Impact of mineral fillers on the properties of extruded wood-polypropylene composites

The main aim of this thesis is to study the effect of mineral fillers on the properties of extruded wood-polypropylene composites (WPC). The studied minerals are Talc, Calcite (CaCO3), two quantities of Wollastonite and Soapstone, and the level of mineral addition is 20 w-%. The study shows that mineral fillers can be used to modify and improve the properties of woodplastic composites. Especially the moisture-related properties of WPCs were found to be improved significantly by mineral addition. As the WPCs of the studied type are commonly used in outdoor applications, this is of importance in terms of usability. In machining, the addition of two minerals retained the surface roughness at same level throughout the test, indicating a favorable effect on machinability. The use of hard minerals shortened the tool life in machining. In general, a modest increase in density was observed. In many of the studied properties, no apparent influence of mineral addition was found, indicating that the properties were not weakened. An overall result was that talc showed the best overall performance, indicating that it can be used as an active filler improving most of the studied properties, especially moisture resistance. Calcite was found to have nearly similar performance. According to the findings, mineral addition to wood-plastic composites appears to be beneficial; especially moisture resistance can be enhanced without diminishing the other properties or usability in general.

Surface characterization of chemically modified fiber, wood and paper

Inorganic-organic sol-gel hybrid coatings can be used for improving and modifying properties of wood-based materials. By selecting a proper precursor, wood can be made water repellent, decay-, moisture- or UV-resistant. However, to control the barrier properties of sol-gel coatings on wood substrates against moisture uptake and weathering, an understanding of the surface morphology and chemistry of the deposited sol-gel coatings on wood substrates is needed. Mechanical pulp is used in production of wood-containing printing papers. The physical and chemical fiber surface characteristics, as created in the chosen mechanical pulp manufacturing process, play a key role in controlling the properties of the end-use product. A detailed understanding of how process parameters influence fiber surfaces can help improving cost-effectiveness of pulp and paper production. The current work focuses on physico-chemical characterization of modified wood-based materials with surface sensitive analytical tools. The overall objectives were, through advanced microscopy and chemical analysis techniques, (i) to collect versatile information about the surface structures of Norway spruce thermomechanical pulp fiber walls and understand how they are influenced by the selected chemical treatments, and (ii) to clarify the effect of various sol-gel coatings on surface structural and chemical properties of wood-based substrates. A special emphasis was on understanding the effect of sol-gel coatings on the water repellency of modified wood and paper surfaces. In the first part of the work, effects of chemical treatment on micro- and nano-scale surface structure of 1st stage TMP latewood fibers from Norway spruce were investigated. The chemicals applied were buffered sodium oxalate and hydrochloric acid. The outer and the inner fiber wall layers of the untreated and chemically treated fibers were separately analyzed by light microscopy, atomic force microscopy and field-emission scanning electron microscopy. The selected characterization methods enabled the demonstration of the effect of different treatments on the fiber surface structure, both visually and quantitatively. The outer fiber wall areas appeared as intact bands surrounding the fiber and they were clearly rougher than areas of exposed inner fiber wall. The roughness of the outer fiber wall areas increased most in the sodium oxalate treatment. The results indicated formation of more surface pores on the exposed inner fiber wall areas than on the corresponding outer fiber wall areas as a result of the chemical treatments. The hydrochloric acid treatment seemed to increase the surface porosity of the inner wall areas. In the second part of the work, three silane-based sol-gel hybrid coatings were selected in order to improve moisture resistance of wood and paper substrates. The coatings differed from each other in terms of having different alkyl (CH3–, CH3-(CH2)7–) and fluorocarbon (CF3–) chains attached to the trialkoxysilane sol-gel precursor. The sol-gel coatings were deposited by a wet coating method, i.e. spraying or spreading by brush. The effect of solgel coatings on surface structural and chemical properties of wood-based substrates was studied by using advanced surface analyzing tools: atomic force microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and time-of-flight secondary ion spectroscopy. The results show that the applied sol-gel coatings, deposited as thin films or particulate coatings, have different effects on surface characteristics of wood and wood-based materials. The coating which has a long hydrocarbon chain (CH3-(CH2)7–) attached to the silane backbone (octyltriethoxysilane) produced the highest hydrophobicity for wood and wood-based materials.

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.

