DE2834909C3 - Verfahren zur Herstellung von Holzschliff - Google Patents
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Description
&iacgr;&ogr; a) die Bleichablauge teils zur Verdünnung des gebleichten Stoffes angewendet wird, teils nach Erwärmung
dem Spritzwasser zugeführt wird,
b) die Stoffsuspension vom Schleifer einem Hydrozyklon zur Dampfabscheidung zugeführt wird,
c) die von Dampf befreite Stoffsuspension in einer ersten Stufe auf eine Konzentration von 5 bis 40% eingedickt
wird, worauf sie auf eine Konzentration von 0,5 bis 4,0% verdünnt wird und gesiebt wird,
d) die gesiebte Stoffsuspension in einer zweiten Stufe auf eine Konzentration von 10 bis 50% eingedickt
und darauf mit Bleichchemikalien gemischt und gebleicht wird sowie mit Bleichablauge auf eine Konzentration
von 1 bis 6% verdünnt wird,
c) die verdünnte gebleichte Stoffsuspension in einer dritten Stufe auf eine Konzentration von 10 bis 50%
c) die verdünnte gebleichte Stoffsuspension in einer dritten Stufe auf eine Konzentration von 10 bis 50%
eingedickt und daraufgetrocknet oder in einer Papiermaschine weiterbehandelt wird,
0 das Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe dem Schleifer als Spritzwasser zugeführt wird,
g) das Prozeßwasser aus der zweiten Eindickungsstufe der Sieberei zugeführt wird,
h) der Dampf aus dem Hydrozyklon zur Erwärmung der dem Spriizwasser zugeführten Bleichablauge angewendet wird und
0 das Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe dem Schleifer als Spritzwasser zugeführt wird,
g) das Prozeßwasser aus der zweiten Eindickungsstufe der Sieberei zugeführt wird,
h) der Dampf aus dem Hydrozyklon zur Erwärmung der dem Spriizwasser zugeführten Bleichablauge angewendet wird und
i) als Bleichchemikalien Peroxide verwendet werden.
;s
;s
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Bleichablauge zur Vermeidung
von Wärme- und Chemikalienverlusten vor Mischung mit dem Prozeßwasser aus der ersten Eindi kkungsstufe
zu einem separaten Aufbewahrungsbehälter geführt und das Prozeßwasser zu einem besonderen
Zwischenspeicherbehälter geleitet wird.
Xi 3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Bleichablauge mit Stabilisierungsmittel
für Bleichchemikalien, Komplexbildnern und gegebenenfalls weiteren frischen Bleichchemikalien
sowie pH-regulierenden Substanzen versetzt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Bleichablauge und das
Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe dem Schleifer über eine gemeinsame Hochdruckpumpe zugeführt
werden und daß die beiden Flüssigkeiten vor oder beim Eintritt in die Saugseite der Pumpe gemischt
werden.
5. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleichablauge mit dem
Dampf aus dem Hydrozyklon durch Direktkondensation erwärmt wird und daß Überschußdampf für Erwärmungszwecke
im Anschluß an den Prozeß oder andere Heizzwecke ausgenützt wird.
6. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Prozeßwassers
aus der ersten Eindickungsstufe zu einem Wärmeaustauscher abgezapft und von dort zur Sieberci geleitet
oder aus dem Prozeß ausgeschieden wird, um die Temperatur in der Sieberei und Bleicherei zu regeln sowie
Überschußwärme vom Prozeß auszunützen.
7. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßwasser aus der
ersten Eindickungsstufe, welches nach der Eindickungsstufe dem Schleifer als Spritzwasser zugeführt wird,
von Fasern und Verunreinigungen befreit wird.
8. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleichung als Turmbleichung
durchgeführt wird und daß dabei der von der zweiten Eindickungsstufe kommende Stoff unmittelbar
nach der Vermischung mit Bleichchemikalien in einer Mischvorrichtung und vor Einführung in den Blcich-
turm einer raschen Eindickung ausgesetzt wird und daß der solcherart erhaltene Überschuß an Bleichmittellösung
nach Kühlung zur Mischvorrichtung zurückgeführt wird.
9. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck im Schleifer
auf 0,02 bis 1 Mpa gehalten wird, daß die Spritzwassertemperatur auf 85 bis 1000C gehalten wird, und daß der
Anpreßdruck der Holzknüppel gegen die Schleifsteinoberfläche 0,4 bis 4 MPa, vorzugsweise 0,6-3 MPa
beträgt.
10. Verfahren, nach den Patentansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen an vorgewärmter
Bleichablauge im Verhältnis zum Volumen an Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe
1 : 30 bis 5 : 1 beträgt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzschliff.
Bei der Herstellung von Holzschliff hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Schleifen bei erhöhter Temperatur
auszuführen, um dadurch den Energiebedarf zu verringern und die Defibrierung zu erleichtern. Besonders
zweckmäßig ist es, erhöhte Temperatur mit Schleifen in einer geschlossenen Kammer in Anwesenheit eines
Gases, /.. B. Dampf oder Lull unter Überdruck, zu kombinieren, um den Energieverbrauch weiter zu verringern
sowie die Reißfestigkeit, das Entwiisserungsvermögen und das spezifische Volumen (Bulk) des hergestellten
Materials zu erhöhen. So wird in der schwedischen Patentschrift Nr. 3 18 178 bzw. in der US-PS 38 08 090 ein
Verfahren zur Zerkleinerung von lignozellulosehaltigem Material in Fasern beschrieben, wobei das Material in
tiner im wesentlichen geschlossenen Kammer in Anwesenheit eines gegenüber dem in der Kammer befindlichen
Material inerten Gases unter einem Überdruck von 0,105 bis 1,05 MPa vorzugsweise 0,21-0,7 MPa einer
Schleifbehandlung ausgesetzt wird und Wasser mit einer Tempenitur von mindestens 71°C, vorzugsweise ca.
