Oxalic acid and calcium oxalate in production of wood-containing paper : formation, analysis, and control

Papperstillverkningen störs ofta av oönskade föreningar som kan bilda avsättningar på processytor, vilket i sin tur kan ge upphov till störningar i pappersproduktionen samt försämring av papperskvaliteten. Förutom avsättningar av vedharts är stenliknande avlagringar av svårlösliga salter vanliga. I vårt dagliga liv är kalkavlagringar i kaffe- och vattenkokare exempel på liknande problem. I massa- och pappersindustrin är en av de mest problematiska föreningarna kalciumoxalat; detta salt är nästan olösligt i vatten och avlagringarna är mycket svåra att avlägsna. Kalciumoxalat är också känt som en av orsakerna till njurstenar hos människor. Veden och speciellt barken innehåller alltid en viss mängd oxalat men en större källa är oxalsyra som bildas när massan bleks med oxiderande kemikalier, t.ex. väteperoxid. Kalciumoxalat bildas när oxalsyran reagerar med kalcium som kommer in i processen med råvattnet, veden eller olika tillsatsmedel. I denna avhandling undersöktes faktorer som påverkar bildningen av oxalsyra och utfällningen av kalciumoxalat, med hjälp av bleknings- och utfällningsexperiment. Forskningens fokus låg speciellt på olika sätt att förebygga uppkomsten av avlagringar vid tillverkning av trähaltigt papper. Resultaten i denna avhandling visar att bildningen av oxalsyra samt utfällning av kalciumoxalat kan påverkas genom processtekniska och våtändskemiska metoder. Noggrann avbarkning av veden, kontrollerade förhållanden under den alkaliska peroxidblekningen, noggrann hantering och kontroll av andra lösta och kolloidala substanser, samt utnyttjande av skräddarsydd kemi för kontroll av avlagringar är nyckelfaktorer. Resultaten kan utnyttjas då man planerar blekningssekvenser för olika massor samt för att lösa problem orsakade av kalciumoxalat. Forskningsmetoderna som användes i utfällningsstudierna samt för utvärdering av tillsatsmedel kan också utnyttjas inom andra områden, t.ex. bryggeri- och sockerindustrin, där kalciumoxalatproblem är vanligt förekommande. -------------------------------------------- Paperinvalmistusta häiritsevät usein erilaiset epäpuhtaudet, jotka kiinnittyvät prosessipinnoille ja haittaavat tuotantoa sekä paperin laatua. Puun pihkan lisäksi eräs yleinen ongelma on niukkaliukoisten suolojen aiheuttamat kivettymät. Kalkkisaostuma kahvinkeittimessä on esimerkki vastaavasta ongelmasta arkielämässä. Massa- ja paperiteollisuudessa yksi hankalimmista kivettymien muodostajista on kalsiumoksalaatti, koska se on lähes liukenematonta ja sen aiheuttamat saostumat ovat erittäin vaikeasti poistettavia. Kalsiumoksalaatti on yleisesti tunnettu myös munuaiskivien aiheuttajana ihmisillä. Puu ja varsinkin sen kuori sisältää aina jonkin verran oksalaattia, mutta suurempi lähde on kuitenkin oksaalihappo jota muodostuu valkaistaessa massaa hapettavilla kemikaaleilla, kuten vetyperoksidilla. Kalsiumoksalaattia syntyy kun veden, puun ja lisäaineiden mukana prosessiin tuleva kalsium reagoi oksalaatin kanssa. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin oksaalihapon muodostumiseen ja kalsiumoksalaatin saostumiseen vaikuttavia tekijöitä valkaisu- ja saostumiskokeiden avulla. Tutkimuksen painopiste oli saostumien ehkäisemisessä puupitoisten painopaperien valmistuksessa. Työssä saadut tulokset osoittavat että oksaalihapon muodostumiseen ja kalsiumoksalaatin saostumiseen voidaan vaikuttaa sekä prosessiteknisten että märänpään kemian keinojen avulla. Tehokas puun kuorinta, optimoidut olosuhteet peroksidivalkaisussa, muiden liuenneiden ja kolloidisten aineiden hallinta sekä räätälöidyn kemian hyödyntäminen kalsiumoksalaattisaostumien torjunnassa ovat keskeisissä rooleissa ongelmien välttämiseksi. Väitöskirjatyön tuloksia voidaan hyödyntää massan valkaisulinjoja suunniteltaessa sekä kalsiumoksalaatin aiheuttamien ongelmien ratkaisemisessa. Tutkimusmenetelmiä, joita käytettiin saostumiskokeissa ja eri lisäaineiden vaikutusten arvioinnissa, voidaan hyödyntää massa- ja paperiteollisuuden lisäksi myös muilla alueilla, kuten sokeri- ja panimoteollisuudessa, joissa ongelma on myös yleinen.

