We also recommend increasing the available amounts of cooking chemicals in the impregnation stage by using a higher liquor-to-wood ratio and keeping the alkali profile fairly high in the ensuing cook. This concept will reduce the amount of reject material, increase the pulping uniformity, and increase the selectivity towards lignin degradation in the kraft cook. / Omvandling av ved till papper är en komplicerad process som består av många olika steg där ett är massaframställningen (eng. pulping). Massaframställning medför att vedfibrerna frigörs från varandra på kemisk eller mekanisk väg. Denna avhandling fokuserar på den vanligaste kemiska metoden, sulfatkokning och speciellt den nyligen utvecklade förbättringen av impregnerings fasen, som är den första delen av ett sulfatkok. Här visas att Extended Impregnation kraft Cooking (EIC) innebär en förbättring av sulfatkokningen och ett sätt att uppnå högre vedutnyttjande vid högre utbyte för barrved. Vi visar att det är möjligt att producera barrvedsmassa med en ny kokningsprincip som resulterar i en massa som är defibrerbar utan inline-raffinering vid så högt lignin innehåll som 8% (på ved), mätt som kappatal över 90. Lignin är den vedkomponent som håller ihop vedfibrerna i vedmatrisen. Kokningsprincipen utnyttjar skillnaderna i reaktionshastighet mellan diffusion och konsumtion av hydroxidjoner och nyttjas till att skapa en homogen impregnering av vedflisen vid lägre impregneringstemperatur och under längre tid än vad som vanligen används i industrin. De använda koktemperaturerna är också betydligt lägre än vid konventionell sulfatkokning vilket gynnar jämn delignifiering. Detta resulterar i en smalare kappatalsfördelning jämfört med laboratoriekokade konventionella massor. Massor med höga kappatal undersöktes med avseende på egenskaper hos handark, såsom dragstyrka, dragstyvhet och kompressionsstyrka Det visades att handark från EIC massa vid kappatal 95 hade jämförbara styrkeegenskaper med konventionell massa vid kappatal 82. Vid jämförelse av effekten av stärkelse multilager på konventionella och EIC massor avslöjar liknande effekter. Användningen av stärkelsemultilager ökade dragindex och minskade dragstyvhets- och kompressions index (SCT, short-compression test). Kokprincipen har även använts för att ta fram en serie blekbara massor. Resultaten visar på möjligheten att öka lignininnehållet i massan in till i syrgasdelignifierings-steget eftersom spetinnehållet för milt defibrerad massa var lägre än 0,1% vid kappatal 49. I den här avhandlingen rekommenderar vi att vedflis impregneras i 2 timmar vid 110 °C för att neutralisera sura komponenter i veden och impregnera flisen med kokkemikalier, samt att utföra det efterföljande koket vid 135–140 °C beroende på önskat kappatal. Vi rekommenderar även att öka den tillgängliga mängden kokkemikalier i impregneringssteget genom att använda högre vätske-ved förhållande och att hålla alkali profilen relativt hög i det efterföljande koket. Detta koncept reducerar spetmängden, ger jämnare kokning och ökar selektiviteten för nedbrytning av lignin i sulfatkoket. / QC 20120216