FI122535B - Method of defibrating fibrous raw material and pulp and use thereof - Google Patents

Method of defibrating fibrous raw material and pulp and use thereof Download PDF

Info

Publication number
FI122535B
FI122535B FI20075823A FI20075823A FI122535B FI 122535 B FI122535 B FI 122535B FI 20075823 A FI20075823 A FI 20075823A FI 20075823 A FI20075823 A FI 20075823A FI 122535 B FI122535 B FI 122535B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
lignin
raw material
process according
cooking
pulp
Prior art date
Application number
FI20075823A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20075823A (en
FI20075823A0 (en
Inventor
Vesa Kunnari
Hannu Mikkonen
Soili Peltonen
Anna Suurnaekki
Tero Malm
Anne Kallioinen
Original Assignee
Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teknologian Tutkimuskeskus Vtt filed Critical Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority to FI20075823A priority Critical patent/FI122535B/en
Publication of FI20075823A0 publication Critical patent/FI20075823A0/en
Priority to EP08851453.4A priority patent/EP2212469B1/en
Priority to PCT/FI2008/050671 priority patent/WO2009066007A2/en
Priority to BRPI0819738-5A priority patent/BRPI0819738A2/en
Publication of FI20075823A publication Critical patent/FI20075823A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI122535B publication Critical patent/FI122535B/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/18Pulping cellulose-containing materials with halogens or halogen-generating compounds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/04Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/20Pulping cellulose-containing materials with organic solvents or in solvent environment

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)

Description

Menetelmä kuitumaisen raaka-aineen kuiduttamiseksi sekä massa ja sen käyttöA method for defibrating a fibrous raw material and a pulp and its use

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää kuitumaisen raaka-aineen kuiduttamiseksi.The present invention relates to a process for defibrating a fibrous raw material according to the preamble of claim 1.

5 Tällaisen menetelmän mukaan kuitupitoinen raaka-aine saatetaan kosketuksiin orgaanista liuotinta sisältävän keittoliuoksen kanssa raaka-aineen kuiduttamiseksi.According to such a method, the fibrous raw material is contacted with a cooking solvent containing organic solvent to defibrate the raw material.

Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 21 johdannon mukaista menetelmää ligniinin 10 talteen ottamiseksi ja vastaavasti patenttivaatimuksen 27 johdannon mukaista menetelmää hemisclluloosan talteenottamiscksi.The invention also relates to a method for recovering lignin 10 according to the preamble of claim 21 and to a method for recovering hemicellulose according to the preamble of claim 27.

Kuitumateriaalin, kuten puuhakkeen, kuidutus, josta seuraavassa myös käytetään termiä ’’delignifiointi”, tehdään pääasiallisesti sulfaatti- (eli kraft-) tai sulfiittikeitolla, jossa 15 vesipohjaisen keittoliemen aktiivisena keittokemikaalina käytetään rikki- ja natriumkemikaaleja. Kuidutuksella tarkoitetaan tällöin kuitujen erottamista toisistaan liima-aineena toimivan ligniinin liuottamisella. Kraftkeiton saannot ennen valkaisua ovat luokkaa 50 - 53 % lehtipuulle ja noin 46 - 49 % havupuulle. Keiton jälkeen sekä kuitumateriaali että jäännösligniini ovat rikkipitoisia ja siten myös epäreaktiivisia.Fiberization of a fibrous material, such as wood chips, hereinafter also referred to as "delignification", is carried out mainly in a sulphate (or kraft) or sulphite soup, in which sulfur and sodium chemicals are used as active cooking chemicals in the aqueous cooking liquor. By defibration is meant separation of the fibers by dissolving the lignin which acts as the adhesive. Kraft soup yields prior to bleaching are in the order of 50-53% for hardwood and approximately 46-49% for softwood. After cooking, both the fibrous material and the residual lignin are sulfur-containing and thus inactive.

2020

Nykyisin valkaisu suoritetaan enenevässä määrin vetyperoksidilla, jonka varjopuolena on kuidun mekaanisten ominaisuuksien heikkeneminen.Nowadays, bleaching is increasingly carried out with hydrogen peroxide, which has the drawback of diminishing the mechanical properties of the fiber.

Kemiallisilla keittomenetelmillä saadaan periaatteessa ligniinipitoisesta raaka-aineesta 25 myös tuotetuksi monomeerisiä sokereita ja ligniinijohdannaisia. Nämä voidaan jatkojalostaa tai polttaa. Tunnettujen menetelmien haittapuolena on kuitenkin se, että ne on yleensä optimoitu vain yhdelle tuotteelle. Tuloksena voi olla korkealla saannolla sokereita, mutta ligniini ja ainakin suurin osa hemiselluloosasta menetetään tai niiden talteenotto on teknisesti vaikeaa. Sivutuotteen energiakäyttöä voi rajoittaa myös sen korkea vesipitoisuus. 30In principle, chemical cooking processes also produce monomeric sugars and lignin derivatives from the lignin-containing raw material. These can be further processed or incinerated. However, the disadvantage of the known methods is that they are generally optimized for only one product. High yields of sugars may result, but lignin and at least most of the hemicellulose are lost or technically difficult to recover. The energy use of the by-product may also be limited by its high water content. 30

Keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuihin menetelmiin liittyviä epäkohtia ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu kuitupitoisen raaka-aineen kuiduttamiseksi.The object of the invention is to eliminate the drawbacks of the known methods and to provide a completely new solution for defibrating a fibrous raw material.

22

Keksintö perustuu siihen ajatukseen että raaka-ainetta käsitellään orgaanisessa liuottimessa, joka sisältää fosforin alempaa happoa. Etenkin keksinnössä keitetään kuitupitoista raaka-ainetta orgaanisessa liuottimessa, joka sisältää hypofosforihappoa tai jotain muuta fosforin alemman hapetusasteen (alemman kuin orto-fosforihapon) 5 fosforihappojohdannaista.The invention is based on the idea that the raw material is treated in an organic solvent containing a lower acid of phosphorus. In particular, the invention boils a fibrous raw material in an organic solvent containing hypophosphoric acid or another phosphoric acid derivative of a lower degree of oxidation of phosphorus (lower than orthophosphoric acid).

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ligniinin talteen ottamiseksi ligniinipitoisesta kuituraaka-aineesta, keittoliuokseen liuennut ligniini saostetaan liuottimesta ei-liuottimella, etenkin vedellä.In the process of the invention for recovering lignin from a lignin-containing fibrous raw material, the lignin dissolved in the cooking solution is precipitated from a solvent by a non-solvent, in particular water.

10 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is essentially characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaiselle massalle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 17, ja keksinnön mukaiselle käytölle se, mikä on esitetty patentti-15 vaatimuksessa 18.The pulp according to the invention is characterized by what is claimed in claim 17 and the use according to the invention is characterized by claim 18 by claim.

Menetelmälle ligniinin talteen ottamiseksi on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 21 tunnusmerkkiosassa. Menetelmälle hemiselluloosan talteen ottamiseksi on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 27 20 tunnusmerkkiosassa.The method for recovering lignin, in turn, is characterized by what is disclosed in the characterizing part of claim 21. The process for recovering hemicellulose is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 27.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä menetelmällä saadaan huomattavan korkea saanto ja keitolla on todettu olevan kuitumateriaalia aktivoiva vaikutus. Keitosta saatavalla kuitumateriaalilla on kiinnostavia ominaisuuksia, kuten hyvät mekaaniset 25 ominaisuudet, reaktiivisuus funktionalisoivien entsyymien kanssa sekä erinomainen entsyymihydrolysoitavuus sokereiksi. Keitosta liuenneista yhdisteistä ligniini saadaan talteen reaktiivisina nanopartikkeleina, joiden on todettu sisältävän ~1 % kemiallisesti sitoutunutta fosforia, jolla voi olla myös merkitystä palonestoaineena. Organo-fosfaattiryhmät voivat sitoa metalli-ioneja ja siten toimia ioninvaihtimena.The invention provides significant advantages. Thus, the process yields a remarkably high yield and cooking has been found to have a fiber material activating effect. The fibrous material obtained from the cook has interesting properties such as good mechanical properties, reactivity with functionalizing enzymes, and excellent enzymatic hydrolysis to sugars. From the boiled dissolved compounds, lignin is recovered as reactive nanoparticles which have been found to contain ~ 1% chemically bound phosphorus, which may also play a role as a flame retardant. Organo-phosphate groups can bind metal ions and thus act as an ion exchanger.

3030

Uudella keittomenetelmällä kasvikuiduista, kuten puusta tai ruokohelpistä valmistetut kuidut ja keitosta saatava ligniini soveltuvat esim. kuitukomposiitteihin ja erikois-paperiratkaisuihin sekä ligniinituotteisiin (liimat, pinnoitteet, komposiittimatriisit). Keksinnön mukaista dclignifiointia voidaan myös käyttää csikäsittclyvaihccna 3 hemiselluloosan eristämisessä. Huomioimalla vain ligniini saanto kasvimateriaalin kuivapainosta hyödynnetään 60-75 % käyttökelpoisina tuotteina.With the new cooking method, fibers made from plant fibers such as wood or reed canary grass and cooked lignin are suitable, for example, for fiber composites and specialty paper solutions, as well as for lignin products (adhesives, coatings, composite matrices). The dclignification according to the invention can also be used as a trituration step 3 for the isolation of hemicellulose. By considering only the lignin yield from the dry weight of the plant material, 60-75% is utilized as useful products.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen ja 5 sovellutusesimerkkien avulla.The invention will now be further explored by means of a detailed description and by way of example.

Kuviossa 1 on esitetty TEM-kuva keksinnön avulla valmistetuista ligniinin nanopartikkeleista. Kuvasta näkyvät alle 50 nm ja vastaavasti noin 100 nm partikkelit, Kuviossa 2 on esitetty pylväsdiagrammit, jotka kuvaavat esimerkin 10 mukaisesti 10 suoritetusta keitosta saadun kahden massan entsyymihydrolyysiä.Figure 1 is a TEM image of nanoparticles of lignin prepared by the invention. Figure 2 shows bar graphs of less than 50 nm and about 100 nm, respectively. Figure 2 shows bar graphs illustrating the enzymatic hydrolysis of the two pulps obtained from Example 10 boiling.

Kuviossa 3 on graafisesti kuvattu Trametes hirsuta -lakkaasin vaikutus ligniinimassojen hapenkulutukseen, joka on esitetty mittausajan funktiona, ja kuviossa 4 on vastaava graafinen esitys LGF-4-ligniinin hapenkulutuksesta lakkaasin läsnäollessa.Figure 3 graphically illustrates the effect of Trametes hirsuta laccase on oxygen consumption of lignin masses as a function of measurement time, and Figure 4 shows a corresponding graphical representation of oxygen consumption of LGF-4 lignin in the presence of laccase.

15 Kuviossa 5 on esitetty esimerkin 1 ja vastaavasti esimerkin 7 mukaisesti valmistettujen massojen kuitujen pituudet pylväsdiagrammien avulla; tuloksia voidaan verrata kuviossa 6 esitettyihin kirjallisuusarvoihin.Figure 5 shows bar lengths of the fibers of pulps prepared according to Example 1 and Example 7, respectively, by means of bar graphs; the results can be compared with the literature values shown in Figure 6.

Kuviossa 7 on graafisesti esitetty jauhatuskäyrät eli massojen vetoindeksi jauhatuksen funktiona.Figure 7 is a graphical representation of the grinding curves, i.e. the tensile index of the masses as a function of grinding.

20 Kuvioissa 8A ja 8B on puolestaan esitetty keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun koivumassan vaikutus paperin ilman läpäisevyyteen ja arkin pinnan sileyteen.Figures 8A and 8B, in turn, show the effect of birch pulp produced by the process of the invention on the air permeability of the paper and the smoothness of the sheet surface.

Kuviossa 9 on esitetty kaksi kaaviokuvaa massan käsittelystä, jolloin ylempi (1) kuvaa sekvenssiä, jossa massa käsitellään lakkaasilla ja sitten arkitetaan minkä jälkeen siitä määritetään tekniset ominaisuudet, ja alempi kuvaa sekvenssiä, jossa arkitusta seuraa 25 arkkien sumutus lakkaasilla, arkkien puristus ja kuivaus, minkä jälkeen arkeista määritetään tekniset ominaisuudet.Figure 9 shows two schematic diagrams of pulp treatment, with the upper (1) depicting the sequence where the pulp is treated with laccase and then sheeted to determine its technical properties, and the lower one showing the sequence followed by lacquer spraying, sheet pressing and drying. After that, the technical properties of the sheets are determined.

Kuviossa 10 on esitetty pylväsdiagrammit kahden näytteen vetolujuuksille.Figure 10 shows bar graphs for tensile strengths of two samples.

Kuviossa 1 IA - 11C on esitetty pylväsdiagrammit 15 näytteelle, jolloin ”RM” edustaa selluloosa-asetaatti-muovin ja organosolv koivukuidun seostetta (esimerkki 30 5), CA-RM ruokohelven esimerkin 10 mukaisesti valmistettua kuitua, koivuselluloosa I, koivuselluloosa Ilja koivuselluloosa III edustavat eri prosessivaiheista otettua koivu sulfaattiselluloosakuitua; koivuselluloosa I -sulfaattikeiton jälkeen, koivuselluloosa II- ennen valkaisua ja koivuselluloosa III- valkaistu massa.Figures 1A-11C show bar graphs for 15 samples, where "RM" represents a blend of cellulose acetate plastic and organosolv birch fiber (Example 30 5), fiber from CA-RM reed example 10, birch cellulose I, birch cellulose III and birch cellulose III. birch from process steps, sulphate cellulose fiber; after birch cellulose I sulfate cooking, birch cellulose II before bleaching and birch cellulose III bleaching pulp.

44

Kuviossa 1 IB on esitetty myötölujuusvertailuja ja kuviossa 11C murtolujuusvertailuja.Fig. 11B shows yield strength comparisons and Fig. 11C shows tensile strength comparisons.

Esillä olevan keksinnön mukainen keittomenetelmä perustuu toistaiseksi tuntemattomaan (identifioimattomaan) kemialliseen reaktioon, jossa fosfiinihappo tai sen johdannainen 5 katalysoi orgaanisessa liuottimessa delignifiointiprosessia samalla liittyen kovalenttisesti ligniinin.The cooking process of the present invention is based on a hitherto unknown (unidentified) chemical reaction in which the phosphinic acid or its derivative 5 catalyzes the delignification process in an organic solvent while covalently associated with lignin.

Kemialliselta luonteeltaan fosfiinihappo H3PO2, H2P(0)(0H), sen tautomeerinen muoto HP(OH)2 ja sen suolat ovat voimakkaita pelkistimiä. Tässä suhteessa ne eroavat 10 keittokemikaalina merkittävästi esim. peroksimuurahaishaposta, joka on toisen ns.Phosphonic acid H3PO2, H2P (0) (0H), its tautomeric form HP (OH) 2, and its salts are potent reducing agents. In this respect, as a cooking chemical, they differ significantly from, e.g.

organosolv-prosessin, nimittäin MILOX-menetelmän aktiivinen kcittokemikaali. Useat muut tunnetut orgaaniset keitot käyttävät kyllä mineraalihappoa (fosfiinihappo on monoproottinen happo pKa: 1.2, mutta heikompi kuin H2SO4 tai HC1) katalyyttinä, mutta näiden vaikutus on pikemminkin hydrolyyttinen.an active kitsch chemical of the organosolv process, namely the MILOX process. Many other known organic soups use mineral acid (phosphinic acid is a monoprotic acid pKa: 1.2, but weaker than H2SO4 or HCl), but their effect is rather hydrolytic.