Pelastustoiminta Kilpilahden teollisuusalueella tapahtuvissa onnettomuustilanteissa

Yhteiskunnan turvallisuusstrategia muodostaa pohjan kansallisen kriisivalmiuden ylläpitämi-seksi. Strategian tavoitteena on saada turvattua yhteiskunnan elintärkeät toiminnot. Tässä tutkielmassa tarkastellaan pelastustoimen valmiutta vastata alueellaan sijaitsevan erityiskoh-teen muodostamiin haasteisiin normaali- ja poikkeusolojen aikaisissa häiriötilanteissa. Kilpilahden teollisuusalue muodostaa Itä-Uudenmaan pelastuslaitoksen toimialueen yhden merkittävimmistä riskeistä. Riski muodostuu alueella harjoitettavasta laajamittaisesta kemi-kaalien varastoinnista ja käsittelystä sekä niistä aiheutuvista suuronnettomuusuhkista. Lisäksi teollisuusalue muodostaa valtakunnallisesti merkittävän huoltovarmuuskriittisen kohteen. Valtakunnan polttoainehuollon turvaamisessa Kilpilahden teollisuusalueen rooli on tärkeä. Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää, millainen on pelastustoimen valmius vastata Kil-pilahden teollisuusalueella tapahtuviin onnettomuustilanteisiin normaali- ja poikkeusolojen aikana ilmenevissä häiriötilanteissa. Tutkimus toteutettiin kyselytutkimuksena Itä-Uudenmaan pelastuslaitoksen pelastustoiminnan johtajina toimiville henkilöille, sekä Kilpi-lahden teollisuuspalokunnan päällystölle. Tutkielman myötä muodostui käsitys tekijöistä, joista valmius vastata näihin haasteisiin muodostuu. Pelastustoimen valmiuteen Kilpilahden teollisuusalueella tapahtuvissa onnettomuustilanteis-sa vaikuttavat seuraavat tekijät: suunnitelmat, resurssit, osaaminen, yhteistyö, tiedottaminen ja väestön varoittaminen, varautuminen sekä huoltovarmuuden turvaaminen. Pelastustoimen valmius Kilpilahden teollisuusalueen onnettomuustilanteiden hoitamiseen on kohtalainen. Aineiston perusteella valmiuteen vaikuttavissa tekijöissä on edelleen parannet-tavaa ja kehitettävää.

Suomalaiset kulutustuotteet venäläisten silmin: alkuperämaan merkitys

Tämä tutkielma käsittelee alkuperämaan merkitystä kulutustuotteiden ostamisessa. Kyse on ”made in Finland” -lapun vaikutuksesta suomalaisten kulutustuotteiden ostamiseen. Ensiksi tutkielmassa esitetään alkuperämaan määritelmä: tuotteen alkuperämaan tieto pitää ymmärtää kuluttajan tuotteiden kansallisen identifioinnin kytköksen (perceived national identification or affiliation) tuloksena riippumatta eksplisiittisistä tai implisiittisistä, todenmukaisista tai harhaanjohtavista mainonnan väitteistä. Tuotteen tai palvelun alkuperämaa on yksinkertaisesti sitä, mitä kuluttajat ymmärtävät sillä. Toiseksi tutkielmassa esitetään alkuperämaan vaikutusmekanismeja ja kontekstitekijät, jotka vaikuttavat alkuperämaa–tuote-suhteeseen. Kontekstitekijät liittyvät kuluttajiin, tietoon ja kokemukseen, maahan, tuotteeseen ja myymälään, markkinointiin ja ostotilanteeseen. Tämä tutkielma pohjautuu haastatteluihin, Likert-asteikkoon perustuviin väittämiin ja havainnointiin. Tutkija käytti lumipallo-otantaa haastattelussa. Haastattelu tapahtui Vienanmeren Karjalassa, Kemissä. Vienan Kemi on tutkijan kotipaikka. Kemissä haastateltiin 25 ihmistä. Alkuperämaan vaikutusta katsottiin neljän ulottuvuuden mukaan: innovatiivisuus, muotoilu, arvovalta ja ammattitaito. Tutkielmassa osoitettiin, että ”made in Finland” tarkoittaa venäläisille kuluttajille seuraavia asioita: Suomalaiset tuotteet ovat hyvännäköisiä, luotettavia, kestäviä ja laadukkaita. Suomalaisiin kulutustuotteisiin liittyvät hyvä maine ja hyvä ammattitaito. Kuitenkaan suomalaiset tuotteet eivät välitä statusta, jota venäläiset kuluttajat arvostavat. ”Made in Finland” -lappu tarkoittaa eri asioita naisille ja miehille. Tämän tutkielman perusteella tutkija ehdottaa muita tutkimuksia entisen Neuvostoliiton kuluttajista, koska niitä on vähän.