Biomass and chemical composition of Nitella furcata subsp. mucronata var. mucronata f. oligospira (A. Braun) R. D. Wood (Chlorophyta, Characeae) in the littoral region of Ninféias Pond, São Paulo, Southeast Brazil

Temporal variation of Nitella furcata (Roxburgh ex Bruzelius) C. Agardh emend. R. D. Wood subsp. mucronata (A. Braun) R. D. Wood var. mucronata f. oligospira (A. Braun) R. D. Wood biomass and chemical composition were studied at the Ninféias Pond (23°38'18.9" S, 46°37'16.3" W), a mesotrophic reservoir located in the Parque Estadual das Fontes do Ipiranga Biological Reserve, Municipality of São Paulo, Southeast Brazil. Plants were collected monthly from October 1996 to October 1997 at three fixed stations of reservoir's littoral region. Charophyte biomass spatial distribution pattern did not vary significantly throughout the study period at all sampling stations. As to seasonal variation, the highest average values of the total alga biomass (98.35-266.06 g m-2 DW) were registered during the rainy season, whereas lowest values (48.86-170.56 g m-2 DW) were in the dry season. P values varied from 23.8 to 225.2 mg m-2 and C from 139 to 353 mg m-2. During the rainy season, greatest air and water temperature, rain precipitation, turbidity and dissolved inorganic nitrogen values were measured, constituting the best conditions for charophyte growth. Water temperature and nutrient availability in the reservoir played a decisive role towards growth and accumulation of algal biomass.

Quantitative features of Cedrela odorata L. wood (Meliaceae)

Cedrela odorata L. (Meliaceae) occurs in the Atlantic forest, Amazon rain forest, riparian forest of the country, and wetlands, which demand species adapted to their water conditions. Studies in ecological wood anatomy demonstrated that weather factors' variations have direct influence on the wood anatomical structure and that the fragmentation of the natural habitats is a direct cause of the edge effect which alters the abiotic aspects of the location, interfering consequently in its vegetation. A comparative analysis of 20 anatomical quantitative features of the wood structure was performed in populations of Cedrela odorata growing inside and on the edge of the swamp forest and granulometric analysis was made on the soil. The quantitative data were submitted to the Mann-Whitney's nonparametric test, presenting a statistically significant value decrease in the eleven wood features mean for the specimens growing in the edge of swamp forest.

Plan af Kuopio stad utgifven 1838 af C. W. Gyldén

Kuopion kartta. 1 kartta : vär. ; 41,2 x 55,6 cm, lehti 45 x 60 cm. - Mittakaava: [1:8000]. - Sisältää luettelon julkisista rakennuksista.

Plan af Heinola utgifven 1838 af C. W. Gyldén

Claes Wilhelm Gyldén (1802-1872) oli maanmittauksen ja metsänhoidon ylihallituksen ylitirehtööri vuosina 1854-72. Ylitirehtööri omisti paljon aikaansa metsänhoidon ja maanjakotoiminnan lisäksi myös maamme kartastotoiminnalle. Hän julkaisi vuonna 1853 Suomenmaan korko-kartan, joka on maailman ensimmäisiä korkeusvyöhykekarttoja. Myös Suomen yleiskartan 1:400 000 (Karta över Finland) ensimmäisen painoksen karttalehdet painettiin vuosina 1864-1872 hänen johtajakaudellaan. Vuosina 1837-1843 toimiessaan maanmittausinsinöörinä maanmittaushallituksessa C. W. Gyldén julkaisi Suomen kaikkien silloisten kaupunkien kaupunkikartat, yhteensä 31 karttalehteä. Nämä asemakaavakartat painettiin kaikki samassa koossa 50,8 x 65,9 cm. Tästä johtuen karttojen mittakaavat vaihtelivat asteikkojen 1:3200 – 1:10000 välillä. Kaupungin asemakaavan lisäksi jokaisessa kartassa on yleissilmäyskartta, julkisten rakennusten luettelo sekä niiden sijainti. Lisäksi hän julkaisi vuonna 1844 näiden kaupunkien historiaa ja tilastotietoja kuvaavan selityskirjan.