1515

Fosfiinihapon ja sen tautomeerisen muodon sekä näiden suolojen lisäksi keksinnössä voidaan käyttää fosforin muita johdannaisia, joissa fosforilla on orto-fosforihappoa alempi hapetusaste.In addition to phosphinic acid and its tautomeric form, as well as their salts, other derivatives of phosphorus in which the phosphorus has a lower degree of oxidation than ortho-phosphoric acid can be used.

20 Keittomenetelmä näyttäisi perustuvan fosfiinihapon happokatalyyttiseen delignifikaatioon ja toisaalta sen kykyyn liittyä kemiallisesti ligniiniin. Delignifioinnin mekanismia ei ole selvitetty, mutta on mahdollista, että fosfiinihapon vaikutus voi liittyä ligniinin fenyylipropaaniyksikön bentsyyliasemiin ja puun rakenteen asetaali- tai ketaalilinkkien reaktioon. Massaan näyttäisi tällöin muodostuvan organo-fosfaattiryhmiä tai sentapaisia 25 esteriryhmiä.The cooking process seems to be based on the acid-catalyzed delignification of phosphinic acid and on the other hand its ability to chemically bind to lignin. The mechanism of delignification has not been elucidated, but it is possible that the effect of phosphinic acid may be related to the benzyl positions of the phenylpropane moiety of the lignin and the reaction of the acetal or ketal links in the tree structure. There would appear to be organophosphate groups or similar ester groups in the mass.

On voitu todeta, että esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä toimii hyvin erilaisille kasviperäisille materiaaleille. Lähtöaineiksi sopivat yksi-ja monivuotiset kasvit. Yhden edullisen sovelluksen mukaan valmistetaan kuidutettua massaa puusta. Lähtöaineena voi 30 olla jokin kotimainen puulaji, kuten mänty, kuusi, koivu, haapa tai leppä, mutta voidaan myös käyttää muita puulajeja, kuten eukalyptusta, vaahteraa, Cottonwoodia, mixed tropical hardwood jne. Toisen edullisen sovelluksen mukaan keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan yksivuotisille kasveille, kuten viljan oljelle, ruokohelpille ja bagasselle.It has been found that the process of the present invention works well for a variety of plant-based materials. Suitable starting materials are annual and perennial plants. According to one preferred embodiment, the pulp is made of wood. The starting material may be a native wood species such as pine, spruce, birch, aspen or alder, but other wood species such as eucalyptus, maple, cottonwood, mixed tropical hardwood, etc. may be used. In another preferred embodiment, the method of the invention is applied to annual plants such as cereal straw, reed canary grass and bagasse.

55

Huomautettakoon, että kuitumainen raaka-aine, kuten korsi ja puu, voivat olla mekaanisesti esikäsiteltyjä (jauhettuja, purua, haketta sekä mekaanista massaa) tai eri tavoin luokitettuja. Tavoitteena voi olla hyvin korkealaatuinen kuitu tai ainoastaan käymiskelpoiset sokerit. Sivutuotteena voi olla hemisellulloosa ja kaikissa tapauksissa 5 teknisesti käyttökelpoinen puhdas ligniini.It should be noted that fibrous raw materials, such as straw and wood, may be mechanically pre-treated (ground, chipped, chipped and mechanical pulp) or classified differently. The goal can be very high quality fiber or only fermentable sugars. The by-product may be hemicellulose and, in all cases, technically useful pure lignin.

Kehitetty rikitön keittomenetelmä toimii siten hyvin ruokovartisille kasveille, havu- ja lehtipuille jopa 50 - 60 %:n saannolla, jonka lisäksi saadaan 10 - 15 % puhdistettua ligniiniä partikkeleina, joiden partikkelikoko TEM kuvauksen perusteella on luokkaa 50 -10 100 nm. Kokonaissaanto on siten 60-75 % lähtöaineesta.Thus, the developed sulfur-free cooking method works well for cane plants, conifers and hardwoods with yields of up to 50-60%, in addition to which 10-15% purified lignin is obtained as particles having a particle size in the order of 50-1010 nm according to TEM. The total yield is thus 60-75% of the starting material.

Keitto voidaan suorittaa yhtä hyvin luonnonkosteudessa olevalle puulle tai kuivalle lähtömateriaalille lähes vedettömissä olosuhteissa.The cooking can be carried out equally well on wood or dry starting material in natural humidity under almost anhydrous conditions.

15 Verrattaessa perinteiseen sulfaattikeittoon alla olevien esimerkkien perusteella kuivissa olosuhteissa suoritetun kuusikeiton (50/50 kevätpuu) saanto voi olla esim. noin 54 % eli luokkaa 10 % parempi kraft-keiton kirjallisuusarvoon verrattuna. 50 % saantoa (joka on vertailukelpoinen kraft-prosessiin) vastaava jäännösligniinipitoisuus koivukuidulle oli 3,35 % ja eristetyn ligniini saanto oli 11 %. Keiton jälkeen kuidun glukoosipitoisuus oli 20 89,5 % ja ksylaanipitoisuus 7,8 %.Compared to conventional sulphate soup, the yields of spruce soup (50/50 spring wood) in dry conditions, based on the examples below, may be, for example, about 54% or 10% better than the literary value of kraft soup. The residual lignin content for the birch fiber corresponding to a yield of 50% (comparable to the kraft process) was 3.35% and the yield of isolated lignin was 11%. After cooking, the fiber had a glucose content of 89.5% and a xylan content of 7.8%.

Koivupuusta uudella menetelmällä valmistetun kuidun mekaaniset ominaisuudet ovat paremmat verrattuna (redusoidusti) vastaaviin tehdasmassoihin jauhatuksen funktiona.The mechanical properties of the birch fiber made by the new process are superior to (reduced) the corresponding pulps as a function of milling.

25 Lujuuden lisäksi paperiarkeille saadaan arvokkaita ominaisuuksia, kuten hyvä sileys ja alhainen ilmanläpäisevyys. Kuidun sisältämää aktiivista jäännösligniiniä voidaan periaatteessa käyttää hyväksi entsymaattisessa arkin lujuuden lisäämisessä. Tästä esimerkkinä on koe, jossa lakkaasikäsitelty uudella menetelmällä keitetty kuitu antoi 10 % korkeamman vetolujuuden referenssikäsiteltyyn kuituun verrattuna (liitteenä). Kuidut 30 soveltuvat hyvin ainakin biopolymeerien (esimerkkitapauksessa selluloosa-asetaatti ja PLA) kuitulujitteeksi kuitukomposiiteissa.25 In addition to strength, paper sheets provide valuable properties such as good smoothness and low air permeability. The active residual lignin contained in the fiber can in principle be utilized in the enzymatic enhancement of the sheet. An example of this is an experiment in which a laccase-treated fiber cooked by a novel process gave a 10% higher tensile strength compared to the reference treated fiber (attached). Fibers 30 are well suited, at least for biopolymers (in the case of example cellulose acetate and PLA) as fiber reinforcement in fiber composites.

Menetelmän mukaisesti valmistetut koivukuidut nostavat lujitteen moduulia tekijällä 3x. Verrattuna kaupalliseen koivukuituun (suoraan keitosta) parannus moduulissa oli 10 % 6 suurempi ja myötö-ja murtolujuudessa 9 % suurempi. Ruokohelpi-kuitukomposiitin lujuusarvot olivat verrattavissa valkaistuun sulfaattiprosessi koivukuitulujitteeseen.Birch fibers manufactured according to the method increase the modulus of reinforcement by a factor of 3x. Compared to commercial birch fiber (direct from cooking), the improvement in the module was 10% 6 and 9% higher in yield and tensile strength. The strength values of the reed-fiber composite were comparable to the bleached sulfate process birch fiber reinforcement.

Keittomenetelmää voidaan käyttää myös biomassan esikäsittelyvaiheena käymis-5 kelpoisten sokerien valmistuksessa. Kun kuidutukseen yhdistetään alkaaliuutto 0,5M NaOH:lla saadaan esimerkiksi ruokohelpistä ~40 % kokonaissaannolla materiaalia, jonka cntsyymihydrolysoitavuus on 100 % (< 24 h:n aika). Emäsuutto soveltuu hemiselluloosan erottamiseen. Sokerianalyysin perusteella emäskäsittely nosti kuidun glukoosipitoisuutta 25 % ja vähensi ksylaanipitoisuutta noin 50 %. Emäskäsittely myös poisti selvästi kuidun 10 jäännösligniiniä, joten se on myös massan valkaisuprosessi.The cooking process can also be used as a biomass pretreatment step in the preparation of fermentable sugars. Combining alkaline extraction with 0.5M NaOH, for example, from reed canary grass in a total yield of ~ 40% yield of material with 100% enzyme hydrolysis (<24 h). The mother liquor is suitable for the separation of hemicellulose. Based on sugar analysis, alkaline treatment increased the glucose content of the fiber by 25% and decreased the xylan content by about 50%. The base treatment also clearly removed residual lignin from fiber 10, so it is also a pulp bleaching process.

Keittoliuoksen orgaaniseksi osaksi sopivat esimerkiksi etikkahappo, muurahaishappoja etanoli (ks. myös alla). Liuottimen suhdetta lähtöaineeseen voidaan todennetusti muuttaa edullisemmaksi kierrättämällä keittoliuosta. Taloudellista potentiaalia voidaan pitää 15 merkittävänä, koska mahdollisimman objektiivinen vertailu valtaprosessiin (kraft-keitto) tarjoaa vähintään 10 % suomusluokkaa olevan edun miltei millä tahansa tuoteominaisuudella mitattuna.Suitable organic parts of the cooking solution are, for example, acetic acid, formic acid ethanol (see also below). The ratio of solvent to starting material can be verified to be more advantageous by recycling the cooking solution. The economic potential can be considered significant because the most objective comparison with the power process (kraft soup) offers at least 10% of the Finnish class advantage in almost any product characteristic.

Keittomenetelmä on periaatteessa erittäin hellävarainen ja se voidaan yleisesti suorittaa 20 noin 50 - noin 125 °C:ssa. Kuten alla esitetystä käy ilmi, esimerkkien mukaisesti on toimittu noin 75-110 °C:n lämpötilassa. Alemmissa lämpötiloissa käytetään pitempiä käsittelyaikoja keittokcmikaalicn tunkeutumisen tehostamiseksi kuituraaka-aincesccn, esimerkiksi hakkeeseen. Reaktioaikoja voitaneen hyvin lisätä paineellisella prosessilla. Fosfiinihapon tapauksessa lämpötilan korottamista ei suositella (tai sitä tulee välttää), 25 koska riski reagenssin hajoamiseen kasvaa lämpötilan ylittäessä 110 °C.The cooking process is in principle very gentle and can generally be carried out at about 50 to about 125 ° C. As shown below, the examples have been operated at a temperature of about 75-110 ° C. At lower temperatures, longer processing times are used to enhance the penetration of the cooking chemical into the fiber raw material, such as wood chips. Reaction times could well be increased by a pressurized process. In the case of phosphinic acid, increasing the temperature is not recommended (or should be avoided) because the risk of decomposition of the reagent increases with temperature above 110 ° C.

On mahdollista toimia normaali-ilmanpaineessa tai korotetussa paineessa. Ylipaine on tyypillisesti noin 1,1...10 kertaa normaali-ilmanpaine.It is possible to operate under normal atmospheric pressure or at elevated pressure. Overpressure is typically about 1.1 to 10 times normal atmospheric pressure.

30 Samaa keittoliuosta voidaan kierrättää prosessissa useampaan kertaan, jolloin myös ligniinille, mikäli se oli tarkoitus eristää, saavutetaan korkeampi väkevyys.The same broth can be recycled several times in the process, whereby a higher concentration of lignin, if it was to be isolated, is also achieved.

Fosfiinihapon määrä keittoliuoksessa on teollismittakaavassa toimittaessa esim. noin 0,01 - 10 %, edullisesti noin 0,1 - 5 %, hypofosforihappoa keittoliuoksen painosta.On an industrial scale, the amount of phosphinic acid in the cooking solution is, for example, about 0.01 to 10%, preferably about 0.1 to 5%, of hypophosphoric acid by weight of the cooking solution.

77

Fosfiinihapon määrä voidaan myös asetella keittoon tuotavan kuitumateriaalin mukaan. Yleensä keittoliuos sisältää raaka-aineen kuivapainosta noin 0,1-50 %, etenkin noin 0,5 -20 %, hypofosforihappoa.The amount of phosphinic acid may also be adjusted according to the fiber material to be cooked. Generally, the cooking solution contains about 0.1-50%, particularly about 0.5-20%, of the dry weight of the raw material, hypophosphoric acid.

5 Huomautettakoon, että useimmissa alla esitettävissä esimerkeissä fosfiinihapon määrä on huomattavan suuri (jopa 1: 1 keitettävään materiaaliin nähden). Osaltaan suureen reagenssimäärään on vaikuttanut materiaalin vaatima suuri tilavuus (esimerkiksi korsi tai puunkuori). Keksinnön yhteydessä on kuitenkin voitu havaita, että menetelmä toimii mainiosti yllä mainituilla annostuksilla. Koivusta saadaan hyvä massa, kun fosfiinihapon 10 annostus on esim. noin 10 % koivun kuivapinosta laskettuna.5 Note that in most of the examples below, the amount of phosphinic acid is considerable (up to 1: 1 relative to the material to be cooked). Part of the large reagent volume has been influenced by the large volume required by the material (e.g. stalk or bark). However, it has been found with the invention that the method works well with the above dosages. Birch provides a good pulp when the dosage of phosphinic acid 10 is e.g. about 10% based on the dry stack of birch.

Liuottimiksi sopivat pienimolekyylipainoiset karboksyylihapot, alifaattiset alkoholit (kuten yllä mainitut muurahaishappo, etikkahappo ja etanoli sekä mm. propionihappo, n-propanoli ja isopropanoli). Myös polyoleja, kuten 1,2-etaanidiolia, propaanidiolia ja glyserolia 15 voidaan käyttää.Suitable solvents are low molecular weight carboxylic acids, aliphatic alcohols (such as formic acid, acetic acid and ethanol as well as propionic acid, n-propanol and isopropanol). Polyols such as 1,2-ethanediol, propanediol and glycerol 15 may also be used.

Keitosta saatava ligniini voidaan kasvilajista riippumatta valmistaa nanopartikkeleiksi hyvin yksinkertaisella prosessilla. Tunnetuilla tekniikoilla ligniinin nanopartikkelien valmistus on kallis ja monimutkainen prosessi, joka vaatii laitteistolta korkeaa teknologiaa. 20 Esillä olevassa keksinnössä ligniinin nanopartikkeleita voidaan valmistaa yksikertaisesti saostamalla niitä vesiliuoksesta.Regardless of the plant species, the resulting lignin can be made into nanoparticles by a very simple process. By prior art, the production of nanoparticles of lignin is an expensive and complex process that requires high technology on the equipment. In the present invention, nanoparticles of lignin can be prepared by simple precipitation from an aqueous solution.

Partikkelien erityisluonne on korkea fenolifunktionaalisuus, jota edistää partikkelien pieni partikkelikoko, yleensä noin 50-100 nm. Fenolifunktionaalisuus näkyy hyvin esim.The specific nature of the particles is high phenol functionality, promoted by the small particle size of the particles, generally about 50-100 nm. Phenol functionality is well visible e.g.