Utilizing hemicelluloses – the first step : controlled extraction with hot water

Människor utnyttjar ofta kemi mångsidigt i sitt vardagliga liv utan att närmare tänka på detaljerna. Nuförtiden kan man framställa en ökande mängd av produkter ur förnybara råmaterial och en av de mest mångsidiga nybara råmaterialet i Norden är barrträd. Den lyriska lägerelden eller spiselden och möbler av ved samt papper är en väsentlig del av vardagen. Också livsmedel och läkemedel kan innehålla föreningar ur ved. Ved som råmaterial består av tre huvudkomponenten: cellulosa, som är uppbyggd av druvsockermolekyler är en långkedjad, oförgrenad polymer; lignin, som sammanhåller fibrerna i vedmaterialet som lim samt hemicellulosor, som ofta är uppbyggda av olika sockerarter och är en förgrenad polymer. Följaktligen består vedmaterialet av 70 % socker. I detta arbete har vi koncentrerat på i hemicellulosa och dess extraktion ur gran, samt bestämning av hemicellulosans egenskaper. Den slutliga målsättningen i forskningen var att skapa nya produkter ur gran. Forskning i extraktionens hemligheter eller hur hemicellulosa kan effektivt extraheras i den önskade formen kräver nya typers experimentellasanläggningar och experiment samt matematisk modellering. Den långkedjade hemicellulosan är lämplig för att användas t.ex. i skyddshinnor eller i livsmedel. Medel- och småmolekylär hemicellulosa kan användas som utgångsämne för framställning av bränslen, smörjmedel, sockersyror och alkoholer, av vilka xylitol är mest känd för alla pga hälsobefrämjande effekter. Det är utomordentligt viktigt ur miljöns och energiekonomins synvinkel att sträva efter effektivering av utnyttjandet av den värdefullaste och största naturtillgången, skogen i vårt land, med alla möjliga sätt. Resultaten av denna forskning utnyttjar avsevärt den växande, nya, på skogen baserande biobaseradeindustrin, som framställer nya spetsprodukter samt skapar nya arbetsplatser. ----------------------------------------------------- Ihmiset hyödyntävät usein huomaamattaan kemiaa monipuolisesti jokapäiväisessä elämässä. Nykyään kasvava määrä tuotteista kyetään valmistamaan uusiutuvista raaka-aineista ja yksi monipuolisimmista uusiutuvista luonnonvaroistamme pohjolassa ovat havupuut. Tunnelmallinen nuotio tai takkatuli ja puiset huonekalut sekä paperi ovat olennainen osa arkea. Myös elintarvikkeet ja lääkkeet voivat sisältää puusta peräisin olevia yhdisteitä. Puu materiaalina koostuu rakenteeltaan pääosin kolmesta osasta; selluloosasta, joka on rypälesokerista koostuva pitkäketjuinen haaroittumaton polymeeri, ligniinistä, joka toimii puun koossa pitävänä liima-aineena ja hemiselluloosasta, joka on useista eri sokereista rakentunut haaroittunut polymeeri. Näin ollen puusta 70 % on sokeria. Tässä työssä olemme keskittyneet hemiselluloosaan ja sen uuttamiseen kuusesta, sekä ominaisuuksien kartoittamiseen. Tutkimusaiheen lopullinen tavoite on luoda uusia tuotteita kuusesta. Uuton salojen tutkiminen eli miten hemiselluloosa saadaan tehokkaasti uutettua halutunlaisena vaatii uudenlaisia koelaitteistoja ja kokeita, sekä matemaattista mallintamista. Suurikokoinen hemiselluloosa on sopivaa käytettäväksi esimerkiksi suojakalvoissa tai elintarvikkeissa. Keskikokoista ja pienimolekyylistä hemiselluloosaa voidaan käyttää lähtöaineena valmistettaessa polttoaineita, voiteluaineita, sokerihappoja ja sokerialkoholeja, joista xylitoli on terveysvaikutustensa vuoksi kaikille tuttu. Niin ympäristömme kuin myös energiataloutemme kannalta on ensiarvoisen tärkeää pyrkiä kaikin keinoin tehostamaan maallemme arvokkaan, sekä luonnonvaroistamme yhden suurimman, metsän, vastuullista hyödyntämistä. Tämän tutkimuksen tulokset hyödyntävät merkittävästi maahamme nousevaa uutta metsään pohjautuvaa biojalostusteollisuutta, joka valmistaa uusia huipputuotteita sekä luo työpaikkoja.