900C während der Schleifbehandlung auf das Material aufgebracht wird. Nach diesem Verfahren wird zusammenfassend
ein Schleifstoff erhalten, der im Vergleich mit gewöhnlichem Holzschliff besseres Entwässerungsvermögen
bei geringerem Energieverbrauch und verbesserte Reißfestigkeit hat Es wurde jedoch festgestellt
daß dieses Verfahren mit verschiedenen Nachteilen behaftet ist So geht aus genannter Patentschrift hervor, daß
die Helligkeit für qualiflzierte Anforderungen unzufriedenstellend niedrig wird. Gemäß Tabelle I, Seite 4 der
Patentschrift können lediglich ca. 48-54% GE ohne Zusatz von Chemikalien zum Spritzwasser erreicht werden,
während die bei Chemikalienzusatz erzielte Helligkeit ca. 35-55% GE beträgt, obwohl die Menge an zugesetzten
Chemikalien sehr groß ist. Weiter ist die Zugfestigkeit, obwohl besser als bei gewöhnlichem Holzschliff,
nicht so groß wie erwünscht wäre, ebenso wie der Reißindex und die Oberflächengleichmäßigkeit Es wäre auch
wünschenswert, den Energiebedarf des Prozesses weiter zu verringern.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen. Demgemäß betrifft die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Holzschliff aus lignozellulosehaltigen Materialien,
wobei entrindete Holzknüppel auf bekannte Weise in einem geschlossenen, unter Überdruck von Dampfund/
oder Luft stehenden Schleifer unter kontinuierlichem Zusatz von auf mindestens 700C erwärmtem Spritzwasser
geschliffen werden, das organische und anorganische Chemikalien enthält, worauf der erhaltene HolzschlifTsortiert,
eingedickt, gebleicht, verdünnt, eingedickt und getrocknet oder in einer Papiermaschine weiterbehandelt
wird, welches Verfahren durch die Kombination gekennzeichnet ist, daß
a) die Bleichablauge teils zur Verdünnung des gebleichten Stoffes angewendet wird, teils nach Erwärmung
dem Spritzwasser zugeführt wird,
b) die Stoffsuspension vom Schleifer einem Hydrozyklon zur Dampfebscheidung zugeführt wird,
c) die von Dampf befreite Stoffsuspension in einer ersten Stufe auf eine Konzentration von 5 bis 40% eingedickt
wird, worauf sie auf eine Konzentration von 0,5 bis 4,0% verdünnt wird und gesiebt wird,
d) die gesiebte Stoffsuspension in einer zweiten Stufe auf eine Konzentration von 10 bis 50% eingedickt und
darauf mit Bleichchemikalien gemischt und gebleicht wird sowie mit Bleichablauge auf eine Konzentration
von 1 bis 6% verdünnt wird,
e) der verdünnte gebleichte Stoff in einer dritten Stufe auf eine Konzentration von 10 bis 50% eingedickt und
darauf getrocknet oder in einer Papiermaschine weiterbehandelt wird,
0 das Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe dem Schleifer als Spritzwasser zugeführt wird,
g) das Prozeßwasser aus der zweiten Eindickungsstufe der Sieberei zugeführt wird,
h) der Dampf aus dem Hydrozyklon zur Erwärmung der dem Spritzwasser zugeführten Bleichablauge angewendet
wird,
i) als Bleichchemikalien Peroxide verwendet werden.
i) als Bleichchemikalien Peroxide verwendet werden.
Durch die vorgeschlagene Kombination von Maßnahmen wird es überraschenderweise möglich, einen Holzschliff
mit im Vergleich zu dem in der schwedischen Patentschrift Nr. 3 18 178 bzw. in der US-PS 38 08 090
beschriebenen Stoff beträchtlich herabgesetztem totalem Energieverbrauch und wesentlich verbesserten
Festigkeitseigenschaflen sowie stark verbesserter Helligkeit herzustellen, u. zw. bis zu ca. 80% SCAN. Der nach
der Erfindung hergestellte Holzschliff hat einen sehr hohen Gehalt an flexiblen Fasern, was die Erzeugung von
Papier mit niedrigerem Flächengewicht und geringerer Oberflächenrauhigkeit ermöglicht als dies bisher mit
Holzschliffen möglich war. Der nach der Erfindung hergestellte Schleifstoff kann in größerem Ausmaß mit chemischem
Stoff, z. B. Sulfat- oder Sulfitzellstoff, gemischt werden als dies bisher möglich war, wodurch die Kosten
zur Herstellung von holzhaltigem Papier verringert werden können. Weiters ist er als Rohware zur Herstellung
von Papier innerhalb eines größeren und mehr variierenden Qualitätsbereiches geeignet als dies normalerweise
mit Stoffen im Ausbeutebereich 90 bis 99% der Fall ist, u. zw. aufgrund eines größeren Anteiles an langen Fasern so
und höherer Festigkeit.
Das Verfahren nach der Erfindung bringt ferner Vorteile hinsichtlich des Umweltschutzes mit sich, indem das
Abflußvolumen an verunreinigtem Prozeßwasscr herabgesetzt wird und die Maßnahmen zur Reinigung des
Abwassers dadurch wesentlich erleichtert werden. Durch die neue Art und Weise der Nutzung des Dampfes
vom Schleifprozeß in und außerhalb des Prozesses wird dessen Energiebedarf im Verhältnis zu bekannten Prozessen
beträchtlich reduziert.
Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, die erwärmte Bleichablauge
vor M ischung mit dem Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe zu einem separaten Aufbewahrungsbehälter
zu führen und das genannte Prozeßwasser zu einem besonderen Zwischenspeicherbehälter zu leiten. Hierdurch
werden Wärme- und Chemikaüenverluste vermieden. Die erwärmte Peroxid-B!eicliabiaü<"' en*hä!t nr°a- *o
nische Chemikalien, wie organische vom Abbau und der Auslösung des Lignozellulosematerials herrührende
Säuren, z. B. Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, verschiedene Fett- und Harzsäuren und organische Komplexbildner,
sowie anorganische Chemikalien, wie Natriumhydroxid, Natriumsilikat, Natriumphosphat,
Magnesiumsulfat. Sie kann, wenn erwünscht, versetzt sein mit einem Stabilisierungsmittel für die Bleichchemikalien,
z. B. Magnesiumsulfat, mit Komplexbildnern zur Bindung der Schwermetalle, z. B. Äthylendiaminte-Iraessigsäure
(EDTA), und weiteren, frischen Bleichchemikalien sowie pH-regelnden Substanzen, z. B. Alkalihydroxiden
und Alkalisilikat. Diese Stoffe können mit Vorteil im Aufbewahrungsbehälter Tür die genannte
Bleichablauge zugesetzt werden. Die Zuführung von Spritzwasser zum geschlossenen Schleifer kann zweckmä-
ßigerweise mittels Hochdruckpumpe erfolgen, zu deren Saugseite erwärmte Bleichablauge und Prozeßwasser
aus der ersten Eindickungsstufe geführt werden. Die Mischung des Prozeßwassers mit der Bleichablauge kann
vor der Zuführung zur Pumpe oder in der Pumpe selbst erfolgen. Das Volumen an vorgewärmter Bleichablauge
im Verhältnis zum Volumen an Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe hängt vom Wärmegleichgewicht
des Prozesses ab, insbesondere der im Bleichturm angewendeten Temperatur, und soll gemäß der Erfindung
zwischen 1 : 30 und 5 : 1 liegen.
Die vom Schleifer kommende Stoffsuspension wird nach Entfernung von gröberen Holzteilchen zu einem
Hydrozyklon zur Abscheidung von Dampf geführt, u. zw. zweckmäßigerweise über einen dazwischenliegenden
Druckbehälter. Der abgehende Dampf wird zur Erwärmung der Bleichablauge angewendet, die dem Schleifer
K) zugeführt werden soll, wobei die Erwärmung vorzugsweise durch Direktkondensation erfolgt. Der Überschußdampf
wird für Erwärmungszwecke im Anschluß an den Prozeß oder für andere Heizzwecke ausgenützt. Aul
gleiche Weise kann Uberschußdampf, der aus dem Schleifer ausgeblasen wird, zunutze gemacht werden, z. B.
zur Erwärmung des Holzes im Schleusenforderer.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil des Prozeßwassers aus der ersten Eindickungsstufe zu einem Wärmeaustauscher abgezapft und von dort zur Sieberei geleitet oder aus dem Prozeß ausgeschieden. Dies ermöglicht aufzweckmäßige Weise eine Regelung der Temperatur in der Sieberei und Bleicherei sowie eine Ausnützung von Überschußwärme vom Prozeß. Es ist zweckmäßig, wenn das Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe vor seiner Anwendung als Spritzwasser im Schleifer von Fasern und Verunreinigungen befreit wird.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil des Prozeßwassers aus der ersten Eindickungsstufe zu einem Wärmeaustauscher abgezapft und von dort zur Sieberei geleitet oder aus dem Prozeß ausgeschieden. Dies ermöglicht aufzweckmäßige Weise eine Regelung der Temperatur in der Sieberei und Bleicherei sowie eine Ausnützung von Überschußwärme vom Prozeß. Es ist zweckmäßig, wenn das Prozeßwasser aus der ersten Eindickungsstufe vor seiner Anwendung als Spritzwasser im Schleifer von Fasern und Verunreinigungen befreit wird.
Zur Bleichung des Holzschliffes können bekannte Verfahren angewendet werden. Gemäß der Erfindung ist es
jedoch besonders zweckmäßig, die Bleichung als Turmbleichung auszuführen und dabei unmittelbar nach der
Mischung mit Bleichchemikalien in einer Mischvorrichtung und vor Einführung in den Bleichturm die von der
zweiten Eindickungsstufe kommende Stoffsuspension einer raschen Eindickung auszusetzen und den
solcherart erhaltenen Überschuß an Bleichmittellösung nach Kühlung zur Mischvorrichtung zurückzuführen.
Bevorzugte Druck- und Temperaturbedingungen beim Verfahren nach der Erfindung sind ein Überdruck im
geschlossenen Schleifer von 0,02 bis 1 MPa und eine Spritzwassertemperatur von 85 bis 1000C. Der Anpreßdruck
der Holzknüppel gegen die Schleifsteinoberfiäche soll zweckmäßigerweise 0,4 bis 4 MPa und vorzugsweise
0,6 bis 3 MPa betragen.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend anhand der Figur näher beschrieben.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend anhand der Figur näher beschrieben.
Entrindete Holzknüppel 1 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 65% werden über einen Schleusenförderer
2 zu einem Schleifer 3 geführt, der mit Meßgebern für Temperatur und Druck ausgerüstet ist. Der Schleusenförderer
besteht im Prinzip aus einer Kammer mit beweglicher Bodentür und einem beweglichen Deckel an der
Oberseite. Im Schleusenforderer wird eine gewisse Vorwärmung der Holzknüppei durch Dampferhalten, der im
Schleifer erzeugt wird, doch kann auch zusätzlich Dampf von irgendeiner Stelle im Prozeß, wo Überschußdampf
entsteht, dem Schleusenforderer zugeführt werden. Die vorgewärmten Knüppel werden in den Schleifraum
selbst gefördert, indem die Bodentür rasch beiseite geführt wird, so daß die Knüppel durch ihr Eigengewicht auf
den rotierenden Schleifstein 4 hinabfallen. Um zu bewirken, daß die Knüppel kräftig gegen den Schleifstein
gedrückt werden, werden diese mit Hilfe eines Kolbens (in der Figur nicht gezeigt) gegen den Stein gepreßt. Der
Kolbendruck beträgt zweckmäßigerweise 0,4 bis 4 MPa vorzugsweise 0,6 bis 3 MPa. Im Schleifer wird ein Überdruck
von 0,02 bis 1 MPa aufrechterhalten. Die Größe des Überdruckes wird aufgrund der Anforderungen an die
gewünschte Stoffqualität entschieden. Je höher die Qualitätsansprüche sind, desto höher soll der Überdruck
innerhalb der angegebenen Grenze gehalten werden. Während des Schleifens des Holzes wird durch die Leitung
5 erwärmtes Spritzwasser zugeführt. Die Spritzwassermenge wird zwischen 400 und 2.500 Liter pro Minute
variiert. Vom Schleifer wird der deftbrierte Stoff zu einem Druckbehälter 6 gefördert, wobei eventuell vorhan-
■45 dene Splitter in einem Splitterbrecher 7 zerkleinert werden. Das defibrierte Holz wird vom Druckbehälter zu
einem Hydrozyklon 8 geführt, wo Dampf abgeschieden wird, welcher eine Temperatur von 100 bis 1700C hat.