Plan af Willmanstrand utgifven 1838 af C. W. Gyldén

Claes Wilhelm Gyldén (1802-1872) oli maanmittauksen ja metsänhoidon ylihallituksen ylitirehtööri vuosina 1854-72. Ylitirehtööri omisti paljon aikaansa metsänhoidon ja maanjakotoiminnan lisäksi myös maamme kartastotoiminnalle. Hän julkaisi vuonna 1853 Suomenmaan korko-kartan, joka on maailman ensimmäisiä korkeusvyöhykekarttoja. Myös Suomen yleiskartan 1:400 000 (Karta över Finland) ensimmäisen painoksen karttalehdet painettiin vuosina 1864-1872 hänen johtajakaudellaan. Vuosina 1837-1843 toimiessaan maanmittausinsinöörinä maanmittaushallituksessa C. W. Gyldén julkaisi Suomen kaikkien silloisten kaupunkien kaupunkikartat, yhteensä 31 karttalehteä. Nämä asemakaavakartat painettiin kaikki samassa koossa 50,8 x 65,9 cm. Tästä johtuen karttojen mittakaavat vaihtelivat asteikkojen 1:3200 – 1:10000 välillä. Kaupungin asemakaavan lisäksi jokaisessa kartassa on yleissilmäyskartta, julkisten rakennusten luettelo sekä niiden sijainti. Lisäksi hän julkaisi vuonna 1844 näiden kaupunkien historiaa ja tilastotietoja kuvaavan selityskirjan.

Plan af Gamlakarleby utgifven 1838 af C. W. Gyldén

Claes Wilhelm Gyldén (1802-1872) oli maanmittauksen ja metsänhoidon ylihallituksen ylitirehtööri vuosina 1854-72. Ylitirehtööri omisti paljon aikaansa metsänhoidon ja maanjakotoiminnan lisäksi myös maamme kartastotoiminnalle. Hän julkaisi vuonna 1853 Suomenmaan korko-kartan, joka on maailman ensimmäisiä korkeusvyöhykekarttoja. Myös Suomen yleiskartan 1:400 000 (Karta över Finland) ensimmäisen painoksen karttalehdet painettiin vuosina 1864-1872 hänen johtajakaudellaan. Vuosina 1837-1843 toimiessaan maanmittausinsinöörinä maanmittaushallituksessa C. W. Gyldén julkaisi Suomen kaikkien silloisten kaupunkien kaupunkikartat, yhteensä 31 karttalehteä. Nämä asemakaavakartat painettiin kaikki samassa koossa 50,8 x 65,9 cm. Tästä johtuen karttojen mittakaavat vaihtelivat asteikkojen 1:3200 – 1:10000 välillä. Kaupungin asemakaavan lisäksi jokaisessa kartassa on yleissilmäyskartta, julkisten rakennusten luettelo sekä niiden sijainti. Lisäksi hän julkaisi vuonna 1844 näiden kaupunkien historiaa ja tilastotietoja kuvaavan selityskirjan.

Näyttelijän taide venäläisessä elokuvassa 1907-1919

Väitöskirjan aihe on, kuinka elokuvanäyttelijän taide ja sitä koskeva ajattelu kehittyivät Venäjällä yksityisen elokuvatuotannon vuosina 1907–1919. Tutkimus kuuluu kulttuurihistorian alaan. Sen näkökulma on elokuvan esteettinen historia, ja tutkimus liittyy ns. revisionistisen elokuvahistorian pyrkimykseen arvioida uudelleen näytelmäelokuvan varhaisvaiheita. Analyysi kohdistuu esteettiseen aikalaisajatteluun sekä elokuvatuotannon käytäntöihin ja prosesseihin. Lähteinä on käytetty elokuvanäyttelemistä koskevaa julkista keskustelua, elokuvantekijöiden jättämää muistietoa ja ajalta säilyneitä elokuvia. Käsittely jakautuu kolmeen väljän kronologisesti järjestettyyn lukuun. Luku 2 keskittyy venäläisen fiktioelokuvan varhaisvuosiin 1910-luvun taitteen molemmin puolin. Luku 3 käsittelee pitkän näytelmäelokuvan läpimurrosta alkunsa saanutta keskustelua psykologisesta elokuvasta. Luku 4 etenee maailmansodan vuosina nouseen kuvallisen, ohjaajakeskeisen elokuvakäsityksen kautta kohti varhaisen neuvostoelokuvan ajatusta näyttelijästä ”mallina”. Väitöskirjassa esitetään, että käsitys näyttelemisestä, ja sitä myötä elokuvasta yleensä, kävi tutkittuna ajanjaksona läpi kehämäisen kehityksen, jossa vuorottelivat käsitykset elokuvasta modernina ja elokuvasta traditiona. Tutkimus problematisoi myöhempää elokuvakäsitystä, jonka mukaan elokuvaestetiikan perusyksikkö on otos. Toisin kuin myöhempinä vuosikymmeninä 1910-luvulla näytteleminen oli avainkysymys, jonka kautta lähestyttiin elokuvan olemusta itseään. Venäjällä ajatukset elokuvanäyttelemisestä kehittyivät vuorovaikutuksessa saman ajan teatteriestetiikan kanssa, joskin elokuva miellettiin jo varhain erilliseksi taidemuodoksi. Tsaarinajan elokuvan vaikutusvaltaisimmaksi esteettiseksi ohjelmaksi muodostui psykologinen elokuva, jonka inspiraationa toimi osittain Konstantin Stanislavskin samaan aikaan kehittämä näyttelijäntyön järjestelmä. Elävä näyttelijä ja näyttelijän ”kokeminen” nähtiin ratkaisuna elokuvavälineen keskeisenä ongelmana pidettyyn mekaanisuuteen. Ajan studiokäytännöissä psykologinen lähestymistapa puolestaan merkitsi usein vastausten etsimistä teollisen elokuvatuotannon olosuhteista syntyneisiin ongelmiin.

Sobranìe staryh" i novyh" putešestvìj: s" risunkom" i portretom Kastrena - Čast' II, Putešestvìe Aleksandra Kastrena po Laplandìi, Sěvernoj Rossìi i Sibiri (1838-1844, 1845-1849)

Tekijä: Castrén, Matias Aleksanteri.

Effects of the partial removal of wood hemicelluloses on the properties of kraft pulp

The objective of this work was to study the effects of partial removal of wood hemicelluloses on the properties of kraft pulp.The work was conducted by extracting hemicelluloses (1) by a softwood chip pretreatment process prior to kraft pulping, (2) by alkaline extraction from bleached birch kraft pulp, and (3) by enzymatic treatment, xylanase treatment in particular, of bleached birch kraft pulp. The qualitative and quantitative changes in fibers and paper properties were evaluated. In addition, the applicability of the extraction concepts and hemicellulose-extracted birch kraft pulp as a raw material in papermaking was evaluated in a pilot-scale papermaking environment. The results showed that each examined hemicellulose extraction method has its characteristic effects on fiber properties, seen as differences in both the physical and chemical nature of the fibers. A prehydrolysis process prior to the kraft pulping process offered reductions in cooking time, bleaching chemical consumption and produced fibers with low hemicellulose content that are more susceptible to mechanically induced damages and dislocations. Softwood chip pretreatment for hemicellulose recovery prior to cooking, whether acidic or alkaline, had an impact on the physical properties of the non-refined and refined pulp. In addition, all the pretreated pulps exhibited slower beating response than the unhydrolyzed reference pulp. Both alkaline extraction and enzymatic (xylanase) treatment of bleached birch kraft pulp fibers indicated very selective hemicellulose removal, particularly xylan removal. Furthermore, these two hemicellulose-extracted birch kraft pulps were utilized in a pilot-scale papermaking environment in order to evaluate the upscalability of the extraction concepts. Investigations made using pilot paper machine trials revealed that some amount of alkalineextracted birch kraft pulp, with a 24.9% reduction in the total amount of xylan, could be used in the papermaking stock as a mixture with non-extracted pulp when producing 75 g/m2 paper. For xylanase-treated fibers there were no reductions in the mechanical properties of the 180 g/m2 paper produced compared to paper made from the control pulp, although there was a 14.2% reduction in the total amount of xylan in the xylanase-treated pulp compared to the control birch kraft pulp. This work emphasized the importance of the hemicellulose extraction method in providing new solutions to create functional fibers and in providing a valuable hemicellulose co-product stream. The hemicellulose removal concept therefore plays an important role in the integrated forest biorefinery scenario, where the target is to the co-production of hemicellulose-extracted pulp and hemicellulose-based chemicals or fuels.