25 korkeana vasteena hapettaviin entsyymeihin. Todennäköisesti ligniiniin sitoutuneella orgaanisella fosforilla on merkittävä rooli ligniinin dispergoitumismekanismissa, joka näyttää tapahtuvan spontaanisti, ilman mekaanista dispergoimista tai dispergoinnin apuaineita.25 in high response to oxidizing enzymes. Organic phosphorus bound to lignin is likely to play a significant role in the lignin dispersion mechanism, which appears to occur spontaneously, without mechanical dispersion or dispersion aids.

30 Yhden sovelluksen mukaan jätetään pieni osa ligniinistä tarkoituksella kuituihin, esim. Klasonin ligniinin määrää (noin 2-3 %) vastaava osuus, jolloin kuidulle saavutetaan erittäin korkea reaktiivisuus erilaisia hapettamalla aktivoivia kemikaaleja kohtaan. Esimerkiksi lakkaasientsyymille havaittu aktiivisuus on kertaluokkaa korkeampi kuin mekaanisille massoille.According to one embodiment, a small portion of the lignin is intentionally left on the fibers, e.g., the amount of Klason's lignin (about 2-3%), whereby the fiber exhibits very high reactivity to various oxidizing activating chemicals. For example, the activity observed for the laccase enzyme is an order of magnitude higher than that for mechanical pulps.

88

Koska lakkaasin vaikutus perustuu hapetusreaktioon, voidaan lakkaasin ohella ja ainakin jossain tapauksissa, sitä korvaavana kemikaalina, käyttää jotain hapettavaa kemikaalia, tyypillisesti peroksorikkihapon alkalimetallisuoloja.Because the action of laccase is based on an oxidation reaction, in addition to laccase, and at least in some cases, as a substitute chemical, an oxidizing chemical, typically the alkali metal salts of peroxysulfuric acid, may be used.

55

Yhden sovelluksen mukaan kuidun lakkaasientsyymi (Tr. Hirs) 1000 nkat/g aktiivisuus hapen kulutuksena DO > 4 mg/1, 30 min tai jopa DO > 5 mg/1 30 minuutissa.In one embodiment, the activity of the fiber laccase enzyme (Tr. Hirs) 1000 nkat / g at oxygen consumption is DO> 4 mg / L for 30 min or even DO> 5 mg / L in 30 min.

Edellä esitetyt piirteet mahdollistavat kuitujen jatkomuokkauksen funktionaalisilla 10 substraateilla, jolloin jo ennestään hyviä teknisiä ominaisuuksia voidaan modifioida. Tämä seikka tulee erityisen merkitykselliseksi esim. kuitu-muovikomposiittien valmistuksessa, jolloin kuidun täytyy kussakin tapauksessa olla mahdollisimman hyvin yhteensopiva muovimatriisin kanssa. Modifiomaattomienkin kuitujen on todettu soveltuvan erinomaisesti biopolymeeri-komposiitteihin ja toimivan ainakin selluloosaesterien ja PLA:n kanssa 15 paremmin kuin tavanomainen sulfaattiselluloosamassa.The foregoing features allow further processing of the fibers with functional substrates, whereby the already good technical properties can be modified. This fact becomes particularly important in the manufacture of e.g. fiber-plastic composites, in which case the fiber must in each case be as compatible as possible with the plastic matrix. Even unmodified fibers have been found to be excellent for biopolymer composites and to perform at least with cellulose esters and PLA better than conventional sulfate cellulose pulp.

Esimerkein on osoitettu kuitujen fysikaalisten ja lujuusominaisuuksien olevan täysin sulfaattimassojen tasolla ja useimmiten jopa ylittävän ne.It has been demonstrated by examples that the physical and strength properties of the fibers are completely at the level of the sulfate masses and in most cases even exceed them.

20 Erityisen edullisiin tuloksiin päästään, kun saanto on 48 - 55 %, jolloin kuidut sitoutuvat hyvin toisiinsa ja muodostavan tiiviin verkon.Particularly advantageous results are obtained when the yield is 48-55%, whereby the fibers bind well together and form a dense network.

Paperitekniikassa kuituja voidaan siksi käyttää ilmaa läpäisemättömien, hyvin sileiden paperien valmistuksessa. Koska paperin valmistuksen tausta on hapan, soveltuu näin paperi 25 hyvin esim. painettavan elektroniikan pohjapaperiksi tai sähköä johtavaksi paperiksi.In paper technology, therefore, fibers can be used to make airtight, very smooth papers. Since the papermaking background is acidic, the paper 25 is thus well suited, for example, as a base paper for printing electronics or as a conductive paper.

Menetelmä voidaan myös käsittää eräänlaiseksi konseptiksi, jossa tavoitteena on hyödyntää puu tai ruoko kokonaisvaltaisesti fraktioimalla se polymeerikomponentteihin.The process can also be understood as a kind of concept where the goal is to utilize wood or reed holistically by fractionating it into polymeric components.

30 Useiden tunnettujen menetelmien haittapuolena onkin se, että ne ovat hyviä vain yhdessä asiassa kerrallaan. Tuloksena voi olla korkealla saannolla sokereita, mutta ligniini ja ainakin suurin osa hemiselluloosasta menetetään tai sen talteen otto on teknisesti vaikeaa. Sivutuotteen energiakäyttöä voi rajoittaa myös sen korkea vesipitoisuus.30 The disadvantage of many known methods is that they are good only for one thing at a time. High yields of sugars may result, but lignin and at least most of the hemicellulose are lost or technically difficult to recover. The energy use of the by-product may also be limited by its high water content.

99

Uudella menetelmällä on voitu erottaa toisistaan vaiheittain ligniini, hemiselluloosa ja selluloosa. Hemiselluloosan tehokas poistuminen kuidusta voidaan päätellä myös tarkastelemalla kuitujen sokerikoostumuksia. Varsin mieto emäs käsittely (0,5 M NaOH) laskee esimerkiksi koivukuidun ksyloosipitoisuuden puoleen. Mikäli ligniinin poiston 5 jälkeen suoritetaan emäskäsittely, saadaan lopputuotteena pääasiassa selluloosaa. Hemiselluloosan poisto toimii samalla myös valkaisuprosessina.The new method has been able to sequentially separate lignin, hemicellulose and cellulose. The effective removal of hemicellulose from the fiber can also be deduced by looking at the sugar compositions of the fibers. The relatively mild base treatment (0.5 M NaOH), for example, reduces the xylose content of the birch fiber. If the base treatment is carried out after the lignin removal 5, the final product is mainly cellulose. The removal of hemicellulose also functions as a bleaching process.

Koska selluloosaff aktion cntsyymihydrolyysin on todettu olevan erittäin nopea, voidaan keittoa periaatteessa ohjata siten ’’yli”, että lopputuotteesta voidaan valmistaa hyvällä 10 saannolla mikrokiteistä selluloosaa tai selluloosafibrillejä ts. suorittaa selluloosan happohydrolyysi osittain keiton aikana ja/ tai korottaa polysakkaridin entsyymihydro lyy sinopeutta.Since enzyme hydrolysis of cellulose has been found to be extremely rapid, the cooking can in principle be directed so that the final product can be made in good yield in microcrystalline cellulose or cellulose fibrils, i.e. partially acidified by cellulose hydrolysis and / or elevated polysaccharide enzyme.

Yhteenvetona edellä mainituista sovelluksista voidaan todeta, että esillä olevan keiton 15 avulla valmistettua kuitumateriaalia voidaan käyttää sellaisenaan tai edelleen funktionaliso ituna kuitukomposiiteissa (joko synteettisten tai bio muovien kanssa) ja erikoispaperi- ja kartonki sovelluksissa (suodattimet, jäljitettävyys, tunnistettavuus tai pohjapaperina painetussa elektroniikassa (erityisesti silloin jos mukana on emäsherkkä johdepolymeeri).In summary of the above applications, the fibrous material produced by the present cooking 15 can be used as such or further functionalized in fiber composites (either with synthetic or bio-plastics) and in specialty paper and board applications (filters, traceability, if a base-sensitive conductive polymer is present).

2020

Ligniiniä voidaan käyttää suoraan korvaamaan nykyisiä ligniinituotteita olemassa olevissa sovelluksissa (liimat, adhesiivit, puun kyllästysaineet, lannoitteet, jne.) tuomaan lisäarvoa kuten palonkestävyyttä tai puupinnan mikrobiologista kestävyyttä. Nanopartikkeleina tai funktionalisoituna edelleen ligniini voisi tuoda uusia ominaisuuksia mm. kuitukomposiitti-25 tuotteisiin sekä lisäaineena että mahdollisesti myös matriisimateriaalina.Lignin can be used directly to replace existing lignin products in existing applications (adhesives, adhesives, wood preservatives, fertilizers, etc.) to provide added value such as fire resistance or microbiological resistance of the wood surface. As nanoparticles or further functionalized, lignin could introduce new properties e.g. fiber composite-25 products both as an additive and possibly also as a matrix material.

Kemiallisesti sitoutuneen fosforin märän ollessa >1 % polymeerinen johdannainen toimii periaatteessa ioninvaihtohartsina tai metallikationiansana 30 Keksinnön mukaisessa menetelmässä ligniinin talteen ottamiseksi ligniinipitoisesta kuituraaka-aineesta ligniini liuotetaan keittoliuokseen, josta se erotetaan, jolloin keittoliuokseen liuennut ligniini saadaan edullisesti saostetuksi liuottimesta esim. vedellä. Saostettavan ligniinin pH asetetaan noin arvoon 4,5 - 6,0, etenkin noin arvoon 5,0 - 5,5.When the amount of chemically bound phosphorus is > 1%, the polymeric derivative essentially acts as an ion exchange resin or metal cationic resin in the process of the invention for recovering lignin from a lignin-containing fibrous raw material, thereby separating the lignin from the digestion solution. The pH of the lignin to be precipitated is adjusted to about 4.5 to 6.0, particularly about 5.0 to 5.5.

1010

Keksinnön mukaisessa menetelmässä hemiselluloosan talteen ottamiseksi kuituraaka-ainetta käsitellään esitetyllä keittoliuoksella ligniinin liuottamiseksi, jolloin keittoa sopivimmin jatketaan, kunnes ainakin noin 20 % raaka-aineesta on saatu liuotetuksi. Kuitumainen raaka-aine, josta merkittävä osa ligniinistä on poistettu voidaan erottaa 5 keittoliuoksesta, minkä jälkeen se käsitellään erikseen alkalilla hemiselluloosan liuottamiseksi. Alkaliliuoksesta hemiselluloosa voidaan puolestaan erottaa saostuksella, esim. käyttämällä vettä, tai membraaneilla tai muilla vastaavilla tavoilla. Yleensä kuituraaka-aineesta erotetaan merkittävä osa, tyypillisesti noin 25 - 35 kuivapainosta, jolloin siitä saadaan suurin osa ligniinistä poistettua, minkä jälkeen käsitellystä kuituraaka- 10 aineesta uutetaan alkaliliuoksella ainakin noin 50 paino-% sen sisältämästä hcmiselluloosasta. Alkalina käytetään alkali- tai maa-alkalimetallin hydroksidin vesiliuosta, jonka molaalisuus on, kuten yllä todettiin, suhteellisen alhainen, esim. noin 0,1 - 5 M, sopvimmin noin 0,1 - 1 M.In the process of recovering hemicellulose according to the invention, the fibrous raw material is treated with a cooking medium disclosed to dissolve the lignin, preferably cooking is continued until at least about 20% of the raw material has been dissolved. The fibrous raw material from which a significant amount of the lignin has been removed may be separated from the broth and subsequently treated separately with alkali to dissolve the hemicellulose. In turn, hemicellulose can be separated from the alkali solution by precipitation, e.g. with water, or by membranes or the like. Generally, a significant portion, typically about 25-35 dry weight, of the fibrous feedstock is separated to remove most of the lignin, after which the treated fibrous feedstock is extracted with an alkaline solution of at least about 50% w / w of the cellulose it contains. As alkali, an aqueous solution of an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide having a relatively low molarity, e.g. about 0.1 to 5 M, most preferably about 0.1 to 1 M, is used.

15 Seuraavat ei-rajoittavat esimerkit havainnollistavat keksintöä.The following non-limiting examples illustrate the invention.

Esimerkki 1. Korkean saannon etikkahappo-fosflinihappokeitto kuivalle koivupuulleExample 1. High yield acetic acid-phosphinic acid soup for dry birch wood

Laitettiin 52,8 g kuivanutta koivupuuta (kuiva-aine 88 %), 50,0 g kuivaksi laskettuna.52.8 g of dried birch wood (dry matter 88%), 50.0 g calculated on dry weight, were placed.

20 302,0 g etikkahappoa, 82,0 g vettä ja 60 g fosfiinihapon (hypofosfosforihapon, H3PO2) 50 % vesiliuosta, mikä vastaa 30,0 g:n lisäystä 100 % fosfiinihappoa, lasiseen rcaktioastiaan siten, että puukappaleet peittyivät nesteeseen. Tämän jälkeen suoritettiin 24 h:n keitto palautusjäähdytyksellä ilmakehän paineessa ja 105 °C:ssa. Reaktioajassa puukappaleet hajosivat kuiduksi, josta reaktioliuos (160 g) suodatettiin pois, minkä jälkeen 25 kuidut huuhdeltiin 216 ml.lla 70 % etikkahappoa. Tämän jälkeen kuidut sekoitettiin veteen 5 % lietteeksi, suodatettiin viiran läpi ja suodos imettiin kerran kuitukakun läpi. Lopuksi massa pestiin suodattimessa vedellä. Vesi imettiin pois alipaineella, jolloin kuitukakun kuiva-aine oli 29,2 %.20 302.0 g of acetic acid, 82.0 g of water and 60 g of 50% aqueous solution of phosphinic acid (hypophosphoric acid, H3PO2), corresponding to an addition of 30.0 g of 100% phosphinic acid, in a glass reaction vessel so that the pieces of wood were covered with liquid. Subsequently, refluxing was carried out for 24 h at atmospheric pressure and 105 ° C. During the reaction time, the pieces of wood decomposed into a fiber from which the reaction solution (160 g) was filtered off, followed by rinsing the fibers with 216 ml of 70% acetic acid. The fibers were then mixed with water to form a 5% slurry, filtered through a wire, and the filtrate was sucked through a fiber cake once. Finally, the pulp was washed with water in the filter. The water was aspirated under reduced pressure to give a fiber cake dry matter of 29.2%.

30 Saanto: 58,9 % kuitua laskettuna puun kuivapainosta.Yield: 58.9% fiber calculated on the dry weight of the wood.

Esimerkki 2. Koivukeiton referenssi 11Example 2. Birch Soup Reference 11

Vertailunäytteenä käsiteltiin 53 g (50 g kuivana) koivutikkuja esimerkin 1 mukaisissa reaktio-olosuhteissa, mutta keittoliuokseen ei lisätty fosfiinihappoa.As a control sample, 53 g (50 g dry) of birch sticks were treated under the reaction conditions of Example 1, but no phosphinic acid was added to the cooking solution.

55

Keiton aikana liuos värjäytyi punaruskeaksi, mutta tikut eivät hajaantuneet kuiduiksi. Tikut puhdistettiin esimerkin 1 mukaisella menetelmällä ja etikkahappoiset liuokset, 400 ml, säästettiin myöhempiä analyysejä varten.During cooking, the solution turned reddish brown, but the sticks did not decompose into fibers. The sticks were purified by the procedure of Example 1 and the acetic acid solutions, 400 ml, were saved for further analysis.

