The influence of process variables on the strength properties of NSSC birch pulp. Towards the limits of optimization: Part one - the effect of liquor ratio

The aim of this work was to establish the best mechanical and strength properties of NSSC pulp using operating conditions at which the lowest (optimal) spent liquors, cooking temperature and time of treatment can be obtained. Minimal and maximum limits of independent variables were proposed using real mill conditions as starting points. The analyzed variables were: cooking time (13 to 15.5 min), cooking temperature (172 to 179°C), liquor- to- wood ratio (from 1.2 to 2.2). In spite of the extremely narrow ranges of controlled cooking variables, a large database and combined statistical methods (analysis of variance, parallel coordinates, principal component analysis) allowed the distinction of the optimal range limits of studied technological factors determining the tested pulp’s properties. The mechanical and strength testing of the pulp’s sheets showed that the analyzed time, temperature and liquor- to- wood ratio influenced the CMT, SCT, Tear strength and to some extent Burst strength.

Celem pracy było ustalenie warunków obojętnosiarczynowego roztwarzania drewna brzozowego i otrzymywania mas półchemicznych (NSSC) o możliwie najwyższych właściwościach wytrzymałościowych, przy wykorzystaniu możliwie najniższych wartości czynników procesowych: modułu cieczy warzelnej, temperatury i czasu warzenia. Badania oparto na granicznych (minimalnych i maksymalnych) wartościach zmiennych niezależnych procesu roztwarzania drewna prowadzonego w warunkach przemysłowych. Analizowano następujące zmienne: czas warzenia (od 13 do 15,5 min), temperaturę warzenia (od 172 do 179°C) i moduł cieczy warzelnej (od 1,2 do 2,2). Pomimo bardzo wąskich zakresów kontroli zmiennych procesu roztwarzania, połączenie obszernej bazy danych i zestawu metod analizy statystycznej (analiza wariancji, analiza współrzędnych równoległych, analiza składowych głównych) pozwoliło na wyznaczenie optymalnych zakresów badanych czynników technologicznych determinujących testowane właściwości wytrzymałościowe mas włóknistych. Analizy statystyczne wykazały, że zmienne niezależne wpływały na poziom wartości badanych wskaźników wytrzymałościowych: CMT, SCT, oporu przedarcia i do pewnego stopnia również przepuklenia. Obniżając moduł cieczy warzelnej do 1,5, uzyskano masy włókniste o porównywalnych właściwościach wytrzymałościowych do mas warzonych przy wyższych modułach. Ograniczenie ilości dozowanego ługu warzelnego, a zatem możliwość zmniejszenia udziału substancji nieorganicznych do organicznych w ługu powarzelnym, może być korzystne z ekonomicznego punktu widzenia oraz dalszego przerobu ługu powarzelnego.