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CMPCCelulosa S.A. R.González M. / C.Segura C. /4° ICEP mayo2009

Mayo 2009 4° Coloquio Internacional sobre Celulolsa de Eucalipto CMPC Celulosa/SGIDC

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1) Los vasos de eucalyptus

2) La tecnología de medición

4) Propiedades Biométricas de fibras y vasos

3) La Metodología y

Estándares

6) Efecto refinación en

Vasos

5) Comparación de Vasos en

Pulpas

7) El control de Variables en

Vessel Picking


3

1) Los Vasos en las maderas de eucalyptus

Los vasos son constituyentes del tejido leñoso (xilema) y cumplen un rol importante en el transporte de savia. Existen 3-25 poros/mm2 de sección transversal , el largo es 200-600 µm y diámetro 60-250 µm . La pared de vasos es similar a las fibras 2.5-5 µm y también es similar la composición química de sus paredes.


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1) Los Vasos en las pulpas de eucalyptus

Los vasos están presentes en las pulpas BEKP en mucha menor proporción que las fibras ( 3-5%peso) y se han relacionado con el fenómeno denominado vessel pickingen la fabricación de papeles de impresión, producto de cuál ha tomado mayor interés conocer la cantidad y morfología de vasos en las pulpas


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2) La tecnología y método para medición

Existen varios métodos e instrumentos para medir la morfología y población de vasos

Microscopía y/o analizadores de imagenInstrumentos especializados tales como,

FQA ; Kajaani ; Morphi , FT-L&W ,etc.

30 minutos+ 4 horas Tiempo

Software del equipo

Operador en pantalla de PC

Medición

Dilución 1g/LFijación en porta objeto

Preparación de muestra

Fiber TesterMicroscopíaItem


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2) Equipo Fiber Tester L&W

El instrumento Fiber Tester de L&W, está diseñado para realizar la medición de las propiedades biométricas de fibras de celulosa. Este instrumento está constituido por: el analizador, un PC con software que controla la captura de la muestra, procesa la información y genera el informe con los datos experimentales.


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2) Principio de Medición

Una suspensión de fibras, es bombeada a través de una celda de medición, donde es fotografiada. Las microfotografías, son luego procesadas en un programa de análisis de imágenes, para obtener datos de Longitud, Ancho, Forma, Finos, Coarseness, Kink y Vasos.


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3) La Metodología y Estándares

1. Se prepara una suspensión de pulpa al 1% p/p, previamente disgregada

2. Luego se toma una alícuota entre 100ml a 200ml, la cual es llevada al equipo Fiber Tester L&W (0.1g a 0.2g fibra seca)

3. La(s) alícuota(s) de cada muestra, se instalan en los vasos de precipitado del carrusel sostenedor, luego se inicia el proceso de medición, activando en pantalla las casillas de la muestra correspondiente.


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3) Metodología - Normas de Referencia

IDCMF015 Pulpa-Desintegración en húmedo (ISO5263-1 Pulps-Laboratory wet desintegration)

IDCMF028-Medición de propiedades biométricas luz no polarizada (ISO16065-2 (2007) Determination of fibre length by automated optical analysis Unpolarized ligth method


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4) Propiedades Biométricas

Elementos de Fibra

Longitud de Fibra (mm)

Contenido de Finos (%,<0.2mm)

Coarseness (mg/100m)

Índice Kink (N°Kink/mm)

Factor de Forma (%)

Ancho de Fibra (µm)

Elementos de Vasos

N° de Vasos medidos

N° de Vasos en la muestra

Dimensiones de Vasos (L, W y Área)

Contenido de Vasos (Vasos/100.000fibras; 1000Vasos/g pulpa seca)


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3) Informe Standard de Vasos

1. N° de Vasos medidos: Medidos durante el test. Para asegurar un muestreo representativo, normalmente se miden 500 vasos

2. Vasos en 100.000 fibras: (N° vasos / N° fibras) x 100.000

3. Vasos por gramo: Número de vasos contenidos en 1 gramo de pulpa seca. La masa debe ser ingresada al equipo

4. Área promedio de vaso : Área media del manto de vasos

5. Distribución de Longitud, Ancho y Área por clase


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3) Setting de Vasos


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3) Informe Standard de Vasos

Población de Vasos

Distribución de Frecuencias

Proporción por Área

Vasos en la muestra

Vasos por gramo

Vasos por 100.000fibras


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Chile1 (70% E.G./30% E.N) L=354µm - W=200µm