Developments in the quality of treated greywater supplies for buildings, and associated user perception and acceptance

A manufactured aeration and nanofiltration MBR greywater system was tested during continuous operation at the University of Reading, to demonstrate reliability in delivery of high quality treated greywater. Its treatment performance was evaluated against British Standard criteria [BSI (Greywater Systems—Part 1 Code of Practice: BS8525-1:2010. BS Press, 2010); (Greywater Systems—Part 2 Domestic Greywater Treatment, Requirements and Methods: BS 8525-2:2011. BS Press, 2011)]. The low carbon greywater recycling technology produced excellent analytical results as well as consistency in performance. User acceptance of such reliably treated greywater was then evaluated through user perception studies. The results inform the potential supply of treated greywater to student accommodation. Out of 135 questionnaire replies, 95% demonstrated a lack of aversion in one or more attributes, to using treated, recycled greywater.

Arbete med naturvetenskap i förskolan : En intervjustudie med pedagoger i förskolan och skolchefer i kommunen

Studiens syfte är att ta del av skolchefernas och pedagogernas syn på naturvetenskap i förskolan och hur pedagogerna beskriver att de arbetar med naturvetenskap i verksamheten. De frågeställningar vi vill ha svar på är: Hur ser skolcheferna och pedagogerna på naturvetenskap i förskolan? Vad har pedagogerna för intresse och kunskaper i naturvetenskap, och hur beskriver pedagogerna att det visar det sig i verksamheten? På vilket sätt är skolcheferna och pedagogerna medvetna om de reviderade strävansmålen för naturvetenskap i Lpfö-98, rev. 2010?För att söka svar på frågeställningarna har vi använt oss av kvalitativa intervjuer med åtta pedagoger fördelade på fyra förskolor uppdelat i två kommuner med varsin skolchef.I studien kom det fram att skolcheferna och pedagogerna tyckte det var viktigt med naturvetenskap i förskolan, de vill ta tillvara barnens nyfikenhet och intresse för naturvetenskap. Pedagogernas tankar om naturvetenskap handlar mest om arbetsområdet biologi, medan arbetsområdena kemi och fysik anses vara svårare och synliggörs inte lika mycket i verksamheten enligt pedagogerna. Skolcheferna och pedagogerna ansåg också att metoder såsom utforskande och experimenterande passar bra för barnen i förskolan. Både skolchefer och pedagoger är medvetna om de nya strävansmålen i Lpfö-98, rev. 2010 och tycker att det är bra med ett tydligt ansvar för förskollärarna.Resultatet av studien visar att pedagogernas intresse och kunskaper inom naturvetenskap är den naturvetenskap, alltså biologi som de förmedlar till barnen i sin verksamhet på förskolan. Hälften av de intervjuade pedagogerna ansåg sig ha ett behov av utbildning inom det naturvetenskapliga ämnet, för att själva kunna bli säkrare och använda flera naturvetenskapliga begrepp i sitt rätta sammanhang.

