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- CM *-H *-» o o o © o o o ON ON r^^H^ooo


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 t" ^"´ CS ri H rt IO M r-( CM »-1 H ^ to fsf rt r^T (N


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.)