10 Esimerkki 3. Korkean saannon etikkahappo-fosflinihappokeitto kuivalle koivupuulle10 Example 3. High Yield Acetic Acid-Phosphinic Acid Soup for Dry Birch Wood

Asetettiin 108 g kuivanutta (kuiva-ainepitoisuus 92,4 %), vastaa 100,0 g kuivaa koivupuuta, pieninä kappaleina keittoliuokseen, jonka määrä oli 462 g ja joka sisälsi: 302 g etikkahappoa, 30 g fosfiinihappoa ja 130 g vettä. Seosta keitettiin 23 h 105 °C:n 15 lämpötilassa palautusjäähdytyksellä normaalipaineessa, jolloin puu hajosi kuiduiksi.108 g of dried (solids content 92.4%), equivalent to 100.0 g of dry birch wood, were placed in small pieces in a cooking solution of 462 g containing: 302 g of acetic acid, 30 g of phosphinic acid and 130 g of water. The mixture was boiled for 23 h at 105 ° C under reflux at normal pressure, whereupon the wood decomposed into fibers.

Puukuidut puhdistettiin esimerkin 1. mukaisella menetelmällä. Etikkahappoiset, ligniiniä sisältävät reaktio liuokset otettiin talteen ja niiden yhteismäärä oli 536 g. Vesipestyn kuitumassan saanto oli 206 g, kuiva-ainepitoisuus 30,5 %, joka vastaa 62,8 %:n saantoa koivukuitua laskettuna puun kuivapainosta.The wood fibers were purified by the method of Example 1. The lignin-containing acetic acid reaction solutions were collected and totaled 536 g. The yield of water-washed pulp was 206 g, dry matter content 30.5%, which corresponds to a yield of 62.8% based on the dry weight of the wood.

2020

Kuidulle saatiin seuraava koostumus:The fiber obtained the following composition:

Asetonilla uuttavat aineet: 2,48 %Acetone extractants: 2.48%

Klasonin liukoinen ligniini: 0,54 %Klason soluble lignin: 0.54%

Klasonin gravimetrinen ligniini: 3,52 % 25 ramnoosi < 0,10 arabinoosi <0,10 galaktoosi <0,10 glukoosi 86,9 % ksyloosi 7,89 % 30 mannoosi 0,50 % metyyliglukuronihappo (MeGlcA) 0,15 % galakturonihappo (GalA) <0,10 yhteensä: 95,54 %Classon gravimetric lignin: 3.52% 25 rhamnose <0.10 arabinose <0.10 galactose <0.10 glucose 86.9% xylose 7.89% 30 mannose 0.50% methylglucuronic acid (MeGlcA) 0.15% galacturonic acid ( GalA) <0.10 total: 95.54%

Esimerkki 4. Koivupuun sokerien seuranta fosflinihappo-etikkahappokeitossa.Example 4. Monitoring of birch sugars in phosphinic acid-acetic acid cooking.

1212

Tuoretta koivupuuta, jonka määrä oli 166 g (100 g kuivaksi puuksi laskettua), 302 g 5 etikkahappoa sekä 60 g 50 prosenttista fosfiinihappoa saatettiin reagoimaan0,5 1: n tasohiuskolvissa 35 h 30 min normaalipaineessa ja 105 °C : n lämpötilassa.Fresh birch wood, 166 g (100 g dry wood), 302 g 5 acetic acid and 60 g 50% phosphinic acid were reacted in a 0.5 L flat-bottomed flask for 35 h at normal pressure and 105 ° C.

Reaktioajan kuluttua kuidun puhdistus suoritettiin täsmälleen esimerkissä 1 kuvatulla menetelmällä.After the reaction time, the fiber purification was carried out exactly as described in Example 1.

10 Saanto oli 195 g massaa, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 25,1 %. Tämä vastaa 48,1 % saantoa koivu kuitua laskettuna puun kuivapainostaThe yield was 195 g of pulp with a dry matter content of 25.1%. This corresponds to a yield of 48.1% based on the dry weight of the birch fiber

Koivukuidulle määritettiin seuraava koostumus: 15 Asetonilla uuttuvat aineet: 2,80 %The following composition was determined for birch fiber: 15% Acetone Extractants: 2.80%

Klasonin liukoinen ligniini: 0,59%Klason soluble lignin: 0.59%

Klasonin gravimetrinen ligniini:3,40 Sokerit ramnoosi <0,10% 20 arabinoosi < 0,10 % galaktoosi < 0,10 % glukoosi 89,5 % ksyloosi 7,80 % mannoosi 0,76 % 25 metyyliglukuronihappo 0,28 % galakturonihappo < 0,10 % glukuronihappo < 0,10 % yhteensä 98,34 % 30Klason Gravimetric Lignin: 3.40 Sugars Rhamnose <0.10% 20 Arabinose <0.10% Galactose <0.10% Glucose 89.5% Xylose 7.80% Mannose 0.76% 25 Methyl Glucuronic Acid 0.28% Galacturonic Acid < 0.10% glucuronic acid <0.10% total 98.34% 30

Keittoliuoksesta analysoitiin hiilihydraatti-ja ligniinijakeet ultrasuodatuksen ja alkaliuuton jälkeen. Liuenneen polymeerisen hiilihydraattijakccn saanto oli 5,8 % puun kuiva-aineesta ja liuenneen ligniinin saanto oli (puhdistettuina nanopartikkeleina) 8,9 % puun kuiva-aineesta.The fractions were analyzed for carbohydrate and lignin fractions after ultrafiltration and alkali extraction. The yield of the dissolved polymeric carbohydrate fraction was 5.8% of the dry matter of wood and the yield of the dissolved lignin (as purified nanoparticles) was 8.9% of the dry matter of the wood.

1313

Esimerkki 5. Muovilujitteeksi sopivan koivukuidun valmistus etikkahappo fosfiinihappokeitolla tuoreesta koivupuustaExample 5. Preparation of birch fiber suitable for plastic reinforcement by acetic acid phosphine acid cooking from fresh birch wood

Tuoretta koivupuuta, jonka määrä oli 189,4 g (100 g kuivaksi puuksi laskettua), 302 g 5 etikkahappoa sekä 60 g 50 % fosfiinihappoa saatetaan reagoimaan 0,5 1: n tasohiuskolvissa 32 h normaalipaineessa ja 105 °C : n lämpötilassa. Reaktioajan jälkeen kuidun puhdistus suoritettiin täsmälleen esimerkissä 1 kuvatulla menetelmällä.Fresh birch wood, 189.4 g (100 g dry wood), 302 g 5 acetic acid and 60 g 50% phosphinic acid are reacted in a 0.5 L flat-bottomed flask for 32 h at normal pressure and 105 ° C. After the reaction time, the fiber purification was carried out exactly as described in Example 1.

Saanto oli 186 g massaa, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 26,6 %. Tämä vastaa 50, 3 % 10 saantoa kuitua laskettuna puun kuivapainosta.The yield was 186 g of pulp with a solids content of 26.6%. This corresponds to 50, 3% 10 yields of fiber based on the dry weight of the wood.

Esimerkki 6. Kuusikuidun valmistus luokitetuista neulatikuista (Pin chips) etikkahappo-fosfiinihappokeitolla 15 43,5 g kuivaneita (kuiva-aine 91,9 %, 40,0 g kuiva puu) kuusitikkuja, joiden kevätpuun osuus oli rikastettu suhteeseen 1:1, upotettiin 578 g keittoliuosta, joka sisälsi 482 g etikkahappoa, 48 g fosfiinihappoa ja 48 g vettä. Seosta keitettiin palautusjäähdytyksellä normaalipaineessa 24 h 105 °C:n lämpötilassa Reaktioajan jälkeen kuidun puhdistus suoritettiin täsmälleen esimerkissä 1 kuvatulla menetelmällä.Example 6. Preparation of Spruce Fiber from Classified Pin Chips with Acetic Acid-Phosphinic Acid Soup 43.5 g of dry (91.9% dry matter, 40.0 g dry wood) spruce sticks with a 1: 1 ratio of spring wood were immersed in 578 g of cooking solution containing 482 g of acetic acid, 48 g of phosphinic acid and 48 g of water. The mixture was refluxed under normal pressure for 24 h at 105 ° C. After the reaction time, the fiber purification was carried out exactly as described in Example 1.

20 Saanto: 54 % kuusikuitua laskettuna puun kuiva-aineesta.Yield: 54% on a dry wood fiber basis.

Esimerkki 7. Kuusikuidun valmistus hakkeesta fosfiinihappo-etikkahappo-keitollaExample 7. Preparation of spruce fiber from chips by phosphine acetic acid cooking

Tuoreita kuusipilkkeitä, 267 g kuiva-ainepitoisuus 37,2 %, mikä vastaa 100 g kuivaksi 25 puuksi laskettua kuusta, upotettiin keittoliuokseen, joka sisälsi 302 g etikkahappoa, 30 g 100 % laskettua fosfiinihappoa ja 30 g vettä. Puupilkkeitä keitettiin liuoksessa 88 h 105 °C:n lämpötilassa, jolloin puu pehmeni ja hajosi kuiduksi ligniinin liuetessa etikkahappoon. Reaktioajan jälkeen emäliuos imettiin alipaineella massasta, jolloin saannoksi tuli 231 g, tämän jälkeen kuitukakku huuhdeltiin vähin erin 70 % etikkahapolla ligniinin ja 30 keittokemikaalien poistamiseksi. Pesuliuoksen saanto oli 246 g, joka yhdistettiin edelliseen suodokseen (emäliuos). Tämän jälkeen kuitu pestiin vedellä 5 % lietteessä, suodatettiin viiralle ja suodos imettiin kerran kuitukakun läpi. Lopuksi massa pestiin suodattimella vedellä ja väkevöitiin alipaineimulla.Fresh spruce chips, 267 g dry matter content 37.2%, which corresponds to 100 g dry spruce 25, were immersed in a cooking solution containing 302 g acetic acid, 30 g 100% calculated phosphinic acid and 30 g water. Wood chips were boiled in solution for 88 h at 105 ° C, whereupon the wood softened and decomposed into fiber as lignin dissolved in acetic acid. After the reaction time, the mother liquor was aspirated under reduced pressure from the pulp to yield 231 g, after which the fiber cake was rinsed with 70% acetic acid gradually to remove lignin and cooking chemicals. The yield of the wash solution was 246 g which was combined with the previous filtrate (mother liquor). The fiber was then washed with water in a 5% slurry, filtered on a wire, and the filtrate was sucked through a fiber cake once. Finally, the pulp was washed with water on a filter and concentrated under reduced pressure.

1414

Kostean massan saanto oli 238 g, kuiva-ainepitoisuus 22,4 %, joka vastaa 53,3 %:n saantoa puun kuiva-aineesta laskettuna.The yield of the moist pulp was 238 g, dry matter content 22.4%, which corresponds to a yield of 53.3% based on the dry matter of wood.

5 Esimerkki 8. Ligniinin poistaminen koivun sisäkuoresta etikkahappo-fosfiinihappo-keitolla5 Example 8. Removal of lignin from birch bark by acetic acid-phosphinic acid cooking

Sekoitettiin 95,3 g koivun sisäkuorta, kuiva-ainepitoisuus 91,6 %, joka vastaa 87,3 g kuivaa kuorta, keittoliuokseen, joka sisälsi 302 g etikkahappoa, 30,0 g fosfiinihappoa ja 10 117 g vettä. Seosta keitettiin 44 h 105 °C:n lämpötilassa ligniinin liuottamiseksi.95.3 g of birch bark, 91.6% dry matter equivalent to 87.3 g of dry bark, were mixed with a cooking solution containing 302 g of acetic acid, 30.0 g of phosphinic acid and 10 117 g of water. The mixture was boiled for 44 h at 105 ° C to dissolve the lignin.

Rcaktioajan kuluttua ligniinipitoisiä ctikkahappoliuoksia saatiin 400 g, esimerkin 1 mukaisesti vesipestyä polysakkaridirikasta, kosteaa massaa 195 g, kuiva-ainepitoisuudeksi määritettiin 22,4 %, joka vastaa 50 %:n saantoa kuoren kuivapainosta laskettuna. Käsitellylle koivun sisäkuorelle määritettiin seuraava koostumus 15 ramnoosi < 0,1 % galaktoosi< 0,1 % glukoosi 48,6 %After the reaction time, 400 g of lignin-containing acetic acid solutions were obtained, as described in Example 1, a water-rich polysaccharide-rich, moist mass of 195 g, a dry matter content of 22.4%, corresponding to a 50% yield based on the dry weight of the shell. The following composition was determined for the treated birch bark: 15 rhamnose <0.1% galactose <0.1% glucose 48.6%

Ksyloosi 3,8 %Xylose 3.8%

Mannoosi 0,64 % 20 Fruktoosi <0,1 %Mannose 0.64% 20 Fructose <0.1%

Monosakkaridit yhteensä: 53 %Total monosaccharides: 53%

Esimerkki 9. Koivukuidun valmistus muurahaishappo-fosflinihappo keitolla 25Example 9. Preparation of Birch Fiber with Formic Acid-Phosphlinic Acid 25

Koivupuuta (119 g, kuiva-ainepitoisuus 84 %, mikä 100,0 g kuivaa puuta) yhdistettiin keittoliuoksen kanssa, joka sisälsi 251 g muurahaishappoa, 25 g fosfiinihappoa ja 25 g vettä. Keittoaika oli 19h 30 min, jonka ajan kuluessa puu hajosi täydellisesti kuiduksi. Ligniinipitoinen keittoliuos poistettiin kuidusta vakuumi-imun avulla ja saanto oli 268 g.Birch wood (119 g, 84% dry matter, 100.0 g dry wood) was combined with a cooking solution containing 251 g of formic acid, 25 g of phosphinic acid and 25 g of water. The cooking time was 19h 30 min, during which time the wood completely decomposed into fiber. The ligninous broth was removed from the fiber by vacuum suction and the yield was 268 g.

30 Tämän jälkeen massa huuhdeltiin 70 % muurahaishapolla liuenneen ligniinin poistamiseksi. Huuhteluliuos otettiin talteen sen määrän ollessa 266 g, minkä jälkeen ligniiniliuokset yhdistettiin. Kuitu pestiin vedellä esimerkin 1 mukaisesti. Kostean massan saanto oli 189 g, kuiva-ainepitoisuus 23,8 % ja koivukuidun saanto 43,6 % laskettuna puun 15 kuivapainosta.The pulp was then rinsed with 70% formic acid to remove lignin dissolved. The rinsing solution was collected at 266 g, after which the lignin solutions were combined. The fiber was washed with water as in Example 1. The yield of the moist pulp was 189 g, the dry matter content 23.8% and the birch fiber yield 43.6% based on the dry weight of the wood.

Esimerkki 10. Muovilujitteisiin soveltuvan kuidun valmistus ruokohelpistä etikkahappo-fosfiinihappokeitolla 5Example 10. Preparation of fiber suitable for plastic reinforcement from reed canary grass with acetic acid-phosphinic acid cooking 5

Ruokohelven kortta, jonka määrä oli 55,3 g (kuiva-ainepitoisuus 90,3 %), eli 50,0 g kuiva-aineeksi laskettua, sekoitettiin 904 g keittoliuosta, jonka koostumus oli 604 g etikkahappoa, 60 g fosfiinihappoa, ja 240 g vettä. Seosta keitettiin 13 h 105 °C:n lämpötilassa, jolloin korsi pehmeni ja hajosi kuiduksi. Kuitu puhdistettiin Esimerkin 1.A reed cardstock amount of 55.3 g (90.3% dry matter), or 50.0g calculated on dry matter, was mixed with 904g of a stock solution of 604g acetic acid, 60g phosphinic acid, and 240g water . The mixture was boiled for 13 h at 105 ° C, whereby the stalk softened and decomposed into fiber. The fiber was purified in Example 1.