Chile2 (30% E.G./70% E.N.) L=355µm - W=209µm

Suecia Birch L=623µm - W=105µm

Brasil Urograndis L=424µm - W=185µm

5) Microfotografías de Vasos( Selección de imágenes capturadas en Fiber Tester)


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5) Microfotografías de Vasos( Selección de imágenes capturadas en Fiber Tester)

España Globulus

L=428µm - W=211µm

Indonesia PrimeL=324µm - W=210µm

USA S. Mixed HWL=329µm - W=176µm

Chile3 - EucalyptusL=315µm - W=185µm


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7) Comparación de L y A de Vasos en HW market pulps

Pulpa Largo, µm Ancho, µmAcacia - Indonesia 324 210Eucalipto - Chile3 315 185Eucalipto - Chile1 354 200Eucalipto - Chile2 355 209Urograndis - Brasil1 424 185Globulus - España 428 211Eucalipto - Uruguay 295 160Aspen - Canadá 375 180Maple - Canadá 280 140Eucalipto - Brasil2 380 210Birch - Suecia 623 105

Dimensiones de VasosLargo v/s Ancho

100

175

250

200 450 700

Largo, µm

An

cho

, µm

U-Brasil1

B-Suecia

G-España

E-Chile1

E-Chile2

E-Chile3

A-Indonesia

M-Canadá

E-UruguayA-Canadá

E-Brasil2

III

III IV


17

7) Comparación Dimensional de Vasos en HW market pulps

Caracterización de VasosArea de Vasos v/s A / L

0,10

0,20

0,30

0,10 0,40 0,70

A / L

Are

a d

e V

aso

s, m

m²

B-Suecia

M-CanadáE-Uruguay

E-Chile3

A-IndonesiaE-Chile1

E-Chile2

E-Brasil2

A-Canadá

U-Brasil1

G-España

Pulpa Area, mm² A / LAcacia - Indonesia 0,21 0,65Eucalipto - Chile3 0,18 0,59Eucalipto - Chile1 0,22 0,56Eucalipto - Chile2 0,23 0,59Urograndis - Brasil1 0,25 0,44Globulus - España 0,28 0,49Eucalipto - Uruguay 0,15 0,54Aspen - Canadá 0,21 0,48Maple - Canadá 0,12 0,50Eucalipto - Brasil2 0,25 0,55Birch - Suecia 0,21 0,17

III

III IV


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Caracterización de VasosVasos*10³/g v/s Vasos/105fibras

20

50

80

100 250 400

Vasos/100.000 fibras

Vas

os*

10³/

g

M-Canadá

A-Canadá

B-Suecia

U-Brasil1

G-España

E-Brasil2

E-Chile1

E-Chile2E-Uruguay

E-Chile3A-Indonesia

7) Comparación de Contenido de Vasos en HW market pulps

Las pulpas de G-España, U-Brasil1, E-Brasil2 y B-Suecia, presentan baja cantidad de vasos por gramo pero alta cantidad de vasos por fibra, siendo A-Canadá la de mayor cantidad de vasos por fibra

IV

Las pulpas de E-Uruguay, A-Indonesia, E-Chile1, E-Chile2 y E-Chile3, presentan el menor contenido de vasos por gramo de pulpa y por 100.000 fibras

III

La pulpa de M-Canadá, es la que presenta mayor cantidad de vasos, por gramo y por fibrasI

CaracterísticaCuadrante

PulpaVasos/105

fibrasVasos*10³/

gAcacia - Indonesia 166 29Eucalipto - Chile3 189 33Eucalipto - Chile1 197 30Eucalipto - Chile2 169 28Urograndis - Brasil1 290 37Globulus - España 261 31Eucalipto - Uruguay 163 27Aspen - Canadá 368 39Maple - Canadá 326 64Eucalipto - Brasil2 276 37Birch - Suecia 320 28

III

III IV


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6) Efectos de la Refinación sobre Elementos de Vasos

Area de Vasos vs Intensidad de refinaciónEvaluacion en Ref. E-Wyss CEB= 0,6 J/m

190000

200000

210000

220000

230000

240000

250000

260000

0 20 40 60 80 100 120

CEE (kWh/ton)

Are

a d

e V

aso

s (u

m2 )

70G

70N

Repetibilidad del ensayo = 7%

Pulpa BEK CMPC


20

(N° de Vasos/100.000 fibras ) vs Intensidad de refinaciónEvaluacion en Ref. E-Wyss CEB= 0,6 J/m

120

140

160

180

200

220

0 20 40 60 80 100 120

CEE (kWh/ton)

(N°

de

Vas

os/

100.