Der abgeschiedene Dampf wird über die Leitung 36 zu einem Kondensator 9 geführt, wo er, vorzugsweise durch
Direktkondensation, Wärme an Bleichablauge abgeben kann, die dem Schleifer zugeführt werden soll. Vom
Dampfkondensator wird durch die Leitung 10 Überschußdampf entnommen und an anderer Stelle im Prozeß
oder für anderen Erwärmungs- oder Energiebedarf ausgenützt, z. B. in einem Flockentrockner, einer Dampfturbine
oder anderen Industrieanlage. Vom Hydrozyklon wird der Stoff zu einer Entwässerungsvorrichtung 11, z. B.
einer Presse, transportiert, wo er von der Konzentration 0,5 bis 10% auf eine Konzentration von 5 bis 40% eingedickt
wird. Das aus der Presse austretende Prozeßwasser, welches eine Temperatur von 90 bis 1000C hat, wird
über den Behälter 12 und die Leitung 13 zu einer Filtriervorrichtung 14 und von dort zu einem Zwischenspeicherbehälter
15 gepumpt, der mit Meßgebern zur Registrierung von Temperatur und Volumen sowie gegebenenfalls
auch der Chemikalicnkonzentration ausgerüstet ist. Ein Teil des gefilterten Prozeßwassers kann durch
die Leitung 16 ausgeschieden werden. Bei Bedarf kann ein Teil des Prozeßwassers von der Presse 11 durch die
Leitung 17 entnommen und einem Wärmeaustauscher 18 zur Erwärmung von Wasser zugeführt werden, das
durch die Leitung 19 zugeführt und durch die Leitung 20 entnommen wird. Das Prozeßwasser kann darauf zur
Sieberei 21 zurückgeführt oder zu einem Teil durch die Leitung 22 ausgeschieden werden. Von der Presse 11 wird
der Stoff zur Sieberei 21 geführt, wo er auf eine Konzentration von 04 bis 4% verdünnt wird, und zwar mit Prozeßwasser,
das von einer zweiten Entwässerungsvorrichtung 23 durch die Leitung 32 zugeführt wird, woraufer
gesiebt wird. Von der Sieberei wird die Stoffsuspension zur Entwässerungsvorrichtung 23 gefordert, die vorzugsweise
von einer Presse gebildet wird, wo sie auf eine Konzentration von 10 bis 50% entwässert wird.
Von der Presse 23 wird der Stoff zu einer Mischvorrichtung 24 geführt, wo Peroxide als Bleichchemikalien
zugesetzt werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, die in der Figur gezeigt ist, wird außerdem
der mit Bleichchemikalien vermischte StofTunmittelbar nach der Mischung einer Schnellentwässerung
in einer Presse 25 unterworfen, von wo die ausgepreßte Bleichmittellösung nach Kühlung im Wärmeaustauscher
26 durch die Leitung 27 zur Mischvorrichtung 24 zurückgeführt wird.
Das spezielle Schnellentwässerungsverfahren bringt den Vorteil mit sich, daß hohe Helligkeit bei niedrigem Ii;
Chemikalienverbrauch erzielt wird. \\<
Der entwässerte und mit Bleichchemikalien gemischte Stoff wird darauf einer Bleichung, vorzugsweise bei jtjj
einer Temperatur von 40 bis 750C und einer Konzentration von 10 bis 50%, in einem Bleichturm 28 unterworfen, 5 |'''
wo die Aufenthaltszeit 15 bis 180 Minuten beträgt. Vor dem Austritt aus dem Turm wird der Stoff mit Bleich- |J
ablauge auf eine Konzentration von I bis 6% verdünnt. Der gebleichte Stoff wird darauf in einer dritten Eindik- I
kungsvorrichtung 29, vorzugsweise einer Filterpresse, auf eine Konzentration von 10 bis 50% eingedickt, worauf
er getrocknet oder direkt einer angeschlossenen Papierfabrik zugeführt wird. Aus der Eindickungsvorrichtung
29 austretende Bleichablauge wird teils durch die Leitung 30 als Verdünnungsflüssigkeit in den Bleichturm 28
und teils durch die Leitung 31 zum Wärmeaustauscher 9 zurückgeführt, wo sie mit Dampf aus dem Hydrozyklon
8 erwärmt und durch die Leitung 33 dem Aufbewahrungsbehälter 34 zugeführt wird, in den durch die Leitung 35
Stabilisierungsmittel und gegebenenfalls frische Bleichmittellösung zugeführt werden. Wenn es als zweckmäßig
erscheint, kann ein Teil der Bleichablauge von der Eindickungsvorrichtung 29 durch die Leitung 43 zur Sieberei
zurückgeführt werden.
Eine andere geeignete Möglichkeit zur Erwärmung der Bleichablauge mit Dampf aus dem Hydrozyklon 8 liegt
darin, den Dampf zur Gänze oder teilweise zum Zwischenspeicherbehälter 15 zu fuhren, was durch die strichlierte
Leitung 37 angedeutet ist, oder zum Aufbewahrungsbehälter 34 zu führen, was durch die gestrichelte Leitung
38 abgedeutet ist.
Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbeispiele erläutert.