10 mukaisella menetelmällä. Saanto 134 g märkää massaa, kuiva-ainepitoisuus 20,3%, joka vastaa 54,0 %:n saantoa. Märkä massa kuivattiin kiertoilmauunissa 60 °C:n lämpötilassa.10. Yield 134 g wet pulp, dry matter content 20.3%, corresponding to a yield of 54.0%. The wet mass was dried in a convection oven at 60 ° C.

Esimerkki 11. Entsyymihydrolysoituvan ruokohelpimassan valmistus etikkahappo-fosfiinihappokeitolla 15 55,3 g ruokohelven kortta (kuiva-ainepitoisuus: 90,3 %) sekoitettiin liuokseen, jonka koostumus lähtötilanteessa oli 604 g etikkahappoa, 60 g fosfiinihappoa ja 240 g vettä. Keittoaika 105 °C:n lämpötilassa ja normaalipaineessa oli 5 h, jonka kuluessa korsi pehmeni ja hajosi kuiduksi. Keittoliuos imettiin pois massasta vakuumi-imulla 20 mahdollisimman täydellisesti, jonka jälkeen keittoliuokseen lisättiin uusi 50 g: n (kuivaksi laskettuna) erä kortta ja suoritettiin uusi 5h:n keitto. Menettely toistettiin ja palautettuun keittoliuokseen sekoitettiin vielä kuiva-painona 25 g: n erä kortta, jonka jälkeen suoritettiin 3. kettovaihe. Keittovaiheiden jälkeen kuitumassat yhdistettiin ja huuhdeltiin 70 % etikkahapolla ja pestin sen jälkeen vedellä pH arvoon~5. Yhteensä samalla kettoliuoksella 25 käsiteltiin 120 g ruokohelvekortta. Märän massan saanto oli 396 g, kuiva-ainepitoisuus 18,1 %, joka vastaa 57,4 % kokonaissaantoa. Ligniinillä väkevöityneen keittoliuoksen retentio prosessista oli 516 g ja 70 % etikkahappoista suodosta kertyi 195 g.Example 11. Preparation of enzyme hydrolyzable reed pulp by acetic acid-phosphinic acid cooking 55.3 g of a reed cardstock (dry matter content: 90.3%) was mixed with a solution of 604 g of acetic acid, 60 g of phosphinic acid and 240 g of water at baseline. The cooking time at 105 ° C and normal pressure was 5 hours, during which the stalk softened and decomposed into fiber. The broth was sucked out of the pulp by vacuum suction as completely as possible, after which a new batch of 50 g (calculated as dry) was added to the broth and a new 5h brew was carried out. The procedure was repeated and a further 25 g aliquot of the card was mixed with the reconstituted brine solution, followed by a third chain step. After the cooking steps, the pulps were combined and rinsed with 70% acetic acid and then washed with water to pH ~ 5. A total of 120 g of a reed card were treated with the same ketone solution 25. The wet mass yield was 396 g, the dry matter content 18.1%, which corresponds to 57.4% of the total yield. The retention of lignin-concentrated brine from the process was 516 g and 70% of the acetic acid filtrate was 195 g.

166 g, 30, 0 g kuivaksi laskettua ruokohelpimassaa jatkokäsiteltiin uuttamalla sitä 4 h 1000 30 ml:lla 0,5 N NaOH (pH = 12) 80 °C:n lämpötilassa. Käsittelyn havaittiin valkaisevan massaa, jäännösligniinin ja hemiselluloosan liuetessa. Reaktioajan kuluttua kuidut suodatettiin viiralle ja huuhdeltiin 0,5 N NaOH liuoksella. Saanto 19,9 g kuivaksi laskettua kuitua, joka vastaa 66,3 %:n saantoa alkaliuuttoon menneestä kuidusta. Korsi raaka-aineesta laskettuna sclluloosarikkaan kuidun saanto oli siten 38 %.166 g, 30.0 g of dry reed mass was further processed by extraction for 4 h with 1000 30 ml of 0.5 N NaOH (pH = 12) at 80 ° C. The treatment was found to bleach the pulp as the residual lignin and hemicellulose dissolved. After the reaction time, the fibers were filtered onto a wire and rinsed with 0.5 N NaOH. Yield 19.9 g of dry fiber, which corresponds to a yield of 66.3% of the fiber extracted by alkali. Thus, the yield of fiber rich in cellulose was 38%, calculated from the raw material.

Esimerkki 12. Etanoli-fosfiinihappokeitto ruokohelpille 16 55,4 g (kuiva-ainepitoisuus 90,3), 50,Og kuivaksi laskettua ruokohelve kortta sekoitettiin 5 keittoliuokseen, jonka koostumus oli 604 g etanolia, 60 g fosfiinihappoa ja 180 g vettä. Seosta keitettiin palauttaen (79 °C) 30 h. Tämän jälkeen etanoli imettiin pois massasta alipaineen avulla. Palautettuun etanolikeittoliemeen lisättiin kuivapainona uusi 50,0 g:n erä kortta ja keitto toistettiin. Reaktioajan kuluttua etanolipitoiset massat huuhdeltiin etanolilla, yhdistettiin ja pestiin 3000 ml:n tilavuudessa vettä ja lopuksi huuhdottiin vedellä viiran 10 päällä. Massan saanto oli 73,5 % laskettuna raaka-aineen kuivapainosta.Example 12. Ethanol-phosphinic acid soup for reed canary grass 16 55.4 g (dry matter content 90.3), 50 µg dry reed cane card was mixed with 5 cooking solutions of 604 g ethanol, 60 g phosphinic acid and 180 g water. The mixture was boiled under reflux (79 ° C) for 30 h. Thereafter, the ethanol was aspirated off under reduced pressure. A dry aliquot of 50.0 g of card was added to the restored ethanol broth and the soup was repeated. After the reaction time, ethanol-containing pulps were rinsed with ethanol, pooled and washed in 3000 mL volume of water and finally rinsed with water on a wire 10. The yield of the pulp was 73.5% based on the dry weight of the raw material.

Massaa, joka määrältään vastasi 30,0 g:n kuivapainoa, käsiteltiin alkaliuutolla esimerkin 10 mukaisesti, jolloin selluloosarikkaan massan saanto kuivapainona oli 23,3 g, joka vastaa 77,6 % saantoa etanolikeitetystä kuidusta ja 57 % saantoa lähtötilanteen korsiraaka-15 aineesta.A mass corresponding to 30.0 g dry weight was subjected to alkali extraction as in Example 10, with a dry cellulose-rich pulp yield of 23.3 g, corresponding to 77.6% yield of ethanol cooked fiber and 57% yield of baseline corsica raw material.

Esimerkki 13. Ligniinin nanopartikkelien valmistaminen keittoliuoksesta vesilaimennuksella 20 Esimerkistä 1 saatua, etikkahappoista ligniiniliuosta ( 376 g) laimennettiin vedellä 3000 ml:n tilavuuteen, jolloin muodostuu ligniinin saostuma, joka voidaan ainakin kerran scdimentoida ja erottaa laimennut ctikkahappo dekantoimalla. Kun tämän jälkeen suoritetaan uusi vesilaimennus 2000 - 3000 ml:n tilavuuteen ei ligniinisakka enää sedimentoidu gravitaatiolla vaan muodostuu vesidispersio, joka voidaan konsentroida 25 sentrifugoimalla suurelta nopeudella 3000 -5000 r.p.m/ 15 min, Ligniini pestiin pH arvoon ~5, saanto ligniinidispersio 20,5 g (kuiva-aine 24,6 %) ja saanto 10,1 % laskettuna koivun kuivapainosta.Example 13. Preparation of Lignin Nanoparticles from a Baking Solution by Dilution with Water The acetic acid lignin solution (376 g) obtained from Example 1 was diluted with water to a volume of 3000 ml to form a precipitate of lignin which can be at least once diluted and decanted by dilute acetic acid. Thereafter, a further dilution of water to a volume of 2000 to 3000 ml will no longer sedimentate by gravity but will produce an aqueous dispersion which can be concentrated by high speed centrifugation at 3000 to 5000 rpm / 15 min, lignin washed to pH ~ 5, yield 20.5 g lignin dispersion (dry matter 24.6%) and yield 10.1% based on the dry weight of birch.

Vertailunäytteestä (esimerkistä 2) saatiin hieman vaalean kellertävää saostumaa, joka riitti 30 kemialliseen fosforinmääritykseen. Kemiallinen fosforinmääritys suoritettiin polttamalla muhveliuunissa 1,00 g:n suuruinen näyte 6 h/800 °C, Pitkä polttoaika oli tarpeellinen fosfiinihapon kanssa reagoineelle ligniinille, jotta kaikki hiili katoaa. Referenssinäytteet paloivat välittömästi. Polton jälkeen posliiniupokkaaseen jäänyt epäorgaaninen materiaali liuotettiin 5,0 ml IM HC1 ja laimennettiin 100 ml.n tilavuuteen tislatulla vedellä. Näyte 17 toimitettiin Altia Oy:n vesilaboratorioon ja kokonaisfosforipitoisuus määritettiin molybdeenisinimenetelmällä (veden kokonaisfosfori).A light yellowish precipitate was obtained from the control sample (Example 2) which was sufficient for 30 chemical determinations of phosphorus. Chemical determination of phosphorus was carried out by burning a sample of 1.00 g in a muffle furnace for 6 h / 800 ° C. A long burning time was necessary for the lignin reacted with phosphinic acid to eliminate all carbon. Reference samples burned immediately. After combustion, the inorganic material remaining in the porcelain crucible was dissolved in 5.0 mL of IM HCl and diluted to 100 mL with distilled water. Sample 17 was delivered to Altia Oy's water laboratory and the total phosphorus content was determined by the molybdenum method (total phosphorus in water).

Taulukossa 1 on esitetty yllä kuvattujen esimerkkien mukaan valmistettujen ligniini-5 nanopartikkelien saannot eri kuituraaka-aineille.Table 1 shows the yields of the lignin-5 nanoparticles prepared according to the examples described above for different fiber raw materials.

Taulukko 1. Ligniini-nanopartikkelien saannot eri kasvimateriaaleilleTable 1. Yields of lignin nanoparticles for various plant materials

Raaka-aine Esimerkki Saanto % % fosfori %P NMRRaw Material Example Yield%% Phosphorus% P NMR

____(total)______ (total) __

Ref. koivu 2 «5 (totaali 0,47 ___H2O saostuvat)___Ref. birch 2 «5 (total 0.47 ___H2O precipitates) ___

Aldrich ligniini___0,31__ koivu_ 1 10,1 TIT 0,96Aldrich lignin ___ 0.31__ birch_ 1 10.1 TIT 0.96

Koivu__4__11,3___Koivu__4__11,3 ___

Koivun 8 11,7 sisäkuori_____Birch 8 11.7 inner shell _____

Kuusi__7__UJ_ 1,13 ISix__7__UJ_ 1.13 I

Pellava___6^4___Flax 6 ___ ___ ^ 4

Ruokohelpi__Π__13,4__Ruokohelpi__Π__13,4__

Ruokohelpi__12__7j0___ 10 Taulukossa 2 on puolestaan ilmoitettu ligniiniin sitoutuneen fosforin määrä esimerkin 1 mukaiselle ligniinille. Määritys on suoritettu 31P(1H) NMR analyysillä.In turn, Table 2 shows the amount of phosphorus bound to lignin for the lignin of Example 1. The assay was performed by 31P (1H) NMR analysis.

Taulukko 2. Koivuligniinin NMR analyysiTable 2. NMR analysis of birch lignin

Mitattu 31P{1H} NMR spektri 31P{1H} NMR integraalien summaMeasured 31P {1H} NMR Spectrum The sum of 31P {1H} NMR integrals

Mitattu 3IP{'H} NMR spektri, DMSO-d6 5,90 (koko näyte)Measured 3IP {1 H} NMR Spectrum, DMSO-d 6 5.90 (whole sample)

Ligniini, Λ,Ρ{Ή) NMR spektri,D2O-I1UOS 1,26 % (veteenliukeneva osuus)Lignin, Λ, Ρ (Ή) NMR Spectrum, D2O-I1UOS 1.26% (water soluble fraction)

Ligniiniin sitoutunut fosfori 5,9-1,26 = 4,64Phosphorus bound to lignin 5.9-1.26 = 4.64

Ligniniin sitoutuneen fosforin osuus % 79 %Percentage of lignin bound phosphorus% 79%

KvalitatiivinenQualitative

Ligniinin asetyloituminen ' C-NMR 170,5 ppm ( C=0)-asetyylikarbonyyli 20,6 ppm (-CH3)-asctyylin metyyli 15 18Acetylation of lignin 1 C NMR 170.5 ppm (C = O) -acetylcarbonyl 20.6 ppm (-CH 3) -acetyl methyl

Eri lähtömateriaaleista valmistettujen ligniinin nanopartikkeleiden termoplastisuutta tutkittiin DSC-analyysin avulla. Referenssinäytteenä oli kaupallinen ligniini, Protobind 1000. DSC-analyysi ajettiin kahtena 0-125 °C:n syklinä käyttämällä 10 °C/min lämpötilan nousu- ja laskunopeutta.The thermoplasticity of the lignin nanoparticles made from different starting materials was investigated by DSC analysis. The reference sample was a commercial lignin, Protobind 1000. The DSC analysis was run in two 0-125 ° C cycles using a 10 ° C / min rise and fall rate.

55

Taulukko 3. Eri lähtömateriaaleista valmistettujen organosolv ligniininanopartikkelien lasipiste DSC:llä määritettynä. Analyyttiset näytteet valmistettiin kuivaamalla puhdistettu ligniinidispersionäyte kiertoilmauunissa/ 60 °C.Table 3. Glass point of organosolv lignin nanoparticles made from different starting materials as determined by DSC. Analytical samples were prepared by drying a purified lignin dispersion sample in a convection oven / 60 ° C.

1010

Keiton lähtömateriaali Ligniinin Lasipiste / °CSource of soup Lignin glass point / ° C

eristystäpä 1. cycle 2. cycleisolation 1. cycle 2. cycle

Koivupuru, Esimerkki 1 Esimerkki 13 99 95Birch Crumb, Example 1 Example 13 99 95

Ruokohelpi, Esimerkki 12 Esimerkki 13 65 61Reed Moth, Example 12 Example 13 65 61

Ruokohelpi, Esimerkki 10 Esimerkki 13 104 102Reed Moth, Example 10 Example 13 104 102

Ruokohelpi, Esimerkki 11 Esimerkki 13 103 102Reed Moth, Example 11 Example 13 103 102

Pellava, Esimerkki 14 Esimerkki 13 97 110Linen, Example 14 Example 13 97 110

Protobind 1000, - 107 105 referenssiligniiniProtobind 1000, - 107 105 reference lignin

Taulukko 3 osoittaa, että orgaanisella liuottimella valmistettujen ligniinien lasipiste oli noin 100 °C:ssa ja että ligniinit toimivat termoplastisesti. Ligniinien moolimassat määritetään GPC tekniikalla ja tulosten odotetaan selittävän osan havaituista eroista eri 15 esimerkkien välillä.Table 3 shows that the lignins prepared with organic solvent had a glass point at about 100 ° C and that the lignins are thermoplastic. The molecular weights of the lignins are determined by GPC and the results are expected to explain part of the observed differences between the various examples.