Naturvetenskap i förskolan : En intervjustudie om pedagogers beskrivning av barns naturvetenskapliga lärande i åldern 1-3 år

Syftet med denna studie är att få kunskap om hur pedagoger i förskolan beskriver att de arbetar med naturvetenskap och barn i åldern 1-3 år samt hur de beskriver sina erfarenheter av hur barn lär sig naturvetenskap. För att söka denna kunskap användes följande frågeställningar: ”Hur beskriver pedagoger sina erfarenheter av hur små barn lär sig naturvetenskap?”, ”Vad beskriver pedagoger att små barn i förskolan behöver lära sig i naturvetenskap?”, ”På vilket sätt uttrycker pedagoger att de skapar förutsättningar för små barns naturvetenskapliga lärande?”, samt ”Hur beskriver pedagoger att de arbetar med naturvetenskap med små barn?”. Studien har genomförts genom intervjuer med fem pedagoger i en kommun i Mellansverige. Respondenterna anser att barns naturvetenskapliga lärande handlar om att barn får undersöka, utforska och uppleva naturvetenskap med sin kropp. Intervjusvaren påvisar att barns spontana naturvetenskapliga verksamhet är en stor del av respondenternas arbete med naturvetenskap i förskolan. Respondenterna ser även sig själva och sitt engagemang och intresse som en viktig förutsättning för barns naturvetenskapliga lärande. Sitt arbete med naturvetenskap i förskolan beskriver respondenterna som att det mest handlar om ämnet biologi. Då respondenterna exemplifierade olika aktiviteter eller händelser som de menar speglar deras naturvetenskapliga verksamhet i förskolan så anger de bland annat arbete med växtprocesser, vattenlek, bygglek, årstider, väder, internet och naturkännedom. Genom dessa exempel påvisar respondenterna även aktiviteter inom kemi, fysik och teknik och inte bara inom biologi.

Vad är elever i årskurs 4-6 intresserade av inomnaturvetenskap? : En enkätundersökning om elevers intresse

Syftet med denna studie är att undersöka vad elever i årskurs 4-6 anser är intressant inom naturvetenskap.Studiens syfte undersöktes genom en kvantitativ metod i form av en enkät. Det är väsentligt att undersökaelevers intresseområden eftersom ett intresse inom ett ämnesområde stimulerar lärandet och förbättrardärmed även resultatet. Studien har en teoretisk anknytning till socialkonstruktivism. Tre klasser, enårskurs 4, en årskurs 5 och en årskurs 6 från samma grundskola i Mellansverige, svarade på enkäten. Totaltmedverkade 46 elever. Eleverna tenderar att vara mer positivt än negativt inställda till NO-ämnena. NOär dock inte favoritämne hos någon av eleverna. Eleverna är mest intresserade av djur, ämnen (kemi) samtkroppen. Flera flickor, men inga pojkar, visar intresse för växter. Flera pojkar, men inga flickor, visarintresse för energi. De ämnesområden som eleverna finner mest intressanta återfinns i Lgr 11, men är intede som eleverna i första hand tycker att de har blivit undervisade i och arbetat med. Lärandet processasnär eleverna får ägna sig åt de områden som de finner intressanta. Detta skapar ett positivt förhållningssätttill utbildning och lärande då lärandedimensionerna påverkas av intresset.Sökord

Extramuralt lärande i forskarmiljö : Gymnasieforskarskola för klasser inom NV-programmen

Kan det vara så att extramuralt lärande i forskarmiljö för elever vid gymnasiets naturvetenskapliga program kan öka motivationen till vidare studier inom naturvetenskap? Extramuralt lärande innebär allt lärande som sker under aktiviteter utanför skolan. Jag har i den här studien följt och intervjuat en klass i åk 2 som tillbringat en vecka på forskarskola i Garpenberg. En av frågorna i denna studie var om arbetssättet påverkat dem, och i så fall hur, om det har lockat eller avskräckt? Resultatet visar att alla elever i den här studien tyckte att forskarveckan var rolig och intressant. Ungefär 80% hade redan innan bestämt sig för att läsa vidare, men ca 45% ansåg att deras motivation till att läsa vidare hade ökat i och med forskarskolan. Höstens resultat ligger lite över genomsnittet som visar att ca 31% av gymnasieeleverna som under de sex åren som forskarskolan funnits har upplevt en ökad studiemotivation. En internationell studie från England inom extramuralt lärande visar på att många elever tycker att skolundervisningen är tråkig, irrelevant och för gammal och att den har en design som endast tilltalat ett fåtal elever. Däremot tycker eleverna att extramuralt lärande vid s k Science centers, botaniska trädgårdar och museum m fl presenterar vetenskapen på ett intressant och inspirerande sätt. Jag försöker i den här studien att se lärandet ur ett sociokulturellt perspektiv samt dra paralleller mellan tidigare studier om Science centers och min undersökning om forskarskolan som båda erbjuder extramuralt lärande. Jag anser dock att forskarskolan gör det lite mer konkret eftersom eleverna får genomföra ett projekt som de sedan redovisar inför alla forskare och övriga elever. Upplägget för ett besök på ett museum eller vetenskapscentra ser lite annorlunda ut. De allra flesta eleverna i studien insåg nyttan med att läsa ämnen som matematik, fysik, kemi och biologi, och de tyckte att arbetsformen att kombinera fältstudier med teori och laboratorieverksamhet var mycket givande. Eleverna ansåg att de under forskarskolan fått en inblick i hur det kan vara att arbeta som forskare men det var endast en elev som kunde tänka sig det yrket i framtiden. Studiens resultat gäller endast för de elever som deltagit i enkätundersökningen och kan inte sägas vara generaliserbart för alla elever på gymnasiets NV-program.

Hur undervisning i naturvetenskap planeras och genomförs med andraspråkselever i klassrummet : Fem lärares beskrivning av sin undervisning i årskurs 1 - 3

Syftet med denna studie är att få kunskap om hur lärare för årskurs 1 - 3 planerar och genomför NO-undervisningen med andraspråkselever i fokus. Studiens syfte preciseras i följande tre frågeställningar: hur beskriver lärare att de planerar för NO-undervisningen med andraspråkselever i åtanke?, hur beskriver lärare på vilket sätt de arbetar och vilka undervisningsmetoder som används för att ge andraspråkseleverna möjlighet att uppnå förmågorna inom NO för årskurs 1 - 3? samt vilken eller vilka förmågor inom naturvetenskap beskriver lärare är svårare respektive enklare att planera, genomföra och arbeta med? För att svara på studiens syfte och frågeställningar har kvalitativa intervjuer genomförts med fem lärare i årskurs 1 – 3. I studiens resultatavsnitt framkommer det att ämnesspecifika terminologier är svårt för andraspråkselever eftersom många inte har ordförrådet. Därför bör lärare konkretisera dessa ord och begrepp genom att exempelvis ge bildstöd, konkreta exempel, visa film, göra praktiskt och lära med både kroppen och sinnen. Detta ger eleverna möjlighet att greppa orden men även lägga dem på minnet. Flera lärare i studien påtalade vikten av att låta eleverna kommunicera med en kamrat, handledare eller resurs som talar samma modersmål. Dessa samtala och diskussioner gör att eleverna inte går miste om ämneskunskaperna. Vidare har det framkommit att flera av lärarna anser att förmågan att genomföra systematiska undersökningar i biologi, fysik och kemi är den enklaste att planera/genomföra/arbeta med. Detta har en avspegling i studiens teoretiska ansats, pragmatismen, således att det inte går att skilja på praktik och teori eftersom både praktik och teori finns människans handlingar.

Wear of coated and uncoated PCBN cutting tool used in turning and milling

This licentiate thesis has the main focus on evaluation of the wear of coated and uncoated polycrystalline cubic boron nitride cutting tool used in cutting operations against hardened steel. And to exam the surface finish and integrity of the work material used. Harder work material, higher cutting speed and cost reductions result in the development of harder and more wear resistance cutting tools. Although PCBN cutting tools have been used in over 30 years, little work have been done on PVD coated PCBN cutting tools. Therefore hard turning and hard milling experiments with PVD coated and uncoated cutting tools have been performed and evaluated. The coatings used in the present study are TiSiN and TiAlN. The wear scar and surface integrity have been examined with help of several different characterization techniques, for example scanning electron microscopy and Auger electron spectroscopy.   The results showed that the PCBN cutting tools used displayed crater wear, flank wear and edge micro chipping. While the influence of the coating on the crater and flank wear was very small and the coating showed a high tendency to spalling. Scratch testing of coated PCBN showed that, the TiAlN coating resulted in major adhesive fractures. This displays the importance of understanding the effect of different types of lapping/grinding processes in the pre-treatment of hard and super hard substrate materials and the amount and type of damage that they can create. For the cutting tools used in turning, patches of a adhered layer, mainly consisting of FexOy were shown at both the crater and flank. And for the cutting tools used in milling a tribofilm consisting of SixOy covered the crater. A combination of tribochemical reactions, adhesive wear and mild abrasive wear is believed to control the flank and crater wear of the PCBN cutting tools. On a microscopic scale the difference phases of the PCBN cutting tool used in turning showed different wear characteristics. The machined surface of the work material showed a smooth surface with a Ra-value in the range of 100-200 nm for the turned surface and 100-150 nm for the milled surface. With increasing crater and flank wear in combination with edge chipping the machined surface becomes rougher and showed a higher Ra-value. For the cutting tools used in milling the tendency to micro edge chipping was significant higher when milling the tools steels showing a higher hard phase content and a lower heat conductivity resulting in higher mechanical and thermal stresses at the cutting edge.

Studies of Inorganic Layer and Framework Structures Using Time-, Temperature- and Pressure-Resolved Powder Diffraction Techniques

This thesis is concerned with in-situ time-, temperature- and pressure-resolved synchrotron X-ray powder diffraction investigations of a variety of inorganic compounds with twodimensional layer structures and three-dimensional framework structures. In particular, phase stability, reaction kinetics, thermal expansion and compressibility at non-ambient conditions has been studied for 1) Phosphates with composition MIV(HPO4)2·nH2O (MIV = Ti, Zr); 2) Pyrophosphates and pyrovanadates with composition MIVX2O7 (MIV = Ti, Zr and X = P, V); 3) Molybdates with composition ZrMo2O8. The results are compiled in seven published papers and two manuscripts. Reaction kinetics for the hydrothermal synthesis of α-Ti(HPO4)2·H2O and intercalation of alkane diamines in α-Zr(HPO4)2·H2O was studied using time-resolved experiments. In the high-temperature transformation of γ-Ti(PO4)(H2PO4)·2H2O to TiP2O7 three intermediate phases, γ'-Ti(PO4)(H2PO4)·(2-x)H2O, β-Ti(PO4)(H2PO4) and Ti(PO4)(H2P2O7)0.5 were found to crystallise at 323, 373 and 748 K, respectively. A new tetragonal three-dimensional phosphate phase called τ-Zr(HPO4)2 was prepared, and subsequently its structure was determined and refined using the Rietveld method. In the high-temperature transformation from τ-Zr(HPO4)2 to cubic α-ZrP2O7 two new orthorhombic intermediate phases were found. The first intermediate phase, ρ-Zr(HPO4)2, forms at 598 K, and the second phase, β-ZrP2O7, at 688 K. Their respective structures were solved using direct methods and refined using the Rietveld method. In-situ high-pressure studies of τ-Zr(HPO4)2 revealed two new phases, tetragonal ν-Zr(HPO4)2 and orthorhombic ω-Zr(HPO4)2 that crystallise at 1.1 and 8.2 GPa. The structure of ν-Zr(HPO4)2 was solved and refined using the Rietveld method. The high-pressure properties of the pyrophosphates ZrP2O7 and TiP2O7, and the pyrovanadate ZrV2O7 were studied up to 40 GPa. Both pyrophosphates display smooth compression up to the highest pressures, while ZrV2O7 has a phase transformation at 1.38 GPa from cubic to pseudo-tetragonal β-ZrV2O7 and becomes X-ray amorphous at pressures above 4 GPa. In-situ high-pressure studies of trigonal α-ZrMo2O8 revealed the existence of two new phases, monoclinic δ-ZrMo2O8 and triclinic ε-ZrMo2O8 that crystallises at 1.1 and 2.5 GPa, respectively. The structure of δ-ZrMo2O8 was solved by direct methods and refined using the Rietveld method.