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Holzschliff aus entrindetem Fichten- bzw. Tannenholz einerseits
nach der bekannten Methode mit Schleifen bei Atmosphärendruck mit Spritzwasser mit normaler Temperatur,
das Bleichablauge enthält (Methode A), anderseits nach der bekannten Methode mit Schleifen in geschlossener
Kammer bei erhöhtem Druck und mit Spritzwasser ohne Bleichchemikalien, jedoch mit erhöhter Temperatur
(Methode B), weiters nach der Methode A mit erhöhtem Druck (Methode C), weiters mit Schleifen in geschlossener
Kammer bei erhöhtem Druck und mit Spritzwasser mit erhöhter Temperatur, das Bleichablauge enthält,
und mit externem Dampf von einem Dampfkessel erwärmt worden ist (Methode D), und schließlich nach
Methode D unter Ausnutzung von beim Schleifvorgang erzeugtem Dampf anstelle von extern zugeführtem
Dampf gemäß den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen (Methode E).
Ein offener Schleifer in einer acht Schleifer umfassenden Holzschleiferei wurde in Übereinstimmung mit dem
in der Figur gezeigten Schleifer 3 zu einem geschlossenen umgebaut und mit Temperatur- und Druckgebern zur
Messung von Temperatur und Druck innerhalb des Schleifers versehen. Dem Schleifer wurden entrindete Fichten-
bzw. Tannenknüppel mit einem mittleren Feuchtigkeitsgehalt von 51% in einer Menge von 150 kg trockenem
Holz zugeführt. Der Druck der Holzknüppel gegen die Schleifsteinoberfläche betrug 0,6 MPa. Bei diesem
Kolbendruck wurde eine Leistungsaufnahme des Antriebsmotors für den Schleifstein von 650 kW sowohl bei
Atmosphärendruck als auch bei erhöhtem Druck gemessen. Der Schleifsteinoberfläche wurde Spritzwasser in
einer Menge von 6001 pro Minute zugeführt. Bei sämtlichen Versuchen betrug der Systemdruck innerhalb des
Schleifers 0,1 MPa Überdruck außer bei Methode A, bei der Atmosphärendruck angewendet wurde. Die sonstigen
Bedingungen bei den verschiedenen Versuchen werden nachstehend angegeben.
Methode A
Die Spritzwassertemperatur betrug 62°C. Das Spritzwasser wurde von Bleichablauge aus einer Turmbleichstufe
gebildet und hatte folgende ungefähre Zusammensetzung
Wasserstoffperoxid | 0,5 g/l |
Na2SiO3 | 2,5 g/l |
Äthylendiamintetraessigsäure | 0,08 g/l |
Essigsäure | 3,0 g/l |
Harze und Fettsäuren | 0,2 g/l |
sowie einen pH von 8,5.
I m Schleifer wurde eine Temperatur von 65°C gemessen. Der erhaltene Stoff wurde gesiebt, mit Komplexbildnern
versetzt und auf einem Filter von 0,5 bis 1% auf 13% Stoffkonzentration entwässert. Darauf wurden die Helligkeit
und die papiertechnischen Eigenschaften des ungebleichten Stoffes gemessen. Der Stoff wurde darauf
mit Bleichchemikalien gemischt und in einem Bleichturm gebleicht. Diese Methode ist in der amerikanischen
Patentschrift Nr. 40 29 543 bzw. in der DE-OS 22 61 049 beschrieben.
Methode B
Die Spritzwassertemperatur betrug 96°C und das Spritzwasser bestand aus reinem Wasser. Im Schleifer wurde
eine Temperatur von 112°C gemessen. Der erhaltene Stoff wurde gesiebt, entwässert und getrocknet Helligkeit
und papiertechnische Eigenschaften des Stoffes wurden gemessen. Diese Methode ist in der schwedischen
Patentschrift Nr. 3 18 178 bzw. in der US-PS 38 08 090 beschrieben.
Methode C
Methode A wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß das Schleifen unter einem Überdruck von 0,1 MPa
durchgeführt wurde. Im Schleifer wurde eine Temperatur von 700C gemessen. Die Stoffkonzentration beim
Austritt aus dem Schleifer wurde mit 2,72% gemessen. Die Stoffsuspension wurde darauf einem Hydrozyklon
zur Abscheidung von Dampf zugeführt, worauf sie in einer Schneckenpresse auf 23% mk entwässert wurde.
Hierauf wurde der Stoff gesiebt, entwässert und getrocknet. Helligkeit und papiertechnische Eigenschaften des
solcherart erhaltenen Stoffes wurden gemessen.
H) Methode D
Methode C wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß das Bleichablauge enthaltende Prozeßwasser aus der
Schneckenpresse mit externem Dampf von einem Dampfkessel auf eine Temperatur von 99,5°C erwärmt und
im Schleifer als Spritzwasser angewendet wurde. Im Schleifer wurde dabei eine Temperatur von 112°C gemessen.
Die Stoffkonzentration beim Austritt aus dem Schleifer wurde mit 2,89% gemessen.
Methode E
Methode D wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß das Bleichablauge enthaltende Prozeßwasser aus der
Schneckenpresse, das eine Temperatur von 96°C hatte, teilweise als Spritzwasser im Schleifer angewendet
wurde, u. zw. zusammen mit ca. 5 Volumprozent Bleichablauge aus einem Bleichturm, welche Bleichablauge
mit Dampf aus dem Hydrozyklon auf eine Temperatur von 99°C erwärmt worden ist. Im Schleifer wurde eine
Temperatur von 113°C gemessen.
Die Wirkung der verschiedenen Methoden auf die Eigenschaften des Stoffes geht aus nachstehender Tabelle
hervor.
Methode | B | C | D | E |
A | 1025 | 1100 | 950 | 950 |
1150 | 1200 | 0 | 1200 | 0 |
0 | 145 | 150 | 145 | 157 |
140 | 28 | 28 | 34 | 36 |
29 | 3,5 | 3,7 | 5,3 | 5,6 |
3,5 | 392 | 402 | 380 | 378 |
404 | ||||
Energieverbrauch bei der Defibrierung, kWh/t
Energieaufwand zur Erwärmung von Spritzwasser, kWh/t
Freeness, ml
Zugindex, Nm/kg
Reißindex, Nm2/kg
Dichte, kg/m'
Helligkeit, gem. SCAN, % 66 59 65 66 65
Opazität, % 91,8 92,5 92,2 91,9 92,3
Wie aus der Tabelle hervorgeht, weist der nach der Erfindung (Methode E) hergestellte Stoff im Vergleich mit
dem nach der schwedischen Patentschrift 3 18 178 erhaltenen Stoff (Methode B) beträchtlich höhere Helligkeit
(ca. 10%) vor der Bleichung auf, was es möglich macht, mit dem darauffolgenden Bleichprozeß eine endgültige
Helligkeit von 80% zu erzielen. Dies ist bedeutend höher als die nach der schwedischen Patentschrift 3 18 178
erzielbare Helligkeit und außerdem wird diese Helligkeit mit sehr niedrigen Chemikalienkosten erhalten, weil
die Bleichablauge rückzirkuliert. Weiters wird gemäß der Erfindung eine Zunahme des Reißindex um ca. 24% im
Vergleich mit Methode B und ganzen 60% im Vergleich mit Methode A (amerikanische Patentschrift 40 29 543)
und Methode C (amerikanische Patentschrift 40 29 543 mit erhöhtem Druck) erhalten, was mit sich bringt, daß
sich der nach der Erfindung hergestellte Zellstoff außerordentlich gut zur Herstellung von Papier auf einer
Papiermaschine eignet, weil die Gefahr eines Bahnbruches wesentlich herabgesetzt wird. Was den Zugindex
betrifft, der ein ungefähres Maß dafür ist, wie lang ein Papierstreifen wird, der aus dem Stoff herausgezogen werden
kann, bevor er durch sein Eigengewicht reißt, ist der nach der Erfindung hergestellte Stoff um ca. 29% besser
als der Stoff nach der schwedischen Patentschrift 3 18 178, während hinsichtlich der Freeness sämtliche geprüfte
Stoffe gleichwertig sind. Die im Verhältnis zum Stoff nach der schwedischen Patentschrift niedrigere Dichte des
Stoffes nach der Erfindung macht diesen besonders zur Herstellung von Druckpapier und Karton mit niedrigem
Flächengewicht geeignet Wie aus der Tabelle hervorgeht, bringt die Methode nach der Erfindung eine bedeutende
Senkung des Energieaufwandes für die Faserfreilegung selbst im Schleifer im Vergleich mit bekannten
Methoden mit sich. Durch die Ausnutzung des Dampfes auf die erfindungsgemäße Weise wird außerdem der
Vorteil erhalten, daß der Holzschliff bei hoher Temperatur ohne Zuführung von externem Dampf hergestellt
werden kann, wodurch sehr große Energiemengen eingespart werden, z. zw. ca. 1450 kWh/Tonne Stoff, wenn
Überschußdampf vom Schleifer zur Vorwärmung des Holzes angewendet wird. Durch Vorwärmung des Holzes
wird außerdem der Verschleiß der Schleifsteine reduziert, weil weniger Wärmespannungen im Steinmaterial
entstehen.
Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, daß vorliegende Erfindung die Herstellung eines stärkeren
Holzschliffes bei niedrigerem Energieverbrauch als bei herkömmlicher Technik ermöglicht. Gleichzeitig wird
eine überraschend hohe Helligkeit des nach der Erfindung hergestellten Stoffes erhalten, obwohl die Bleichablauge
wiederholt rückzirkuliert, woraus man sich einen verfärbten Stoff aufgrund der Ansammlung von verfärbten
Substanzen erwarten würde.
Das Beispiel zeigt die fabriksmäßige Herstellung von Holzschliff gemäß der vorliegenden Erfindung in einer
Anlage, wie sie aus der Figur hervorgeht.
Entrindete Fichten- bzw. Tannenholzknüppel 1 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 49% wurden in einen mit
Türen versehenen Schleusenforderer 2 eingeführt und mit Überschußdampf aus dem Schleifer vorgewärmt,
welcher Dampf dem Schleusenforderer über ein Druckregelungsventil (in der Figur nicht gezeigt) und die Leitung
39 zugeführt wurde. Kondensat aus dem Schleusenförderer wurde über die Leitung 40 abgeleitet. Nach Einführung
in den geschlossenen Schleifraum wurden die Knüppel durch einen Kolben mit dem Kolbendruck
0,7 MPa gegen den Schleifstein gepreßt. Im Schleifraum wurde ein Überdruck von 0,1 MPa aufrechterhalten.
Die Spritzwassermenge durch die Leitung 5 betrug 800 Liter pro Minute und 5,5 Volumprozent des Spritzwassers
wurden von erwärmter Bleichablauge aus dem Aufbewahrungsbehälter 34 gebildet. Im Hydrozyklon 8
wurde Dampf mit einer Temperatur von 1010C abgeschieden. Der abgeschiedene Dampf wurde zum Direktkondensator
9 zur Vorwärmung von Bleichablauge aus der Leitung 31 geführt. Aus dem Direktkondensator wurden
durch die Leitung 10 2,2 kg Dampf pro Minute mit einer Temperatur von 1000C abgeleitet, welcher Dampf zur
Vorwärmung der Trockenluft in einem Flockentrockner angewendet wurde. Die Stoffsuspension hatte beim
Austritt aus dem Schleifer eine Konzentration von 2,38% und eine Temperatur von 111°C. Vom Hydrozyklon
wurde der Stoff zu einer Schneckenpresse 11 geführt, wo er von einer Konzentration von 2,44% auf eine Konzentration
von 24% eingedickt wurde. Das aus der Presse austretende Prozeßwasser hatte eine Temperatur von 980C.
720 Minutenliter davon wurden über den Behälter 12 zum Bogensieb 14 gepumpt, wo Fasern und Verunreinigungen
abgeschieden wurden, und von dort weiter zum Zwischenspeicherbehälter 15. Ca. 16 Minutenliter des
Prozeßwassers aus der Presse 11 wurden durch die Leitung 17 zum Wärmeaustauscher 18 zur Erwärmung von
Wasser entnommen, das als Spritzwasser mit einer Temperatur von 500C in der Filterpresse 29 angewendet wird.
Das durch die Leitung 41 abgehende Prozeßwasser hatte eine Temperatur von 6O0C und wurde zur Gänze der
Sieberei 21 zugeführt. Von der Presse 11 wurde der Stoff zur Sieberei 21 befördert, wo er mit durch die Leitung 32
zugeführtem Prozeßwasser und oben erwähntem Prozeßwasser aus der Leitung 41 auf eine Konzentration von
1% verdünnt wurde. Von der Sieberei wurde der fertiggesiebte Stoff, der eine Konzentration von 0,8% hatte, zu
der aus einer Kombination Rohrentwässerer/Schneckenpresse bestehenden Entwässerungsvorrichtung 23
geführt, wo er auf eine Konzentration von 26% entwässert wurde. Von der Presse 23 wurde der Stoff zur Mischvorrichtung
24 gefördert. Der Mischvorrichtung wurde durch die Leitung 42 frische Bleichmittellösung in einer
Menge von 2,8% Wasserstoffperoxid, 4% Na2SiO3 und 1,2% NaOH auf das Trockengewicht des Stoffes gerechnet
zugeführt. Zur Mischvorrichtung 24 wurde auch rückzirkulierende, gekühlte Bleichmittellösung durch die Leitung
27 in solcher Menge geführt, daß die austretende Stoffsuspension eine Konzentration von 12% bekam.
Unmittelbar nach der Mischung in der Mischvorrichtung 24 wurde die Bleichmittel enthaltende Stoffsuspensicn
in der Schneckenpresse 25 auf eine Konzentration von 24% entwässert und darauf zum Bleichturm 28
geführt. Die in der Presse 25 ausgepreßte Bleichmittellösung wurde im Kühler 26 auf eine Temperatur von 400C
gekühlt, u. zw. vor Rückführung zur Mischvorrichtung. Im Turm wurde der Stoff bei einer Temperatur von 580C
während 1,5 Stunden gebleicht. Vor Austritt aus dem Turm wurde der Zellstoff auf eine Konzentration von 4%
verdünnt, u. zw. durch Zusatz von aus der Filterpresse 29 erhaltener Bleichablauge. In der Filterpresse 29 wurde
der Stoff auf eine Konzentration von 50% eingedickt. Die Bleichablauge aus der Filterpresse wurde durch die
Leitung 30 zu einem Teil (416 Minutenliter) zum Boden des Bleichturmes zurückgeführt, während 44 Minutenliter
über die Leitung 31 zum Dampfkondensator 9 geführt wurden. Die durch die Leitung 31 gehende Bleichablauge
hatte eine Temperatur von 58°C. Sie wurde im Kondensator 9 auf 98°C erwärmt, worauf sie dem mit
Überlauf versehenen Aufbewahrungsbehälter 34 zugeführt wurde. Zum Aufbewahrungsbehälter 34 wurden
durch die Leitung 35 0,05% MgSO4 · 7 H2O und 0,03% Diäthylentriaminpentaessigsäure (DTPA) auf das Trokkengewicht
des Holzes gerechnet zugesetzt. Vom Aufbewahrungsbehälter34 wurde die Bleichablauge durch die
Leitung 44 zur Saugseite der Hochdruckpumpe 45 geführt.
Der Energieverbrauch bei der Faserfreilegung betrug 1150 kWh/Tonne Stoff. Der erhaltene Stoff wies folgende
Eigenschaften auf:
Freeness, ml 108
Zugindex, Nm/kg 43
Reißindex, NmVkg 5,6
Dichte, kg/m3 415
Helligkeit, % 80
Opazität 91,2
Der Zusatz an Stabilisierungsmittel im Aufbewahrungsbehälter 34 in Kombination mit dem besonderen
Bleichverfahren resultierte somit in einer überraschend hohen Helligkeit bei unerwartet niedrigem Chemikalienverbrauch.
Der Energieverbrauch war trotz niedriger Freeness sehr gering und durch Ausnutzung von im
Prozeß erzeugter Wärme wurden ca. 1450 kWh/Tonne Stoff an Dampfenergie eingespart.
In einer halbgroßen Pilot; apiermaschine wurde aus ca. 1 Tonne HolzschlifT, der nach Beispiel 2 der vorliegenden
Erfindung hergestellt worden war, Papier erzeugt Bei gleicher Gelegenheit wurde Papier aus Holzschliff
erzeugt, der nach der amerikanischen Patentschrift 40 29 543 hergestellt worden war, sowie aus einem kommerziellen
thermomechanischenStofT, welcher StofTvon allen bekannten mechanischen Stoffen allgemein als der
stärkste angesehen wird. Sämtliche Stoffe waren gebleicht Die papiertechnischen Eigenschaften der Stoffe und
der Energieverbrauch bei der Herstellung werden nachstehend angeführt, wobei zu beachten ist, daß der nach
der Erfindung hergestellte Stoff zwecks Verringerung der Oberflächenrauhigkeit des Papiers mit niedrigerer
Freeness als in Beispiel 1 hergestellt worden ist.
Stofttyp | Konv. HoIz- | Holzschliff | |
Therm o-mech. | schliiT | gem. Erf. | |
1350 | 1150 | ||
Energieverbrauch, kWh/t | 2100 | 105 | 108 |
Freeness, C.S.F., ml | 110 | 35 | 43 |
Zugindex, Nm/kg | 38 | 3,7 | 5,6 |
Reißindex, Nm2/kg | 6,8 | 423 | 415 |
Dichte, kg/m3 | 410 | 78 | 80 |
Helligkeit, SCANCIl : 62 | 76 | 91,2 | 91,2 |
Opazität, % | 90,8 | ||
Aus Tabelle 2 geht hervor, daß bei der Herstellung von thermomechanischem Stoff nahezu doppelt soviel
Energie benötigt wird, wie bei der Herstellung von Holzschliff gemäß der Erfindung. Weiters geht hervor, daß
der thermomechanische Stoff den höchsten Wert für den Reißindex aufweist.
Vor der Papierherstellung wurde der jeweilige mechanische Stoff mit vollgebleichtem Kiefersulfatstoff
gemischt, der zu einer Freeness von 450 ml gemahlen war (Mahlgrad 28° nach Schopper-Riegler), mit einer Helligkeit
von 91,2% SCAN. Der Anteil an gebleichtem Sulfatstoff betrug 40%, während der restliche Stoff, d. h. 60%,
aus dem zu prüfenden Stoff bestand. Die Eigenschaften der fertigen Papiere gehen aus nachstehender Tabelle
hervor.
Stofltyp |
Konv. Holz
schliff |
HolzschlifT
gem. Erf. |
|
Therm o-mech. | 81,9 | 81,8 | |
Flächengewicht, g/m2 | 81,8 | 7 | 7 |
Aschengehalt, % | 7 | 43,4 | 50,5 |
Zugindex, Nm/kg1) | 42,3 | 6,1 | 8,0 |
Reißindex, Nm2/kg | 7,2 | 2,0 | 3,2 |
Dehnung, %') | 2,1 | 46,8 | 50,2 |
Lichtstreuungskoeffizient, m2/kg | 38,3 | 79,5 | 80,5 |
Helligkeit, SCAN % | 78,5 | 87,8 | 90,1 |
Opazität, % | 86,6 | 537 | 516 |
Dichte, kg/m3 | 513 | 320 | 150 |
Obertlächenrauhigkeit, Bendtsen,
SCAN-P 21 : 67 ml/min2) |
34ö | ||
') Mittelwert Längs- und Querrichtung.
2) Mittelwert Cber- und Siebseite.
2) Mittelwert Cber- und Siebseite.
Wie aus der Zusammenstellung in Tabelle 3 hervorgeht, ist überraschenderweise Papier mit nach der Erfindung
hergestelltem Holzschliff durchwegs fester geworden als Papier, das thermomechanischen Stoff enthält.
Besonders überraschend ist, daß Reißindex und Dehnung höher geworden sind als bei Papier, das thermome-
chanischen Stoff enthält, obwohl dieser Stoff nach der Bogenprobe in Tabelle 2 den höchsten Reißindexwert
hatte. Eine sichere Erklärung dafür, warum der Stoff nach der Erfindung in Mischung mit chemischem Stoff in
einem derart starken Papier resultiert hat, gibt es derzeit nicht. Fassrmorphologische Studien haben jedoch
gezeigt, daß die Fasern bei der Defibrierung nach der Erfindung auf eine andere Weise freigelegt zu werden
scheinen als bei gewöhnlicher Holzschliffherstellung und thermomechanischer Stoffherstellung. Bei Defibrierung
nach der Erfindung scheinen die einzelnen Fasern von den Primärwänden und ersten Sekundärwänden (S1)
des Lignozcllulosematcrials losgelöst zu werden, so daß die aus fast nur Lignin bestehenden Mittellamellen von
Zellulose umgeben werden. Die Fasern scheinen außerdem gut (!brilliert und flexibel zu sein, was die Faser-Faser-Bindungen
bei der Herstellung von Papier begünstigt Bei normalem Steinschliff werden oft Brüche quer
durch die Fasern erhalten, was zu Faserverkürzungen führt und außerdem scheinen die Fasern gerade und steif to
zu sein. Beim thermomechanischen Prozeß erfolgt oft die Faserfreilegung quer durch die Mittellamelle und die
Primärwand der Zellulose. Das Ergebnis ist, daß gewisse Fasern einen Belag aus Lignin von der Mittellamelle
bekommen, was die Faser-Faser-Bindungen bei der Herstellung von Papier verschlechtert.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung gewonnenen
Vorteile mit sich bringen, daß die Herstellungskosten für den Zellstoff niedriger werden als dies mit bekannter
Technik möglich ist Zur Erzielung einer gewissen Festigkeit des Papiers kann der Energieverbrauch bei der
StofTherstellung wesentlich reduziert werden. WeiteTS kann Papier mit niedrigerem Flächengewicht hergestellt
werden, u. zw. nach wie vor unter Beibehaltung der Eigenschaften oder es wird sogar Papier erhalten, dessen
Eigenschaften besser sind, wie bessere Formation und höhere Opazität Bei Herstellung von Papier in Mischung
von chemischem Stoff, wie Sulfat- oder Sulfitstoff, kann der Gewichtsanteil des chemischen Stoffes herabgesetzt
werden. Das Endergebnis wird ein Papier mit unveränderten oder besseren Eigenschaften, jedoch mit niedrigeren
Herstellungskosten. Mit höherem Anteil an mechanischem Stoff wird die Opazität des Papiers erhöht, was
die Druckeigenschaften des Papiers fordert.
Durch Rückführung des Spritzwassers gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Konzentration von ausgelösten
Holzsubstanzen erhalten, was die Handhabung und Behandlung von umweltschädlichen Stoffen erleichtert.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Holzschliff aus lignozellulosehaltigen Materialien, wobei entrindete
Holzknüppel auf bekannte Weise in einem geschlossenen, unter Überdruck von Dampf und/oder Luft stehenden
Schleifer unter kontinuierlichem Zusatz von auf mindestens 700C erwärmtem Spritzwasser geschliffen
werden, das organische und anorganische Chemikalien enthält, worauf der erhaltene Holzschliff sortiert,
eingedickt, gebleicht, verdünnt, eingedickt und getrocknet oder in einer Papiermaschine weiterbehandelt
wird, gekennzeichnet durch die Kombination, daß
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE7801813A SE420329C (sv) | 1978-02-16 | 1978-02-16 | Forfarande for framstellning av slipmassa vid overtryck |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2834909A1 DE2834909A1 (de) | 1979-08-23 |
DE2834909B2 DE2834909B2 (de) | 1979-12-13 |
DE2834909C3 true DE2834909C3 (de) | 1989-02-02 |
Family
ID=20334010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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