Esimerkki 14 Pellavan fraktiointi muurahishappo-fosfiinihappokeitollaExample 14 Fractionation of flax with formic acid-phosphinic acid cooking

Pellavan kortta, jonka määrä oli 57,6 g (kuiva-ainepitoisuus 86.7 %, eli kuivaksi 20 materiaaliksi laskettuna 50,0 g pellavan kortta) sekoitettiin keittoliuokseen, jonka sisälsi 604 g muurahaishappoa, 60,Og fosfiinihappoa ja 240 g vettä. Keittoaika normaalipaineessa oli 11 h, jollin korsi hajosi kuiduksi. Kuitu puhdistettiin esimerkin 1 ja 8 mukaisella menettelyllä, vesipestyn märän pellavakuitumassan saanto oli 141,8 %, kuiva-ainepitoisuus 19,2 %, joka vastaa 54 %:n saantoa pellavakuitua laskettuna korren kuivapainosta.57.6 g of flax card (86.7% dry matter, i.e. 50.0 g of flax card) was mixed with a cooking solution of 604 g of formic acid, 60 g of phosphinic acid and 240 g of water. The cooking time at normal pressure was 11 h, when a stalk was broken into fiber. The fiber was purified by the procedure of Examples 1 and 8, yielding a water-washed wet linen fiber mass yield of 141.8% and a dry matter content of 19.2%, corresponding to a 54% yield of linen fiber based on the dry weight of the stalk.

1919

Ligniinipitoinen muurahaishappo liuos, jonka määrä oli 664 g, laimennettiin vedellä 3000 ml:aan, ja valmistettiin sentrifugointipesulla pH-arvossa 5 ligniinin nanopartikkeli-dispersioksi, jonka saanto oli 16 g (kuiva-ainepitoisuus 20,14 %) vastaten 6,4 % prosentin 5 saantoa puhdistettuja ligniini nanopartikkeleita laskettuna korren kuivapainosta.A ligninic formic acid solution of 664 g was diluted with water to 3000 ml and prepared by centrifugation washing at pH 5 to produce a 16 g (20.14% dry matter) nanoparticulate dispersion of lignin corresponding to 6.4% yield of purified lignin nanoparticles based on the dry weight of the stalk.

Pellavakuitumassa (27 g kuiva-ainetta) sekoitettiin 1000 ml:n tilavuuteen 0,5 M NaOH liuosta ja uutettiin 24h:n ajan 20 °C:n lämpötilassa hemiselluloosan erottamiseksi. Uuton jälkeen massa suodatettiin viiran läpi ja suodos imettiin kerran kuitukakun läpi.The flax fiber (27 g of dry matter) was mixed with 1000 ml of a 0.5 M NaOH solution and extracted for 24 h at 20 ° C to separate the hemicellulose. After extraction, the pulp was filtered through a wire and the filtrate was sucked through a fiber cake once.

10 Emäsliukoisia polysakkarideja sisältävä liuos varastoitiin ja lopuksi kuidut huuhdeltiin suodattimessa kylmällä vedellä.The solution containing the base-soluble polysaccharides was stored and finally the fibers were rinsed in the filter with cold water.

Saanto oli 116,46 g märkää selluloosamassaa, jonka kuiva-ainepitoisuudeksi määritettiin 19,34 %. Tämä vastaa 45 % saantoa laskettuna korren kuiva-aineesta lähtötilanteessa.The yield was 116.46 g wet cellulose pulp with a dry matter content of 19.34%. This corresponds to a yield of 45% based on the dry matter of the straw at baseline.

1515

Biomassa jakautui joko 54 %:n saantoa vastaavaan määrään kuitua ja 6,4 %:n saantoa vastaavaan määrään ligniini nanopartikkeleita tai 45 %:n saantoa vastaavaan määrään selluloosarikasta kuitua, 9 % alkaliliukoisia polysakkarideja (pääasiassa helmisellu-loosaa) ja 6,4 % pellavaligniini nanopartikkeleita. Kokonaisuudessaan pellavan konversio 20 käyttökelpoisiksi polymeerisiksi tuotteiksi oli 60,4 %.Biomass consisted of either a 54% yield of fiber and a 6.4% yield of lignin nanoparticles or a 45% yield of cellulose-rich fiber, 9% alkali-soluble polysaccharides (predominantly hemicellulose) and 6.4% nanoparticles. Overall, the conversion of flax into useful polymeric products was 60.4%.

Esimerkki 15. Koivupuun polymeerien fraktiointi etikkahappo-fosfiinihappokeitollaExample 15. Fractionation of Birch Wood Polymers with Acetic Acid-Phosphinic Acid Cooking

Koivun fraktioitiin fosfiinihappokeitolla, selluloosaksi, helmiselluloosaksi, ja ligniini 25 nanopartikkeleiksi Lähtötilanne (1,000 kg kohden kosteaa puuta, 57 % kuiva-ainepitoisuus) 1754 g koivua tikkuja (pin chips), 1000 g kuivaksi puuksi laskettuna sekoitettiin liuokseen, jonka koostumus oli 5000 g etikkahappoa, 100 g fosfiinihappoa ja 246 g vettä, keittoaikana 30 100 °C:n lämpötilassa ja normaalipaineessa oli 31 h 30 min, jonka kuluessa puutikut hajosivat kuiduksi. Kuidut puhdistettiin esimerkin 1 mukaisella menetelmällä ja ligniini nanopartikelit valmistettiin esimerkin 12 mukaisella menetelmällä. Helmiselluloosaa eristettiin kuiduista uuttamalla 2 % kuitulietettä IM NaOH liuoksessa 24h huoneen 20 lämpötilassa. Alkaliin liuennut polysakkaridifraktio puhdistettiin ultrasuodattamalla 5000 g/ mol [cut off] membraanin läpi, minkä jälkeen se pakastuskuivattiin.Birch was fractionated with phosphinic acid soup, cellulose, pearl cellulose, and lignin into 25 nanoparticles Starting point (1.000 kg per moist wood, 57% dry matter) 100 g of phosphinic acid and 246 g of water were cooked for 30 h at 100 ° C and normal pressure for 31 h 30 min, during which the wood splinters disintegrated into fiber. The fibers were purified by the method of Example 1 and the lignin nanoparticles were prepared by the method of Example 12. Pearl cellulose was isolated from the fibers by extraction of 2% fiber slurry in IM NaOH solution for 24h at room temperature. The polysaccharide fraction dissolved in the alkali was purified by ultrafiltration through a membrane of 5000 g / mol [cut off] followed by freeze-drying.

Saannot laskettuna lähtötilanteen puun kuivapainosta: 5Yields calculated on dry weight of the wood at baseline:

Koivukuitu 58,3 % keiton jälkeenBirch fiber 58.3% after cooking

Selluloosa 44,5 % alkaliuuton jälkeenCellulose 44.5% after alkaline extraction

Helmiselluloosa: 5,8 % Mw > 5000 g/molPearl Cellulose: 5.8% Mw> 5000 g / mol

Ligniini nanopartikkelit: 8,9 % 10 _ cd o ?· o o o o j »o — ^ ^ .—i ! *ζΛ f- * -O X! ': s'*’· «v. '*"> >» pj i? * CS\ os? ‘O V·' ffi w d· JS Ό t" f" S' iLignin Nanoparticles: 8.9% 10 _ cd o? · O o o o j »o - ^ ^. — I! * ζΛ f- * -O X! ': s' *' · «v. '* ">>» Pj i? * CS \ os?' O V · 'ffi w d · JS Ό t "f" S' i

£* I£ * I

S .o O 'S- » VC <Λ 't- ! W ;N jr- 3\ !'- <·- »o JS I "t '·'": s 0 Ä' j “’ ~’ °S .o O 'S- »VC <Λ' t-! W; N jr- 3 \! '- <· - »o JS I" t' · '": s 0 Ä' j" '~' °

2 O O O -: O2 O O O -: O

1 £ p 2 ~ - - 3$ 11 £ p 2 ~ - - 3 $ 1

li _. ja* — 3'.. f'., "t Ili _. ja * - 3 '.. f'., 't I

ro ] d χ Γ' x Γ'- 1ro] d χ Γ 'x Γ'- 1

♦ } S♦} S

c/3 Ϊ i C-? c/i 1 [ S O i o ! J2 I O ® o » o oc / 3 Ϊ i C-? c / i 1 [S O i o! J2 I O ® o »o o

*Ä rt I* Not I

£ o£ o

ö SS S.

•g* | „, Ji- v, —• g * | ", Jiv, -

C/> Ti P C CVC /> Ti P C CV

b S ! 3 < o o odd Ä* -¾ l-Öb S! 3 <o o Odd Ä * -¾ l-Ö

0 S I0 S I

-o E ·§ ..-o E · § ...

b S :S d Λ -5 K d O = ® ® ® b o 2 o 2 o -.b S: S d Λ -5 K d O = ® ® ® b o 2 o 2 o -.

-¾ t® . -S d C/5 'ö | ω s -e §> .« n κ q.-¾ t®. -S d C / 5 'ö | ω s -e §>. «n κ q.

C3 « tU t= :> Λί — >-- ® -eC3 «tU t =:> Λί -> - ® -e

01 Ä 2 iS01 Ä 2 iS

Φ 3 g ' -f q q q q O *3 cd r- Ob C-'J <n r- ^ Λ co o kr. r'- f'' mΦ 3 g '-f q q q q O * 3 cd r- Ob C-'J <n r- ^ Λ co o kr. r'- f '' m

^ I^ I

3 ^3 ^

*S "S _J3 is*, ^ ^ C.7S* S «S _J3 is *, ^^ C.7S

£ *i I N ^ ^ d d - 73 b ~ d ~ o o o d g b O hr a ··'·· u· "d "e b 2 _ ... - - S’®·— Id- o ä _a & "fi ^ 2 2 'S 2 2£ * i IN ^^ dd - 73 b ~ d ~ ooodgb O hr a ·· '·· u · "d" eb 2 _ ... - - S'® · - Id- o ä _a & "fi ^ 2 2 'S 2 2

b S § Γο 'ei o o 'Sb S § Γο 'ei o o' S

-1 b Tf ä o o o -t O-1 b Tf ä o o o -t O

.-¾ =3 ,VS » » C.5 » C O > S f·/ jv' a s ä « 3 3 - , ;r; ^ S-f^ mm ·- ~& >s ·*'· ^ Γ2 3 ^ >..-¾ = 3, VS »» C.5 »C O> S f · / jv 'a s ä« 3 3 -,; r; ^ S-f ^ mm · - ~ &> s · * '· ^ Γ2 3 ^>.

5Λ 3 Λ :; s 'V ;V ^ ‘‘ « ^ h ;.s I S s ;;.: ~ ·;< ίτ, 225Λ 3 Λ :; s' V; V ^ '' «^ h; .s I S s ;;.: ~ ·; <ίτ, 22

Sokerit on määritetty Bemfeldin julkaisussa esitetyllä menetelmällä, joka perustuu 2-hydroksi-3,5-dinitrobentseenihapon pelkistymiseen, Bemfeld, P (1955) Amylases, a and b. In Colowick SP and Kaplan NO (eds) Methods of enzymology, Voi 1, Academic press, NY, pp 149-158.The sugars have been determined by the method described in Bemfeld, based on the reduction of 2-hydroxy-3,5-dinitrobenzoic acid, Bemfeld, P (1955) Amylases, a and b. In Colowick SP and Kaplan NO (eds) Methods of Enzymology, Vol. press, NY, pp. 149-158.

5 Käsittelemättömän selluloosan kemiallinen koostumus analysoitiin happo lisäyksen jälkeen HPLC:llä (Tenkanen, M., Gellerstedt, G., Vuorinen, T., Teleman, A., Perttula, M., Li, J. and Buchert, J. (1999) Determination of hexeuronic acid in softwood kraft pulps by three different methods. Journal of pulp and paper science, 25:9,306-311).The chemical composition of untreated cellulose after acid addition was analyzed by HPLC (Tenkanen, M., Gellerstedt, G., Vuorinen, T., Teleman, A., Perttula, M., Li, J. and Buchert, J. (1999). Determination of Hexeuronic Acid in Softwood Kraft Pulps by Three Different Methods. Journal of Pulp and Paper Science, 25: 9,306-311).

1010

Tenkanen, M. and Siika-Aho, M. (2000) An a-glucuronidase of Schitzophyllum commune acting on polymeric xylan. Journal ofbiotechnology, 78:2, 149-161.Tenkanen, M. and Siika-Aho, M. (2000) An α-glucuronidase of the Schitzophyllum commune acting on polymeric xylan. Journal ofbiotechnology, 78: 2, 149-161.

Kuidun entsyymihydrolysoituvuus osoittautui orgaanisen keiton jälkeen erittäin korkeaksi 15 ja myös nopeaksi.The enzymatic hydrolysis of the fiber after organic cooking proved to be very high and also rapid.

Kuviossa 2 on havainnollistettu entsyymihydrolyysiä esimerkin 10 mukaisesti suoritetussa keitossa. Esimerkin 11 mukaisesti keitetyn ruokohelpimassan hydrolyysin koepisteet SR-5 massa 1 ja massa 2 tarkoittavat kuitunäytcttä ennen emäsuuttoa ja sen jälkeen. Emäsuutto 20 selvästi poistaa massasta hydrolyysiä hidastavia komponentteja, kuten helmiselluloosaa, mikä näkyy hyvin myös massan sokerikoostumuksen muutoksina (taulukko 4). Alkalikäsittelyn jälkeen massan hydrolyysi on jo 24 h:n jälkeen 100 %, jota analyysissä vastaa DNS mg/ml glukkoosia.Figure 2 illustrates enzyme hydrolysis in the cooking according to Example 10. According to Example 11, the test points for hydrolysis of cooked reed pulp SR-5 pulp 1 and pulp 2 represent the fiber sample before and after base leaching. Base leach 20 clearly removes hydrolysis retardant components such as pearl cellulose from the pulp, which is also well reflected by changes in the sugar composition of the pulp (Table 4). After the alkali treatment, the hydrolysis of the pulp is already 100% after 24 h, which in the assay is equivalent to DNA mg / ml glucose.

25 Esimerkin 12 mukaisesti käsitellyn massan hydrolysoitavuus on jo alkujaan suuri (76 %); 2 keittosykliä kierrätetyllä liuottimella ei vaikuttanut olennaisesti tulokseen. Alkalikäsittelyn jälkeen massan hydrolysoituvuus oli > 90 %.The hydrolyzable mass of the pulp treated according to Example 12 is high initially (76%); 2 cooking cycles with recycled solvent did not significantly affect the result. After alkali treatment, the hydrolysis of the pulp was> 90%.

Esimerkki 17 30Example 17 30

Esimerkin 1 mukaan valmistettujen kuitujen reaktiivisuus lakkaasientsyymin katalysoimassa hapetusreaktiossa mitattiin liuenneen hapen kulutuksena. Happimittaus tehtiin määrittämällä kuitususpensioon liuenneen hapen pitoisuutta lakkaasikäsittelyn aikana. Mittaus tehtiin suljetussa näyteastiassa SensorLink PCM800 laitteella käyttäen 23 happielektrodia (Clark). Kuviosta 3 käy ilmi, että uudet organosolv-kuidut ovat hyvin lakkaasireaktiivisia ja että ne voidaan siten aktivoida lakkaasin katalysoimassa hapetusreaktiossa edelleen hyödynnettäviksi, esimerkiksi funktionalisointiin sopiviksi.The reactivity of the fibers prepared according to Example 1 in the oxidation reaction catalyzed by the laccase enzyme was measured as the consumption of dissolved oxygen. Oxygen measurement was made by determining the concentration of oxygen dissolved in the fiber suspension during the laccase treatment. The measurement was made in a sealed sample vessel on a SensorLink PCM800 using 23 oxygen electrodes (Clark). Figure 3 shows that the new organosolv fibers are highly laccase-reactive and can thus be activated for further utilization in the laccase-catalyzed oxidation reaction, for example functionalization.