Preparation and characterisation of refractory whiskers and selected alumina composites

A whisker is a common name of single crystalline inorganic fibre of small dimensions, typically 0.5-1 μm in diameter and 20-50 μm in length. Whiskers are mainly used as reinforcement of ceramics. This work describes the synthesis and characterisation of new whisker types. Ti0.33Ta0.33Nb0.33CxN1-x, TiB2, B4C, and LaxCe1-xB6 have been prepared by carbothermal vapour–liquid–solid (CTR-VLS) growth mechanisms in the temperature range 900-1800°C, in argon or nitrogen. Generally, carbon and different suitable oxides were used as whisker precursors. The oxides reacted via a carbothermal reduction process. A halogenide salt was added to form gaseous metal halogenides or oxohalogenides and small amount of a transition metal was added to catalyse the whisker growth. In this mechanism, the whisker constituents are dissolved into the catalyst, in liquid phase, which becomes supersaturated. Then a whisker could nucleate and grow out under continuous feed of constituents. The syntheses of TiC, TiB2, and B4C were followed at ordinary synthesis conditions by means of mass spectrometry (MS), thermogravimetry (TG), differential thermal analysis (DTA) and quenching. The main reaction starting temperatures and reaction time for the different mixtures was revealed, and it was found that the temperature inside the crucible during the reactions was up to 100°C below the furnace set-point, due to endothermic nature of the reactions. Quench experiments showed that whiskers were formed already when reaching the temperature plateau, but the yield increased fast with the holding time and reached a maximum after about 20-30 minutes. Growth models for whisker formation have been proposed. Alumina based composites reinforced by (2-5 vol.%) TiCnano and TiNnano and 25 vol.% of carbide, and boride phases (whiskers and particulates of TiC, TiN, TaC, NbC, (Ti,Ta)C, (Ti,Ta,Nb)C, SiC, TiB2 and B4C) have been prepared by a developed aqueous colloidal processing route followed by hot pressing for 90 min at 1700°C, 28 MPa or SPS sintering for 5 minutes at 1200-1600°C and 75 MPa. Vickers indentation measurements showed that the lowest possible sintering temperature is to prefer from mechanical properties point of view. In the TiNnano composites the fracture mode was typically intergranular, while it was transgranular in the SiCnano composites. The whisker and particulate composites have been compared in terms of e.g. microstructure and mechanical properties. Generally, additions of whiskers yielded higher fracture toughness compared to particulates. Composites of commercially available SiC whiskers showed best mechanical properties with a low spread but all the other whisker phases, especially TiB2, exhibited a great potential as reinforcement materials.

Multivariate spectroscopic methods for the analysis of solutions

In this thesis some multivariate spectroscopic methods for the analysis of solutions are proposed. Spectroscopy and multivariate data analysis form a powerful combination for obtaining both quantitative and qualitative information and it is shown how spectroscopic techniques in combination with chemometric data evaluation can be used to obtain rapid, simple and efficient analytical methods. These spectroscopic methods consisting of spectroscopic analysis, a high level of automation and chemometric data evaluation can lead to analytical methods with a high analytical capacity, and for these methods, the term high-capacity analysis (HCA) is suggested. It is further shown how chemometric evaluation of the multivariate data in chromatographic analyses decreases the need for baseline separation. The thesis is based on six papers and the chemometric tools used are experimental design, principal component analysis (PCA), soft independent modelling of class analogy (SIMCA), partial least squares regression (PLS) and parallel factor analysis (PARAFAC). The analytical techniques utilised are scanning ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, diode array detection (DAD) used in non-column chromatographic diode array UV spectroscopy, high-performance liquid chromatography with diode array detection (HPLC-DAD) and fluorescence spectroscopy. The methods proposed are exemplified in the analysis of pharmaceutical solutions and serum proteins. In Paper I a method is proposed for the determination of the content and identity of the active compound in pharmaceutical solutions by means of UV-Vis spectroscopy, orthogonal signal correction and multivariate calibration with PLS and SIMCA classification. Paper II proposes a new method for the rapid determination of pharmaceutical solutions by the use of non-column chromatographic diode array UV spectroscopy, i.e. a conventional HPLC-DAD system without any chromatographic column connected. In Paper III an investigation is made of the ability of a control sample, of known content and identity to diagnose and correct errors in multivariate predictions something that together with use of multivariate residuals can make it possible to use the same calibration model over time. In Paper IV a method is proposed for simultaneous determination of serum proteins with fluorescence spectroscopy and multivariate calibration. Paper V proposes a method for the determination of chromatographic peak purity by means of PCA of HPLC-DAD data. In Paper VI PARAFAC is applied for the decomposition of DAD data of some partially separated peaks into the pure chromatographic, spectral and concentration profiles.