000

fib

ras

) 70G

70N

Repetibilidad del ensayo pulpa = 12%

6) Efectos de la Refinación sobre Elementos de Vasos

Pulpa BEK CMPC


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6) Desarrollo del strength de la pulpa CMPC y otras de mercado

Las pulpas E-Chile, B-Suecia y G-España logran un I. Tensión entre 48-54Nm/g, refinadas a un

consumo de energía de 50KWh/t y a niveles de refino entre 80-100KWh/t, el I. Tensión es similar.

La pulpa B-Suecia, presenta valores de I. Tensión sobre las anteriores y la pulpa U-Brasil

bajo.

Pulps Tensile Index Comparison,Pilot Escher Wyss Refiner, SEL=0,6J/m

0

10

20

30

40

50

60

70

0 25 50 75 100

Refining Energy (KWh/t)

Tens

ile In

dex

(Nm

/g)

Pulpa IdentificaciónE-Chile

Birch-SueciaG-España

U-Brasil


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7) What Leads to Picking7) What Leads to Picking

(Ref. Jopson , Nigel ( PIRA) Coping with hardwood vesselsPPI,Nov.2005)

A number of factors may contribute to vessel picking :

Poor vessel-fiber bonding at the surface allows vessels to be pulled off by ink tack

The larger surface area of vessels adds to pick propensity

Vessels surface chemistry

Vessel morphology

Surface sizing and stock preparation operations

Pre-refining and refining process


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7) How Papermaking Variables Affect 7) How Papermaking Variables Affect

Picking TendencyPicking Tendency( Ref. : Temap-Canfor's study )

FINE , WELL BONDED REINFORCING FIBRE GIVES Z DIRECTION STRENGTH, AND HELPS HOLD VESSELS IN PLACE (Better bonding reduces vessel picking)

GOOD REFINING IS ESSENTIAL, IN THE RANGE OF 100 KWH/t ( this means that HW should ideally be refined separately from the SW)

LITERATURE REPORTS THAT HYDROCYCLONE CLEANING CAN REMOVE TROPICAL HW VESSELS

VESSEL PICKING DECREASE AS WET PRESSING IS INCREASED

SURFACE SIZING IS EXTREMELY IMPORTANT FOR COATED AND UNCOATED PAPERS.

HIGHER FILLER CONTENTS ARE POSITIVELY CORRELATED WITH VESSEL PICKING, THEY INTERFERE WITH BONDING

Z-DIRECTION DISTRIBUTION OF FILLER AFFECTS VESSEL PICKING


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7) Refinacao da Celulose y vessel picking(C-Foelkel-elementos de vaso e celuloses de eucalipto:Eucalyptus Online Book&Newsletter)

Papéis feitos com polpas não refinadas e refinadas de eucalipto mostrando diferenças em .pick-outs. (Fonte: Panula-Ontto, 2007)

1. Fragmentação dos vasos que diminuem de tamanho, colapsam-se e se unem mais ao corpo da folha de papel

2. Aumento das ligações entre fibras e vasos, permitindo que o elemento de vaso seja capturado. pela rede fibrosa

3. Aumento da flexibilidade das fibras e dos vasos y dos pontos de ligação e da superfície de contato fibra/vaso

4. Melhoria da consolidação da folha5. Redução da rugosidade da superfície da

folha, melhorando a adesão dos vasos nessa superfície

A refinação da polpa de eucalipto promove as seguintes alterações benéficas no que se refere aos problemas de .vessel picking.

1. Los elementos de vasos, son parte constituyente de la madera de eucalyptos y consecuentemente están presente en todas las pulpas

2. La población de vasos en pulpa de eucalipto, es del orden de 0.03 mill. vasos /g versus las fibras que son del orden de 20-30 mill. fibras /g

3. Las dimensiones medias de los vasos, son L=350µm A=200µm versus las de las fibras L=700µm A=17µm

4. El fenómeno de vessel picking puede ser controlado en las fábricas de papel mas que en las fábricas de pulpa

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