5 Esimerkki 18. Ligniini nanopartikkelien erityisominaisuudet, lakkaasientsyymiaktiivisuusExample 18. Specific Properties of Lignin Nanoparticles, Laccase Enzyme Activity

Kuviossa 4 on esitetty esimerkin 1 mukaisella menetelmällä valmistettujen koivuligniini-nanopartikkelien hapenkulutus lakkaasientsyymin katalysoimassa hapetusreaktiossa.Figure 4 shows the oxygen uptake of birch lignin nanoparticles prepared by the method of Example 1 in an oxidation reaction catalyzed by an enzyme laccase.

10 Happimittaus tehtiin käyttämällä esimerkissä 16 kuvattua happimittausmenetelmää.Oxygen measurement was performed using the oxygen measurement method described in Example 16.

Kuviosta 4 havaitaan, että keksinnön kuvaamalla organosolv-kcittomenctclmällä valmistetut ligniininanopartikkelit olivat hyvin reaktiivisia lakkaasin katalysoimassa hapetusreaktiossa.It can be seen from Figure 4 that the lignin nanoparticles prepared by the organosolve-free enzyme described by the invention were highly reactive in the laccase-catalyzed oxidation reaction.

15 Esimerkki 19. Kuidun pituus ja vertailu kaupallisiin tehdasmassoihin.15 Example 19. Fiber length and comparison with commercial mill masses.

Kuviossa 5 on esitetty esimerkin 1 (koivu) ja esimerkin 7 (kuusi) mukaisesti valmistettujen massojen kuitujen pituudet, joita verrataan kirjallisuusarvoihin (kuvio 6.).Figure 5 shows the lengths of the fibers of pulps prepared according to Example 1 (birch) and Example 7 (six), which are compared with the literature values (Figure 6).

20 Kuvaajilta nähdään että kuitupituusjakaumat ovat puulajille tyypillisiä.20 The graphs show that fiber length distributions are typical of wood species.

Esimerkki 20. Kuitujen fysikaaliset ja lujuusominaisuudet.Example 20. Physical and Strength Properties of Fibers.

Kuviossa 7 on esitetty esimerkin 1 mukaisen koesaijan (testisaija) massojen tiheyserojen 25 kompensaatio kaupallisiin tehdasmassoihin verrattuna, referenssi on koearkkien valmistuksessa käytetty koivu sulfaattiselluloosamassa.Figure 7 shows the compensation for the difference in mass densities of the test bag (test bag) of Example 1 compared to commercial mill masses, the reference being birch sulphate cellulose pulp used in the manufacture of test sheets.

Vertailukäyrät edustavat jauhatuksen vaikutusta. Kokonaisuutenaan tulos on täysin vertailukelpoinen sulfaattimenetelmällä valmistettuihin kuituihin.The reference curves represent the effect of grinding. All in all, the result is fully comparable to the fibers produced by the sulphate process.

3030

Esimerkki 21. Koivukuitujen mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudetExample 21. Mechanical and physical properties of birch fibers

Taulukossa 4 on esitetty esimerkin 1 mukaisella keitolla valmistetun koivumassan fysikaaliset ominaisuudet kattavasti ja vertailu tehdasmassoihin.Table 4 gives a comprehensive physical description of the birch pulp prepared by the boil of Example 1 and a comparison with the mill pulps.

2424

Taulukko 4. Organosolv-massan fysikaaliset, lujuus ja paperitekniset ominaisuudet.Table 4. Physical, Strength and Paper Technical Properties of Organosolv Pulp.

Vertailu: kaupallinen Organosolv tuotanto selluloosa,Comparison: Commercial Organosolv production of cellulose,

Koivu Vertailu tehdasmassa neliömassakompensoitu.Birch Comparison of factory weight in basis weight compensated.

Tensile Strength X1 (N/m) 7271,0 3389,7 4170,3Tensile Strength X1 (N / m) 7271.0 3389.7 4170.3

Stdev 449,4 112,4Stdev 449.4 112.4

Tensile Strength (N) 109,1 50,8 62,6Tensile Strength (N) 109.1 50.8 62.6

Stdev 6,7 1,8Stdev 6.7 1.8

Tensile Index X2 (Nm/g) 101,0 54,6 54,6Tensile Index X2 (Nm / g) 101.0 54.6 54.6

Stdev 6,2 1,8Stdev 6.2 1.8

Energy to Break Z1 (J/m2) 93,6 96,5Energy to Break Z1 (J / m2) 93.6 96.5

Stdev 13,3 5,6Stdev 13.3 5.6

Strain at Break % (mJ/g) 2,1 3,9 4,0Strain at Break% (mJ / g) 2.1 3.9 4.0

Stdev 0,2 0,1Stdev 0.2 0.1

Modulus of Elasticity EModulus of Elasticity E

(N/mm2) 9646,8 4525,2 4656,6(N / mm2) 9646.8 4525.2 4656.6

Stdev 519,5 199,8Stdev 519.5 199.8

Width (mm) 15 15,0Width (mm) 15 15.0

Breadth (pm) 82 86,0Breadth (pm) 82 86.0

Grammage (gsm) 72 62,1Grammage (gsm) 72 62.1

Moisture absorption at 50%RH, 23 °C 9,7 9,0Moisture absorption at 50% RH, 23 ° C 9.7 9.0

Air permeance (ml/min) 287Air permeance (ml / min) 287

Bendtsen roughness (ml/min) 512Bendtsen roughness (ml / min) 512

Shape Factor (-) 94,5 87,5Shape Factor (-) 94.5 87.5

Average fiber length, mm 0,816 0,9Average fiber length, mm 0.816 0.9

Average fiber width, pm 22,4 21 5Average fiber width, pm 22.4 21 5

Esimerkki 22. Organosolv-kuitujen vaikutus paperin ilmanläpäisevyyteenExample 22. Effect of Organosolv fibers on air permeability of paper

Keksinnön mukaisten organosolv-kuitujen vaikutus paperin ilmanläpäisevyyteen on esitetty kuvion 8 mukaisessa pylväsdiagrammissa.The effect of the organosolv fibers according to the invention on the air permeability of the paper is shown in the bar graph of Figure 8.

Testisarja on esimerkin 1 mukaisesti keitetty koivu. Referenssipiste on kaupallinen koivumassa. Arkin ilmanläpäisevyys ja sileys korreloivat jossain määrin keskenään; näiden 10 25 suureiden mukainen, eräänlainen optimi näyttäisi vastaavan 48 -50 % kuitusaantoa kuten esimerkissä 4.The test kit is birch cooked according to Example 1. The reference point is commercial birch pulp. There is some correlation between sheet air permeability and smoothness; a sort of optimum according to these 10 quantities would appear to correspond to a fiber yield of 48 to 50% as in Example 4.

Esimerkki 23. Organosolv kuidun lakkaasi reaktiivisuuden vaikutus arkin lujuuteen.Example 23. Effect of Organosolv Fiber Lacquer Reactivity on Sheet Strength.

55

Kaaviossa (kuvio 9) on esitetty mahdollisuudet käyttää lakkaasientsyymiä keksinnön mukaisista organosolv-kuiduista valmistettujen kartonkien tai paperien ominaisuuksien parantamisessa.The scheme (Figure 9) illustrates the possibilities of using the enzyme laccase to improve the properties of cartons or papers made from the organosolv fibers of the invention.

10 Tulokset on esitetty kuvion 10 pylväsdiagrammissa. Näytteen N1 pylväs kuvaa esillä olevasta organosolv-kuidusta tehdyn rcfcrcnssipapcriarkin vetolujuutta (T. Strcnght = tensile strength) ja näytteen N2 pylväs lakkaasientsyymillä käsitellystä organosolv-kuidusta tehdyn paperiarkin vetolujuutta. Kuitujen lakkaasikäsittely tehtiin arkkimuotissa lakkaasi-annostuksella 500 nkat/g kuivaa kuitua. Saatujen tulosten mukaan keksinnön 15 mukaisesti valmistetuista organosolv-kuiduista tehdyn paperin vetolujuutta voitiin lisätä selvästi lakkaasikäsittelyn avulla.The results are shown in the bar graph of Figure 10. The column of sample N1 represents the tensile strength (T. Strcnght = tensile strength) of the present organosolv fiber and the column of sample N2 the tensile strength of the paper sheet treated with laccase enzyme. The laccase treatment of the fibers was performed in a sheet mold at a dosage of 500 nkat / g dry fiber. According to the results obtained, the tensile strength of the paper made from the organosolv fibers made according to the invention could be clearly increased by lacquer treatment.

Esimerkki 24. Organosolv kuitujen käyttö muovin lujitteena 20 Esimerkin 5 mukaisesti valmistettu kuivattu koivukuitu. Selluloosaesterimuovi oli kaupallisesta selluloosa triasetaattia, joka oli pehmitetty 50 php trietyylisitraatilla (TEC).Example 24. Use of Organosolv Fibers as Plastic Reinforcement 20 Dried birch fiber prepared according to Example 5. The cellulose ester resin was a commercial cellulose triacetate plasticized with 50 php triethyl citrate (TEC).

Kuviossa 1 IA CA- RM edustaa selluloosa asetaatti muovi organosolv koivukuitu (esimerkki 5) seostetta, CA-RM ruokohelve esimerkin 10 mukaisesti valmistettua kuitua. 25 koivuselluloosa I, koivuselluloosa II ja koivuselluloosa III edustavat eri prosessivaiheista otettua koivu sulfaattiselluloosakuitua. Koivuselluloosa I -sulfaattikeiton jälkeen, koivuselluloosa II- ennen valkaisua ja koivuselluloosa III- valkaistu massa.In Fig. 1 IA, CA-RM represents a blend of cellulose acetate plastic organosolv birch fiber (Example 5), CA-RM reed fiber prepared according to Example 10. Birch cellulose I, birch cellulose II and birch cellulose III represent birch sulphate cellulose fiber from various process steps. After Birch Cellulose I Sulfate Cooking, Birch Cellulose II Before Bleaching and Birch Cellulose III Bleached Pulp.

Kuviossa 1 IB on esitetty myötölujuus vertailuja. Näytekoodit ovat samat kuin kuviossa 30 1 IA. Kuvio 11C esittää murtolujuuden vertailuja. Näytekoodit ovat samat kuin kuviossaFigure 1B shows yield strength comparisons. The sample codes are the same as in Fig. 30 1A. Figure 11C shows tensile strength comparisons. The sample codes are the same as in the figure

11A11A

Selluloosa-asetaatti kuituseosteiden lujuus ominaisuudet ovat yleisesti paremmat kuin 26 vertailumassoillaCellulose acetate fiber blends generally have better strength properties than 26 reference masses

Kokonaisuutenaan keksinnön mukaisella menetelmällä tuotetut koivukuidut antoivat vertailukelpoisen tuloksen koivu sulfaattiselluloosaan verrattuna kun niitä käytettiin PLA.n 5 lujitteena. Aivan erityisesti murtolujuudessa saavutettiin huomattava parannus 20 %:n osuudella keksinnönmukaista koivukuitua verrattuna mistä tahansa prosessivaiheesta otettuun koivu sulfaatinselluloosamassaan.As a whole, birch fibers produced by the process of the invention gave a comparable result to birch sulphate cellulose when used as a reinforcement of PLA5. In particular, a significant improvement in tensile strength was achieved with 20% of the birch fiber according to the invention as compared to the birch sulphate cellulose pulp from any process step.

Koeolosuhteet 10Test conditions

Scostcet on kompaundoitu laboratoriokäyttöön tarkoitetulla Brabendcr eraseko ittimella, jossa oli käytössä Nocken nokkasekoitinvarret (tilavuus 80 cm3). Lämpötilat selluloosa-asetaatti seoksissa oli 220 °C ja PLA seoksissa 190 °C.Scostcet is compounded with a laboratory-grade Brabendcr eraser blender using Nocke cam mixer arms (volume 80 cm3). The temperatures in the cellulose acetate mixtures were 220 ° C and in the PLA mixtures 190 ° C.

15 Testisauvat (’’koiranluut”) on tehty Thermo Haake MiniJet ruiskuvalulaitteella.15 Test sticks ('' dog bones '') are made with the Thermo Haake MiniJet injection molding machine.

Ruiskutuspaine 600-700 bar, ruiskutusaika 3-5 s, jättöpaine 320-400 bar, jättöaika 15-30 s. Muotin lämpötila selluloosa-asetaateilla 40-50 °C PLA:lla 25-30 °C.Injection pressure 600-700 bar, injection time 3-5 s, leaving pressure 320-400 bar, leaving time 15-30 s. Mold temperature with cellulose acetate 40-50 ° C with PLA 25-30 ° C.

Analyysit 20Analyzes

Koesauvojen mekaaniset ominaisuudet testattiin aineenkoestuskoneella(Instron). PLA + RM koivu kocsauvoja ei ole standardin mukaisesti pidetty viittä vuorokautta olosuhdekaapissa vaan näytteet on testattu heti valmistuksen jälkeen. PLA.n kiteisyydestä johtuen saattaa näiden koesauvojen tulokset parantua PLA:n kiteytyessä. Toisaalta 25 sauvoissa on hydrofiilisiä kuituja, jotka absorboidessaan kosteutta saattavat heikentää mekaanisia ominaisuuksia.The mechanical properties of the test rods were tested on a material testing machine (Instron). PLA + RM birch sticks have not been kept for five days in the standard cabinet in accordance with the standard, but samples have been tested immediately after manufacture. Due to the crystallinity of PLA, the results of these test rods may improve with PLA crystallization. On the other hand, the rods contain hydrophilic fibers which, when absorbed by moisture, may impair the mechanical properties.

Esimerkki 25. Ruokohelpikuidun valmistus alhaisessa vesikonsentraatiossa 30 Ruokohelpin kortta, 55,1 g (kuiva-ainepitoisuus 90,8 %) keitettiin 6,5 h 110 °C:n lämpötilassa keittoliuoksessa, jonka koostumus oli 684 g etikkahappoa ja 60 g fosfiinihappoa ja 60 g vettä. Huomioimalla korren kosteus saadaan seoksen vesipitoisuudeksi 9,1 %. Reaktioajan kuluessa korsi pehmeni ja hajosi kuiduksi. Massan 27 puhdistus suoritettiin esimerkinl mukaisella menetelmällä. Kuiva-aineeksi laskettu kuidun saanto oli 54 %. Ligniini eristettiin etikkahaposta esimerkin 13 mukaisella menetelmällä.Example 25. Preparation of reed cane fiber at low water concentration of water. By taking into account the humidity of the straw, the water content of the mixture is 9.1%. During the reaction time, the stalk softened and decomposed into fiber. Purification of pulp 27 was carried out according to the procedure of Example 1. The fiber yield calculated as dry matter was 54%. Lignin was isolated from acetic acid by the method of Example 13.

Claims (30)

1. Menetelmä kuitupitoisen raaka-aineen Jouduttamiseksi, jonka menetelmän mukaan raaka-aine saatetaan kosketuksiin orgaanista liuotinta sisältävän keittoliuoksen kanssa 5 kuidutetun massan valmistamiseksi, tunnettu siitä, että keittoliuos sisältää hypofosforihappoa tai vastaavaa pelkistävää fosforihappojohdannaista.A process for accelerating a fibrous feedstock comprising contacting the feedstock with a cooking solvent containing organic solvent for the production of a fibrous pulp, characterized in that the cooking solution contains hypophosphoric acid or a corresponding reducing phosphoric acid derivative. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittoliuos sisältää painostaan noin 0,01-10 %, edullisesti noin 0,1-5 %, hypofosforihappoa. 10Process according to Claim 1, characterized in that the cooking solution contains from about 0.01% to about 10% by weight, preferably from about 0.1% to about 5%, of hypophosphoric acid. 10 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittoliuos sisältää raaka-aineen kuivapainosta noin 0,1 - 50 %, etenkin noin 0,5 - 20 %, hypofosforihappoa.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the cooking solution contains from about 0.1 to 50%, in particular from about 0.5 to 20%, by weight of the dry weight of the raw material, of hypophosphoric acid. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytettyä keitto liuosta kierrätetään mahdollisesti ilman liuenneiden komponenttien poistamista.Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the spent cooking solution is recycled optionally without removing the dissolved components. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 keittoliuos sisältää polaarista orgaanista liuotinta.Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the cooking solution contains a polar organic solvent. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polaarisena orgaanisena liuottimena käytetään Ci-6-alkaanihappoa, Ci-6-alkanolia tai polyolia tai aromaattista alkoholia, jonka hiilivctytähde sisältää 6-10 hiiliatomia tai näiden seosta. 25Process according to Claim 4, characterized in that C1-6-alkanoic acid, C1-6-alkanol or polyol or aromatic alcohol having 6-10 carbon atoms or a mixture thereof are used as polar organic solvent. 25 7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että orgaaninen liuotin on happo, kuten muurahaishappo tai etikkahappo tai näiden seos, tai alkoholi, kuten metanoli, etanoli, n-propanoli, iso-propanoli, 1,2-etaanidioli, propaanidioli tai glyseroli, tai kahden tai useamman alkoholin seos. 30Process according to claim 5, characterized in that the organic solvent is an acid such as formic acid or acetic acid or a mixture thereof, or an alcohol such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, 1,2-ethanediol, propanediol or glycerol, or a mixture of two or more alcohols. 30 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-ainetta käsitellään keittoliuoksessa noin 50 - 120 °C:n, etenkin noin 70-110 °C:n lämpötilassa.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the raw material is treated in a cooking solution at a temperature of about 50 to 120 ° C, in particular about 70 to 110 ° C. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että raaka-ainetta käsitellään keittoliuoksessa normaali-ilmanpaineessa.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the raw material is treated in a cooking medium at normal atmospheric pressure. 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 raaka-aine on saatu yksi- tai useampivuotisista kasveista, etenkin raaka-aineena on yksivuotisen kasvin korsi tai puuta, joka mahdollisesti on esikäsitelty.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the raw material is obtained from annual or multi-annual plants, in particular the raw material is a stalk of a one-year plant or wood, possibly pre-treated. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-aine on jauhettu, haketettu tai hienonnettu puruksi tai se on luokiteltu halutun osan rikastamiseksi. 1011. A process according to claim 10, characterized in that the raw material is ground, chipped or crushed or classified to enrich the desired portion. 10 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidutetaan ligniinipitoista raaka-ainetta, jolloin raaka-ainetta kuidutctaan, kunnes ainakin noin 40 % sen kuiva-aineesta on liuennut keittoliuokseen.A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the lignin-containing raw material is pulverized, wherein the raw material is pulverized until at least about 40% of its dry matter has been dissolved in the cooking solution. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-ainetta kuidutetaan, kunnes kuiduissa on jäljellä noin 1-20 paino-% alkuperäisestä ligniinistä, etenkin kuidutusta jatketaan, kunnes massan ligniinipitoisuus on noin 1 - 5 % massan kuivapainosta.Process according to Claim 12, characterized in that the raw material is defibrated until about 1 to 20% by weight of the original lignin remains in the fibers, in particular the pulping is continued until the lignin content of the pulp is about 1 to 5% by dry weight of the pulp. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan ligniinipitoisuus vastaa ainakin likimain Klasonin ligniiniä.Method according to Claim 13, characterized in that the lignin content of the pulp is at least close to that of Klason lignin. 15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-ainetta kuidutetaan, kunnes noin 45 - 52 % sen kuiva-aineesta on liuennut 25 keittoliuokseen.Process according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the raw material is defibrated until about 45 to 52% of its dry matter has been dissolved in the cooking medium. 16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-aineen kuiduttaminen suoritetaan alle 20 %:n, edullisesti alle 10 %:n kokonaiskosteuspitoisuudessa. 30Method according to one of the preceding claims, characterized in that the raw material is defibrated at a total moisture content of less than 20%, preferably less than 10%. 30 17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisella menetelmällä valmistettu massa.A pulp made by a process according to any one of the preceding claims. 18. Patenttivaatimuksen 17 mukaisen massan käyttö paperin tai kartongin valmistukseen.Use of a pulp according to claim 17 for the production of paper or board. 19. Patenttivaatimuksen 17 mukaisen massan käyttö komposiittimateriaaleissa kuitu-komponenttina.Use of the pulp of claim 17 in composite materials as a fiber component. 20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen käyttö muovimatriisin, etenkin biopolymeeri-5 pohjaisen matriisin kanssa.Use according to claim 19 with a plastic matrix, in particular a biopolymer-based matrix. 21. Menetelmä ligniinin talteen ottamiseksi ligniinipitoisesta kuituraaka-aineesta, jonka menetelmän mukaan ligniini liuotetaan keittoliuokseen, josta se erotetaan, tunnettu siitä, että 10. raaka-ainetta käsitellään sellaisen orgaanista liuotinta sisältävän keittoliuoksen kanssa, joka sisältää hypofosforihappoa tai vastaavaa pelkistävää fosforihappojohdannaista, ja - keittoliuokseen liuennut ligniini saostetaan liuottimesta vedellä.A process for recovering lignin from a lignin-containing fibrous feedstock comprising dissolving the lignin in a digestion solution from which it is extracted, characterized in that the feedstock is treated with a digestion solution containing an organic solvent containing a hypophosphoric acid or a corresponding reducing agent, the dissolved lignin is precipitated from the solvent with water. 22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saostettavan 15 ligniinin pH asetetaan noin arvoon 4,5 - 6,0, etenkin noin arvoon 5,0 - 5,5.A process according to claim 21, characterized in that the pH of the lignin to be precipitated is adjusted to about 4.5 to 6.0, in particular to about 5.0 to 5.5. 23. Patenttivaatimuksen 21 tai 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligniini on reaktiivinen lakkaasin katalysoimassa hapetusreaktiossa.Process according to claim 21 or 22, characterized in that the lignin is reactive in a laccase-catalyzed oxidation reaction. 24. Patenttivaatimuksen 21 tai 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligniini on reaktiivinen hapettavien kemikaalien kanssa.Process according to claim 21 or 22, characterized in that the lignin is reactive with oxidizing chemicals. 25. Jonkin patenttivaatimuksen 21-23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että otetaan talteen reaktiivisia nanopartikkeleita, jotka sisältävät noin 0,1-5 %, etenkin noin 25 1 %, kemiallisesti sitoutunutta fosforia.Process according to any one of claims 21 to 23, characterized in that reactive nanoparticles containing from about 0.1% to about 5%, in particular about 25%, of chemically bound phosphorus are recovered. 26. Jonkin patenttivaatimuksen 21-23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että otetaan talteen ligniiniä, joka sisältää kemiallisesti sitoutunutta fosforia, jonka määrä on >1 %, jolloin polymeerinen johdannainen on käyttökelpoinen esim. ioninvaihtohartsina tai 30 metallikationiansanaProcess according to one of Claims 21 to 23, characterized in that lignin containing chemically bound phosphorus in an amount of> 1% is recovered, wherein the polymeric derivative is useful, for example, as an ion exchange resin or as a metal cationic cyanide. 27. Menetelmä hcmisclluloosan talteen ottamiseksi ligniinipitoisesta kuituraaka-aineesta, jonka menetelmän mukaan kuituraaka-ainetta käsitellään orgaanisella keittoliuoksella ligniinin liuottamiseksi, tunnettu siitä, että - käytetään keittoliuosta, joka sisältää hypofosforihappoa tai vastaavaa pelkistävää fosforihappojohdannaista, - keittoa jatketaan, kunnes ainakin noin 20 % raaka-aineesta on saatu liuotetuksi, - raaka-aine mahdollisesti erotetaan keittoliuoksesta, 5. se käsitellään alkalilla hemiselluloosan liuottamiseksi, minkä jälkeen - hemiselluloosa erotetaan alkalista.27. A process for recovering hcmiscululose from a lignin-containing fibrous raw material comprising treating the fibrous raw material with an organic cooking solution to dissolve the lignin, characterized in that: - a cooking solution containing hypophosphoric acid or a corresponding reducing agent of at least about the substance has been dissolved, - optionally separating the raw material from the cooking solution, 5. treating it with alkali to dissolve the hemicellulose, followed by - separating the hemicellulose from the alkali. 28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituraaka-aineesta erotetaan merkittävä osa sen sisältämästä ligniinistä ja käsitellystä kuituraaka- 10 aineesta uutetaan alkaliliuoksella ainakin noin 50 paino-% sen sisältämästä hemiselluloosasta,28. The method of claim 27, wherein a significant portion of the lignin is extracted from the fibrous raw material and the treated fibrous raw material is extracted with an alkaline solution of at least about 50% by weight of the hemicellulose it contains, 29. Patenttivaatimuksen 27 tai 28 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalina käytetään alkali- tai maa-alkalimetallin hydroksidin vesiliuosta, jonka molaalisuus on noin 15 0,1-5 M.The process according to claim 27 or 28, wherein the alkali is an aqueous solution of an alkali or alkaline earth metal hydroxide having a molarity of about 15 to about 5 M. 30. Jonkin patenttivaatimuksen 27 - 29 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hemiselluloosa erotetaan alkaliliuoksesta saostamalla tai membraanilla.Process according to one of Claims 27 to 29, characterized in that the hemicellulose is separated from the alkali solution by precipitation or by membrane.
FI20075823A 2007-11-20 2007-11-20 Method of defibrating fibrous raw material and pulp and use thereof FI122535B (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075823A FI122535B (en) 2007-11-20 2007-11-20 Method of defibrating fibrous raw material and pulp and use thereof
EP08851453.4A EP2212469B1 (en) 2007-11-20 2008-11-20 Process for defibering a fibrous raw-material
PCT/FI2008/050671 WO2009066007A2 (en) 2007-11-20 2008-11-20 Process for defibering a fibrous raw-material
BRPI0819738-5A BRPI0819738A2 (en) 2007-11-20 2008-11-20 Process for defibrating a fibrous raw material

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075823 2007-11-20
FI20075823A FI122535B (en) 2007-11-20 2007-11-20 Method of defibrating fibrous raw material and pulp and use thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20075823A0 FI20075823A0 (en) 2007-11-20
FI20075823A FI20075823A (en) 2009-05-21
FI122535B true FI122535B (en) 2012-03-15

Family

ID=38786753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20075823A FI122535B (en) 2007-11-20 2007-11-20 Method of defibrating fibrous raw material and pulp and use thereof

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2212469B1 (en)
BR (1) BRPI0819738A2 (en)
FI (1) FI122535B (en)
WO (1) WO2009066007A2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI129824B (en) * 2020-03-31 2022-09-15 Chempolis Oy Separation of lignin
CN114763680B (en) * 2021-01-15 2024-01-30 中国石油天然气股份有限公司 Method for removing lignin from lignocellulose raw material

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3585104A (en) * 1968-07-29 1971-06-15 Theodor N Kleinert Organosolv pulping and recovery process
DE2737118A1 (en) * 1977-08-17 1979-03-01 Projektierung Chem Verfahrenst METHOD FOR OBTAINING SUGAR, CELLULOSE AND LIGNIN, WHEREAS, FROM LIGNOCELLULOSIC VEGETABLE RAW MATERIALS
FI782628A (en) * 1977-08-31 1979-03-01 Laszlo Paszner ORGANIC LOESNINGSMEDEL UTNYTTJANDE DELIGNIFIERINGS- OCH FOERSOCKRINGSFOERFARANDE FOER LIGNOCELLULOSAHALTIGA PLANTMATERIAL

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009066007A2 (en) 2009-05-28
EP2212469A2 (en) 2010-08-04
WO2009066007A3 (en) 2009-10-22
FI20075823A (en) 2009-05-21
BRPI0819738A2 (en) 2015-06-16
EP2212469B1 (en) 2013-11-20
FI20075823A0 (en) 2007-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2698641C (en) A process for fractionating sugarcane bagasse into high a-cellulose pulp, xylan and lignin
Ma et al. Preparation of bamboo dissolving pulp for textile production; Part 1. Study on prehydrolysis of green bamboo for producing dissolving pulp
Gabov et al. Hydrotropic fractionation of birch wood into cellulose and lignin: a new step towards green biorefinery
US20040244925A1 (en) Method for producing pulp and lignin
CZ20013627A3 (en) Separation process of biomass containing lignocellulose
CA3017463A1 (en) Low temperature and efficient fractionation of lignocellulosic biomass using recyclable organic solid acids
Huang et al. Production of dissolving grade pulp from tobacco stalk through SO2-ethanol-water fractionation, alkaline extraction, and bleaching processes
Jahan et al. Fractionation of rice straw for producing dissolving pulp in biorefinery concept
Das et al. Quality evaluation of dissolving pulp fabricated from banana plant stem and its potential for biorefinery
Behin et al. Dissolving pulp (alpha-cellulose) from corn stalk by kraft process
Johakimu et al. Hemicellulose extraction from South African Eucalyptus grandis using green liquor and its impact on kraft pulping efficiency and paper making properties
Janzon et al. Upgrading of paper-grade pulps to dissolving pulps by nitren extraction: optimisation of extraction parameters and application to different pulps
FI122535B (en) Method of defibrating fibrous raw material and pulp and use thereof
Janzon et al. Upgrading of paper-grade pulps to dissolving pulps by nitren extraction: properties of nitren extracted xylans in comparison to NaOH and KOH extracted xylans
Fišerová et al. Hemicelluloses extraction from beech wood with water and alkaline solutions
Bouiri et al. Production of dissolving grade pulp from Alfa
Kangas et al. Optimisation of acetic acid lignofibre organosolv process
Azhar et al. Extraction of polymers from enzyme-treated softwood
Aziz et al. EFFECTS OF PHYSICAL AND CHEMICAL PRE-TREA CHEMICAL PRE-TREATMENTS ON XYL TMENTS ON XYL TMENTS ON XYLOSE AND GLUCOSE PRODUCTION FROM OIL PALM PRESS FIBRE ALM PRESS FIBRE
US11306113B2 (en) Process for the production of cellulose, lignocellulosic sugars, lignosulfonate, and ethanol
Shahzad Effect of temperature and time on acid sulfite cooking for dissolving pulp
RU2620551C1 (en) Method of complex processing of birch wood
Liu et al. Laccase-catalyzed fiber functionalization with different phenolic compounds for enhancing pulp strength.
Tandy Reactivity increasement of prehydrolysis kraft pulp from Acacia crassicarpa and Eucalyptus hybrids
Tatari et al. SO2-alcohol-water (SAW) fractionation of Eldar pine (Pinus eldarica): effects of alcohol type on pulp and paper properties

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

Free format text: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

FG Patent granted

Ref document number: 122535

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed