DK145761B - Lys,absorberende,ligninrig hoejudbytte-cellulosemasse og fremgangsmaade til dens fremstilling samt anvendelse deraf - Google Patents

Description

(19) DANMARK Kg

Ip (12) FREMUEGGELSESSKRIFT (11) 1((-5761 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 5106/76 (51) Int.CI.3 D 21 C 3/06 (22) Indleveringsdag 12. nov. I976 (24) Løbedag 12. nov. 1976 (41) Aim. tilgængelig 14. maj 1977 (44) Fremlagt 21 . feb. 1985 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 15. nov. 1975* 7512777* SE

(71) Ansøger MO OCH DQMSJOE AE, ε-891 01 Oernskoeldsvik 1, SE.

(72) Opfinder Jonas Arne Ingvar Lindahl, SE.

(74) Fuldmægtig Kontor for Industriel Eneret v. Svend Schønning.

(54) Lys, absorberende, ligninrig høj= udbytte-cellulosemasse og frem= gangsmåde til dens fremstilling samt anvendelse deraf.

Den foreliggende opfindelse angår en lys, absorberende, ligninrig højudbytte-cellulosemasse med lavt harpiksindhold, lav rumvægt og gode absorptionsegenskaber for væske samt forbedret stabilitet mod lagdeling. Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling i højt udbytte af en sådan masse ud fra ligno-celluloseholdigt materiale såsom ved, bagasse eller halm. Opfin-q delsen angår endelig anvendelse af massen i blanding med kemisk — masse. Massen egner sig særligt til fremstilling af sådanne ab- sorberende produkter som blødt papir af forskellige arter, cellu-D losevat, bleer, damebind og tamponer.

^ Til fremstilling af sådanne absorptionsprodukter anven- Γ" des der for tiden kun kemiske masser såsom sulfit- og sulfatmas- q se. Ved tilvirkning af disse masser udvindes imidlertid knap halvde len af veddets fibre, hvilket er en betydelig ulempe i betragtning af 2 145761 den stigende mangel på træfibre. Hvis træråvaren skal udnyttes mere effektivt må dels masseudbyttet forhøjes og dels fibrene genvindes. Genvinding af hygiejnepapir har imidlertid vist sig vanskeligt at realisere på økonomisk måde. Til mere fuldstændig udnyttelse af den begrænsede fiberråvare er der således kun tilbage den mulighed at forhøje fiberudbyttet. Ved fremstilling af den såkaldte højud-byttemasse slibes træstænger mod en roterende sten, eller træet desintegreres først til mindre stykkker, der derefter fødes ind i en skiveraffinør med en eller to roterende skiver der er forsynet med riller vendt mod hinanden, hvorved træfibrene frilægges under de små træstykkers (der kunne kaldes træsnitter) passage mellem skiverne. Ved en særlig udvikling af træsnitteraffinørprocessen forvarmes snitterne med damp inden det føres til skiveraffinøren, hvorved forvarmningen blødgør ligninet i vedet på en sådan måde at fiberfrilæggelsen lettes. Denne såkaldte termomekaniske masse får en højere andel af lange fibre end der opnås ved traasni i-t-praffi nør— eller stenslibning. De nævnte processer har imidlertid den ulempe at de har et højt energiforbrug. Det er også kendt før defibreringen kun partielt at delignificere det lignocelluloseholdige materiale med svovlholdige forbindelser ved høj temperatur (over 160°C) og på denne måde opnå højt masseudbytte. Ved regulering af oplukningsbetingelserne kan der herved opnås masseudbytter som varierer mellem 60 og 93% (såkaldt kemimekanisk masse). Den kemimekaniske masseproces medfører væsentligt lavere energiforbrug end det der går med til fremstilling af mekaniske masser af den ovenfor angivne type, men den har den ulempe at den fordrer betydeligt mængder svovlholdige kemikalier, hvilke nødvendiggør et kostbart kemikaliegenvindingsanlæg. En anden ulempe ved denne metode er udløsning af store mængder organisk stof, der må varetages og behandles for at undgå miljøødelæggelse. Også ved fremstilling af ublegede og ^legede mekaniske masser fås der et affald som må renses inden det kan slippes ud.

En fælles ulempe for samtlige foran beskrevne massefremstillingsprocesser er det også at masserne må sigtes i forskellige kostbare og pladskrævende apparater til fraskillelse af grovere partikler eller til berigelse af førsteklasses fibre. Hvor sigtning udføres ved meget lave koncentrationer af fibermaterialet opnås der i filtratet kun lave koncentrationer af kemikalier og opløst organisk stof, hvilket gør genvindingen og rensningen vanskelig at 145761 3 gennemføre og økonomisk lidet attraktiv.

En yderligere ulempe som knytter sig til de kendte højud-byttemasser er at de lagdeler sig ved transport og lagring på en sådan måde, at rumfanget går stærkt ned.

Det er den foreliggende opfindelses formål at angive en cellulosemasse af den indledningsvis angivne art, som er klart overlegen over hidtil kendte cellulosemasser til absorptionsformål og desuden har meget lavere fremstillingsomkostninger på grund af lavt vedforbrug og lavt energiforbrug.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved et indhold på 0,1 til 1,0 vægt% svovl foreliggende i form af ligninbundne bisulfit-og sulfitioner, en mængde tilbageholdte fibre på over 25% ved maskestørrelsen 833 μ ved en fibergrupperingsanalyse, en mængde fiberknipper bestående af 2-4 enkeltfibre på mindst 10%, en mængde i diklormetan ekstraherbar harpiks på under 0,8% og en rumvægt 3 i tørdefibreret form på under 50 kg/m .

Massen ifølge opfindelsen har fortrinsvis et svovlindhold på 0,2-0,6% foreliggende i form af ligninbundne bisulfit-og sulfitioner, en mængde tilbageholdte fibre på 35-65% ved fibergrupperingsanalyse ved maskestørrelsen 833 ,u, en mængde fiberknipper bestående af 2-4 enkeltfibre på 15-30% og en rumvægt i tørdefibreret form på under 40 kg/m .

Det er desuden særlig fordelagtigt hvis massen ifølge opfindelsen har en pH for den tørrede masse på over 6, fortrinsvis mellem 7 og 10, hvorved sure produkter i den væske, der skal absorberes, neutraliseres med nedsat hudirritation til følge.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde af den i krav 4's indledning angivne art til fremstilling af den omhandlede højudbyttemasse, og fremgangsmåden er ejendommelig ved det i krav 4's kendetegnende del anførte.

Opfindelsen angår endvidere anvendelse af den i krav 1-3 angivne højudbytte-cellulosemasse i blanding med kemisk masse, og denne anvendelse er ejendommelig ved det i krav 12's kendetegnende del anførte.

145761 4

Egnede oplukningskemikalier til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er bisulfitter og/eller sulfitter af natrium, kalium, ammonium, kalcium eller magnium, og heriblandt foretrækkes i særlig grad natriumbisulfit eller natriumsulfit. Indholdet af oplukningskemikalier i oplukningsvæsken må højst andrage 20 g SC>2 pr, liter. pH ved imprægneringen af cellulosematerialet skal ligge mellem 5 og 11, fortrinsvis mellem 6 og 9, og imprægneringen bør udføres på en sådan måde at der pr. kg tørt fibermateriale (tørre snitter) absorberes 0,9 til 1,5 liter opløsning. Den under oplukningen anvendte temperatur bør være lavere end normalt ved fremstilling af kemimekanisk masse for at man opnår den i henhold til opfindelsen hensigtsmæssige partielle oplukning til passende sulfoneringsgrad. Egnede temperaturer hertil er 373-443 K, fortrinsvis 383-403 K. Det er hensigtsmæssigt under imprægneringen at holde samme temperatur som under oplukningen, og særligt hensigtsmæssigt er det at dampopvarme de vandbadskyllede snitter ved imprægneringen.

Den partielle oplukning ifølge opfindelsen er væsentlig for at opnå produktets fordelagtige egenskaber. Herved blødgøres det i lig-nocellulosematerialet indgående lignin og sulfoneres en del af dette, så at det kan senere kan udløses. En passende sulfoneringsgrad er 0,1-1,0%, fortrinsvis 0,2-0,6% svovl, regnet på vægten af det behandlede lignocellulosemateriale. Forskellige slags træ kræver inden for de foran angivne rammer forskellige oplukningsbetingelser til opnåelse af den ovenfor nævnte sulfoneringsgrad. Det er væsentligst at oplukningen udføres på en sådan måde at der ikke forefindes frit eller bundet svovldioxyd i oplukningsvæsken efter den partielle opluknings fuldførelse. Af den grund må opholdstid •3» __ 5 14576 1 og temperatur reguleres i overensstemmelse hermed. En passende opholdstid i imprægneringstrinet er 0,5-5 minutter og en passende opholdstid i oplukningstrinet er 0,5-30 minutter, fortrinsvis 2-10 minutter.

Efter den partielle oplukning defibreres ifølge opfindelsen den vundne masse mekanisk i et defibreringsnalæg på ufuldstændig måde og således at den defibrerede masse kommer til at indeholde mindst 10% fiberknipper. Med fiberknipper menes her tynde fiberbundter indeholdende 2-4 enkeltfibre. Derimod sigtes der ikke til hårde fiberknipper indeholdende usulfoneret ved eller fiberbundter med 5 eller flere enkeltfibre (såkaldtes speter). Fortrinsvis udføres den partielle mekaniske defibrering på en sådan måde at det defibrerede materiale kommer til at indeholde mindst 15-30% fiberknipper af den ovenfor angivne slags. Den partielle mekaniske defibrering skal altså udføres på en sådan måde at enhver form for fiberforkortelse under defibreringen undgås, hvilket man kan opnå ved behandling i højkonsistensmøller. Ved at den partielle mekaniske defibrering udføres på den ovenfor beskrevne måde i kombination med den partielle oplukning, opnås der en særlig egnethed hos det færdige produkt til anvendelse til absorptionsformål såsom lav rumvægt god vandabsorptionsevne, herunder absorptionshastighed og tilbageholdelsesevne, god bestandighed mod lagdeling under lagringsforhold, lavt harpiksindhold og god lyshed.

Ved den partielle mekaniske defibrering er der ifølge opfindelsen harpiksfjernelses- og blegningskemikalier til stede. Egnede harpiksfjernelseskemikalier er fosfater, kompleksdannere og/eller tensider, og i særlig grad foretrækkes fosfater og at harpiksfjernelsen udføres i alkalisk miljø, hvorved det som alkali i særlig grad foretrækkes at bruge alkalimetalhy-droxyder såsom natriumhydroxyd. pH-værdien af den harpiksfjernelsesvæske der er tilført defibreringsanlægget, bør være over 11 for at massesuspensionens oprindelige pH-værdi skal blive over 9 og fortrinsvis kunne holdes over 10, hvilket er hensigtsmæssigt i henhold til opfindelsen. Egnede blegningskemikalier til tilførsel til defibreringsanlægget samtidig med harpiksfjernelseskemikalierne er alkalimetalperoxyder såsom natriumperoxyd eller hydrogen-peroxyd,men også såkaldte reducerende blegemidler såsom ditionit, 6 145761 hydroxylamin, tiokarbamid eller tioglykolsyre kan komme på tale. Andre oxyderende blegemidler som fx ozon, persulfater, gasformig oxygen, pereddikesyre og borax kan også komme på tale som blegemidler ved den foreliggende fremgangsmåde. Ved defibreringen opnås der homogen indblanding af tilsatte kemikalier og en hurtigere effektiv forsæbning af fedtsyrer og harpikssyrer, hvilket letter dispergeringen af uforsæbelige dele af ekstraktivstofferne. Til disse reaktioner bidrager også den forholdsvis høje temperatur og den intensive mekaniske bearbejdning.

Efter den partielle defibrering sker der i henhold til opfindelsen hensigtsmæssigt en afvanding af den opnåede massesuspension til et tørstofindhold på mindst 30%, fortrinsvis til 45-55%, ved høj temperatur, hensigtsmæssigt over 348 K. Den højé temperatur medfører den bedst mulige fraskillelse af forsæbede og dis-pergerede ekstraktive stoffer og højt tørstofindhold hos den masse som senere skal underkastes tørring. Desuden medfører afvandingen at kemikalier og opløst organisk stof, der skal opsamles, foreligger i en høj koncentration.

En seerlig fordel ved anvendelse af den foreliggende fremgangsmåde er at fiberudbyttet bliver meget højt, nemlig mellem 85 og 95% og fortrinsvis mellem 90 og 94%. Desuden medfører fremgangsmåden et meget lavt energiforbrug, nemlig mellem 200 og 1100 kWh pr. ton produceret tørre cellulosefibre. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen indebærer også den fordel at rumfanget af afgående overskudsvæske fra processen bliver lille og koncentreret med hensyn til forureninger, samt at udtagningen af væske kan finde sted på et enkelt sted. Dette gør det muligt på simpel og økonomisk måde at genvinde anvendelige kemikalier og/eller rense procesretur-vandet. Det er også væsentligt at det anvendte apparatur kun kræver lave investeringsomkostninger fordi cellulosematerialet ikke behøver at sigtes, hvilket yderligere nedsætter energiforbruget.

En yderligere fordel ved den foreliggende fremgangsmåde består i at den varme, der udvikles under processen, let kan opsamles og nyttiggøres. Ved processen udvindes der således lavtryksdamp, der fx kan udnyttes ved inddampning eller til fjernvarme. Yderligere en fordel ved den foreliggende fremgangsmåde er at vandforbruget 3 bliver ekstremt lavt, nemlig ca. 3 m vand pr. ton produceret tørret cellulosemateriale. Tilsvarende tal ved fremstilling af kemisk 3 masse er ca. 250 m og ved en mekanisk eller termomekanisk masse 145761 7 ca. 20 m^.

Som råmateriale ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes der lignocelluloseholdigt materiale såsom ved, bagasse og halm. Særligt hensigtsmæssigt er det at anvendetræfibre, hvori der også kan indgå en vis tilblanding af returfibre. Når der bruges frisk eller lagret træ hugges stokke først op i en findelingsmaskine, hvorefter de dannede småstykker vaskes i varmt vand. Samtidig fraskilles der ved hjælp af elektromagneter jerngenstande, der ellers kan beskadige bevægelige dele i maskinerne. Særligt følsom herfor er det i processen anvendte defibreringsapparat.

Ved en særlig foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen , der kan udføres i et apparat som vist på tegningen, transporteres det i en trævasker 1 godt vaskede og varme findelte træ til en opvarmningsbeholder 2, hvor det behandles med mættet damp ved atmosfæretryk. Dette trin ved processen kaldes dampopvarmning og har til formål at drive luft ud af det findelte træ og at udjævne vandindholdet. Efter dampopvarmningen føres det findelte træ ind i en skruetransportør 3 der udmunder i et imprægneringskammer 5. Man kan også føre det vaskede, findelte træ direkte ind i skruetransportøren 3, dvs. at der ved denne variant ikke sker nogen dampopvarmning. Ved det findelte træs passage gennem skruetransportøren 3 komprimeres det på en sådan måde at overskud af væske løber ud gennem et drænudtag 4 i skruetransportøren. Når det findelte træ har passeret skruetransportøren 3, får det adgang til frit at ekspandere i imprægneringskammeret 5. Imprægneringskammeret 5 er fyldt med en svag opløsning af et disulfit og/eller sulfit af Na, K, NH4, Ca eller Mg. Særligt hensigtsmæssigt er det at bruge natriumbisulfit eller natriumsulfit. For at opnå hurtig sulfonering af ligninet under behandlingen i imprægneringskammeret og i en koger så skal imprægneringsopløsningens pH-værdi ligge mellem 5 og 11 og fortrinsvis mellem 6 og 9. Det samlede indhold af kemikalier i imprægneringsopløsningen, udtrykt som svovldioxyd, andrager maksimalt 20 g SC>2 pr. liter. Ved det findelte træs frie ekspansion i opløsningen har det erfaringsmæssigt vist sig at der for hvert kg beregnet trætørstof absorberes 0,9-1,5 liter opløsning. Det absorberede opløsningsrumfang varierer med træets art. Inde i imprægneringskammeret er der to lodrette skruer 6 og 7, der transporterer det findelte træ opad til kammerets øverste ende. For at opnå en homogen imprægnering og få en 8 145761 partiel sulfonering i væskefase igang, transporteres det findelte træ herved langsomt opad i imprægneringskammeret. Samtidig holdes væskeniveauet i imprægneringskammeret så højt som muligt. Dette sker automatisk ved hjælp af følere og reguleringsventiler som ikke er vist på tegningen. Behandlingen i imprægneringskammeret foretages mest' hensigtsmæssigt ifølge opfindelsen ved en temperatur på 373-443 K. fortrinsvis 383-403 K, i en periode på 1/2 til 5 minutter. Fra kammerets øvre del falder det findelte træ ned i en lavere beliggende koger 10.

Det findelte træ som forlader imprægneringskammeret 5 har et tørstofindhold på ca. 35%. I kogeren 10 sulfoneres det findelte træ partielt ved en temperatur på 373-443 K, fortrinsvis ved 383-403 K.

De angivne temperaturer hersker også i imprægneringskammeret 5 fordi denne del er jo i forbindelse med kogerdelen 10. Opvarmningen i kogerdelen sker ved tilledning af mættet damp gennem en tilslutning 8, dvs. at træets fortsatte sulfonering udføres i dampfase. Opholdstiden i kogerdelen er normalt 1/2-30 minutter. Særligt hensigtsmæssigt har det vist sig at bruge en opholdstid på 2-10 minutter. Ifølge opfindelsen skal opholdstiden og temperaturen reguleres på en sådan måde at der ikke kan spores noget frit eller bundet S02 i oplukningsvæsken i kogerens nedre del, hvorfra det partielt sulfonerede findelte træ transporteres ud. Dette er væsentligt for at forhindre reduktion og nedbrydning af den som blegemiddel anvendte peroxydopløsning samt for at undgå dannelse af svovlsyre, der giver udfældning af ekstraktive stoffer på fibrene i massen, hvilket påvirker lysheden og absorptionsevnen af det færdige produkt.

Det partielt sulfonerede findelte træ føres derefter ved hjælp af en transportskrue 12 ud af kogeren. En foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden fører transport skruen det findelte træ til en skiveraffinør 13 eller et andet defibreringsorgan, fx en skruedefibrator til højkoncentrationsbehandling, der giver en æltende virkning og forskydningspåvirkning uden at slide fibrene i stykker. Apparater af sidstnævnte type forhandles under det i Danmark ikke indregistre rede varemærke "FROTAPULPER". Den mekaniske defibrering udføres under et tryk som er lig med eller noget lavere end det der hersker inden i kogeren. Det er desuden væsentligt ved fremgangsmåden at cellulosematerialet ved den mekaniske defi-brering kun defibreres partielt, dvs. at massen efter defibreringen 145761 9 skal indeholde fiberknipper der består af 2-4 enkeltfibre, hvilket er meget fordelagtigt for udfaldet af det færdige produkt. Den partielle mekaniske defibrering udføres på en sådan måde at den de.fi-brerede masse eftér defibreringen indeholder mindst 10% og ifølge opfindelsen fortrinsvis.15-30% sådanne fiberknipper. Desuden skal enhver forja for fiberforkortelse under defibreringen undgås, hvilket også opnås ved behandling i højkonsistensmøller af typen skiveraffinør eller et af de foran nævnte apparater der går i handelen under handelsnavnet "FROTAPULPER". Ved den partielle sulfonering undgås desuden dannelse af hårde fiberknippper, og også benævnte splinter, der altid dannes ved fremstilling af mekanisk masse i en mængde som er over 2% af den samlede mængde fibermateriale.

Kemikalier til fjernelse af harpiks og blegningskemikalier, der ifølge opfindelsen fortrinsvis er som anført i krav 7, tilføres før defibrøren 13 via en tilslutning 11 til tilførselsskruen 12. Tilsætningen af harpiksfjernelsesmidler, fx Na^PO^, kan variere mellem 0,1 og 1,5% af massens vægt. Fortrinsvis anvendes 0,2-0,4%. Mængden af tensider skal maksimeres til 0,2%, mens mængden af kompleksdannere såsom NTA, EDTA og DTPA bør ligge på højst 0,3% af massens vægt. Ved tilsætning af hydrogenperoxyd tilsættes der mindst 4% af massens vægt og fortrinsvis 1,0-2,0%. Indholdet af natriumhydroxyd skal andrage mindst 65% af peroxyd-tilsætningen og skal være højst 200% af peroxydtilsætningen. For at stabilisere peroxydet kan der desuden tilsættes 0,5-4,0% natriumsilikat og/eller 0,05-0,5% magniumsulfat. Ved genvinding af kemikalier fra det vand der afgår fra processen, må tilsætningen af natriumsilikat ikke overstige 0,5%. Det defibrerede cellulosemateriale blæses derefter via ledningen 14 til en cyklon 15 til fraskillelse af lavtryksdampe 17 fra cellulosefibrene. Cyklonen er forsynet med ventiler 16 til regulering af dampudtaget og til regulering af dampens tryk. Desuden er cyklonen direkte monteret sammen med en presse 18, hvori den fra cyklonen afgående masse opsamles og afvandes. Fra cyklonen udtages der damp 17 hvis tryk ligger noget under trykket i skiveraffinørens malehus. Den afgående damp kan anvendes til forskellige formål, fx til opvarmning af lokaler eller inddampning af kemikalieholdige væsker. I pressen 18 14576! ίο afvandes det defibrerede cellulosemateriale til tørstofhold på . mindst 30%, fortrinsvis 45-55%, ved høj temperatur. Væsken fra pressen indeholder kemikalier og udløst organisk stof som hensigtsmæssigt opsamles via afløbet 19 ved inddampning, fraskillelse af ekstraktive stoffer og brænding eller på anden måde opsamling af kemikalieindholdet. Da defibreringen udføres ved en massekoncentration mellem 20% og 40%, fås der kun lille rumfang overskudsvæske. Massekoncentrationen går ned under behandlingen i raffinøren fordi der må tilføres tætningsvand.

Efter passagen gennem cyklonen og pressen kan massegodset bringes til at passere yderligere en cyklon eller en presse til fraskillelse af damp eller for at forhøje massens tørstofindhold, ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt som angivet i krav 8.

Ifølge opfindelsen føres cellulosematerialet efter afvandingen uden yderligere mellemliggende behandling direkte til tørreanlæg hvor den afvandede masse ifølge opfindelsen kan tørres til et tørstofindhold på mindst 86%, fortrinsvis 88-92%. Tørringsanlægget kan udgøres af en tørremaskine forsynet med metaltrådssigte og valser eller af en floktørrer. I førstnævnte tilfælde må cellulosematerialet imidlertid først fortyndes til passende koncentration med recirkulerende væske.

Ifølge opfindelsen udføres den partielle mekaniske defi-brering hensigtsmæssigt ved en begyndelses-pH på over 9, fortrinsvis over 10.

Det partielt sulfonerede materiale kan imidlertid også føres direkte fra kogeren til en trykcyklon og derefter defi-breres under tilsætning af blegningskemikalier og kemikalier til fjernelse af harpiks og afpresses. Desuden kan der bruges væskefasekogning i stedet for dampfasekogning.

. Forholdet mellem andelen af langfibret materiale i den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede masse og i den ter-momekaniske masse fremstillet på normal måde med en freeness på 240 ml i henhold til Canadian Standard Freeness fremgår af nedenstående fibergrupperingsanalyse i et Bauer Mc Nett-apparat.

145761 11

Maskestørrelse Masse ifølge opfindelsen Termomekanisk masse

Tilbageholdt Sluppet i- Tilbageholdt Sluppet _______%_gennem %_%_igennem % 833 u 40 60 10 90 104 μ 43 12 60 30

Den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede masse indeholder således ca. 4 gange så meget langfibret materiale som den termomekaniske masse og nærmer sig derved fibersammensætningen af kemisk masse. Overraskende er det, som det skal vises i det følgende, at absorptionshastigheden og evnen til at beholde absorberet vand hos den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede masse er udmærkede trods en forholdsvis høj freeness ca.

450 ml, i henhold til Canadian Standard Freeness. Langfibretheden hos den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede masse medfører desuden en betydelig bedre lagringsstabilitet hos absorptionsprodukter fremstillet deraf end hos absorptionsprodukter fremstillet af termomekanisk masse. Sidstnævnte indeholder en så høj andel korte fibre, at den ved anvendelse i absorptionsprodukter laagger sig i lag under lagringstiden og derved gør produktet uanvendeligt til sit formål.

Som det fremgår af de nedenfor forklarede prøver egner den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede masse sig overordentlig godt som absorptionsmateriale i produkter af typen bleer, damebind, tamponer og forbindingsmateriale. På grund af det lave harpiksindhold kan massen også udmærket bearbejdes videre til at bruges som papirmasse. Ved prøverne er der som referencemasser anvendt helbleget sulfitmasse, peroxydbleget stenslibemasse og peroxydbleget termomekanisk masse. Referencemasserne tørredes til et tørstofindhold på 94% og konditioneredes derefter på en sådan måde at fugtighedsindholdet efter 2 døgns forløb var 10%. Prøverne tørdefibreredes (såkaldt fluffning) derefter i en skiveraffinør med skivediameter 300 mm. De fluffede masser afprøvedes derefter med hensyn til vandabsorption og rumfang. Ved analysen anvendtes følgende metode. Prøvepuder med en diameter på 500 mm og en vægt på 2,00 g af fluffet masse formaledes i et særskilt apparat. Ved at belaste prøven med 100 g og derefter måle dens tykkelse fik 145761 12 man et mål på rumvægt. Prøvens tykkelse fikseredes til 15 mm og man lod den derefter absorbere vand med en temperatur på 293°K nedefra, hvorved absorptionstiden måltes. Absorptions-kapaciteten bestemtes derefter ved en belastning på 1000 g.

Resultaterne af afprøvninger af referencemasserne fremgår af tabel 1.

Tabel 1

Afprøvning af referencemasser.

Udbytte Ekstraktird- Lyshed Rumfang Absorp- Absorp-% hold, di- % SCAN , 3 tions- tion, klormetan, hast., g H^O/g _%_sek. masse

Sulfitmasse 52 0,40 92 36 26 10,9

Slibemasse 96 1,05 72 67 19 10,7

Termomekanisk masse 95 1,02 71 59 9 10,9

En lav rumvægt og kort absorptionstid er kriterier på at den fluffede masse er et godt udgangsmateriale for fx bleer. Som det fremgår af tabel 1 har sulfitmassen lav rumvægt men en for-. holdsvis lang absorptionstid. Slibemassen har for høj rumvægt og forholdsvis lav absorptionstid. Termomekanisk masse har høj rumvægt men kort absorptionstid. Evnen til at beholde absorberet vand er nogenlunde lige stor hos prøver og kan anses for at ligge på et fuldt acceptabelt niveau. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal belyses ved nogle udførelseseksempler.

145761 13

Eksempel 1

Der fremstilledes to masser, A og B, hvoraf prøve B behandledes i henhold til den foreliggende opfindelse. Granved blev i et spånhuggeapparat ophugget til træsnitter med en længde på 30-50 mm, bredde på 10-20 mm og tykkelse på 1-2 mm. Snitterne, blev vasket i varmt vand og anbragtes i et dampopvarmningskar, hvor de behandledes med mættet damp ved atmosfæretryk i 10 minutter. De dampopvarmede snitter transporteredes med en skruetransportør til et imprægneringskammer. Imprægneringskammeret var fyldt med en sulfitopløsning med en pH-værdi på 7,5. Indholdet af SC>2 var 5 g/liter og indholdet af NaOH 6,5 g/liter. Ved imprægneringen absorberede snitterne gennemsnitligt 1,1 liter sulfitopløsning pr. kg tørrede snitter, indholdet af absorberet SC>2 blev således 1,1 x 5 = 5,5 g pr. kg spåner eller 0,55%. Temperaturen i imprægneringskammeret holdtes på 398 K. Snitternes samlede opholdstid i imprægneringskammeret var ca. 2 minutter. I løbet af denne opholdstid opnåedes der svag sulfonering af vedmaterialet i væskefase. De imprægnerede spåner førtes til en koger hvor der tilførtes mættet damp på en sådan måde at der opnåedes en temperatur på 398 K. Snitternes opholdstid i kogeren var 4 minutter. Iberegnet den opholdstid der var i imprægneringskammeret var den samlede sulfoneringstid således 2+4=6 minutter. Fra bunden af kogeren førtes snitterne med en transportskrue til en skiveraffinør som stod under damptryk på 150 kPa overtryk (1,5 ato).

I skiveraffinøren defibreredes snitterne partielt, dvs.

at der kunne påvises en vis andel fiberbundter bestående af 2-4 fibre efter defibreringen. Tørstofindholdet i skiveraffinørens centrum var 30%, mens massekoncentrationen ved skivernes periferi var 35%. Energianvendelsen ved defibreringen måltes til 750 kWh pr. ton produceret masse beregnet som tørmasse. Ved udgangen fra raffinørens malehus fortyndedes massen med tætningsvand til en massekoncentration på 27%. Den defibrerede masse blæstes til en cyklon der stod under tryk til fraskillelse af overskudsdamp fra massefibrene. Massefibrene opsamledes i en presse der var monteret sammen med cyklonen. I pressen skete der afvanding af massen fra 27% massekoncentration til en massekoncentration på 42% ved en temperatur på 363 K. Mængden af afpresset masse blev således, om-3 3 regnet til m pr. ton tør masse, kun 1,3 m . Indholdet af organisk 145761 14 stof i opløsningen androg 60 kg eller 46 g/liter, mens der ikke kunne måles frit eller bundet svovldioxyd. Masseudbyttet var 94%. Massen med tørstofindholdet 42% tørredes i en flagetørrer til et tørstofindhold på 94%, konditioneredes og tørdefibreredes samt afprøvedes på samme måde som referencemasserne foran. Den således behandlede masse betegnes prøve A.

I et andet forsøg i overensstemmelse med fremstillingen af prøve A tilsattes der harpiksfjernelses- og blegningskemikalier i midten af defibrørens maleskiver som anført nedenfor, og der tilsattes følgende kemikalier (hvor mængderne er udtrykt som 100%'s kemikalier i % af den tørre masse): 0,1% EDTA (ætylendiamintetraeddikesyre) 0,3% NacP 01Λ 5 3 λ 0,05% "BEROCELL-25" (befugtningsmiddel) 1 2,0% H202

1,8% NaOH

2,0% natriumsilikat (vandglas), 40°Bé X1 J "BEROCELL" er et i Danmark indregistreret varemærke.

Efter defibrering og afvejning i overensstemmelse med fremstilling af prøve A tørredes massen som betegnedes prøve B, som beskrevet ovenfor og afprøvedes som referenceprøven og prøven A. Resultaterne fremgår af tabel 2.

Tabel 2

Afprøvning af prøvemasserne A og B.

Udbytte Ekstraktind- Lyshed Rumfang Absorp- Absorp-% hold, di- % SCAN .,3 tions- tion, klormetan, hast., g H20/g __%_sek. masse

Prøve A 94 1,52 59 32 100 5,2

Prøve B 94 0,58 71 33 8 11,3

Som det fremgår af tabel 2 har både prøve A og prøve B fået en overraskende lav rumvægt som ligger meget lavere end rumvægten af sulfitmassen (se tabel 1). I sammenligning med de meka--niske masser har de i overensstemmelse med opfindelsen fremstillede masser halvt så lav rumvægt. Men trods det at prøven er partielt sulfoneret udviser prøve A en meget dårlig vandabsorption.

15 146761

Efter tilsætning af blegningskemikalier og harpiksfjernelseskemikalier i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse er derimod opnået en overraskende god absorptionshastighed samt god evne til at bevare absorberet vand, og den i henhold til opfindelsen fremstillede masse (prøve B) er derfor ganske overlegen i forhold til referencemasserne og prøve A som absorptionsmateriale i absorptionsprodukter.

Ved sammenligning med de konventionelle massers vedforbrug og energiforbrug ses der markante fordele ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse.

Vedforbrug og energiforbrug til produktion af 1 ton masse beregnet som tørmasse._

Udbytte % Ved m^ fast kWh Sulfitmasse 52 5,01 800

Slibemasse 96 2,71 1400

Termomekanisk masse 95 2,84 2100

Prøve B 94 2,77 750

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen giver således et minimalt energiforbrug samtidig med lavt vedforbrug.

Hvis man desuden tager i betragtning de lavere investeringsomkostninger ved fremstilling af massen ifølge opfindelsen ved eliminering af sigteværket, står det klart at fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse indebærer fremstilling af en højt lødig masse til absorptionsprodukter til væsentligt lavere pris end det tidligere har været muligt, samtidig med at udslipningen af miljøskadende stoffer nedsættes ved at forudsætningerne forbedres for at tilvejebringe højrensning af det der slippes ud.

Claims (4)

16 145761

1. Lys, absorberende, ligninrig højudbytte-cellulosemasse med lavt harpiksindhold, lav rumvægt og gode absorptionsegenskaber for væsker samt forbedret stabilitet mod lagdeling, kendetegnet ved et indhold på 0,1-1,0 vægt% svovl foreliggende i form af ligninbundne bisulfit- og sulfitioner, en mængde tilbageholdte fibre på over 25% ved fibergrupperingsanalyse ved maskestørrelse 833 mikron, en mængde fiberknipper bestående af 2-4 enkeltfibre på mindst 10%, .en mængde i diklormetan ekstraherbar harpiks på under 0,8% og en 3 rumvægt i tørdefibreret form på under 50 kg/m .

2. Højudbyttemasse ifølge krav 1,kendetegnet ved et svovlindhold på 0,2-0,6% foreliggende i form af ligninbundne bisulfit- og sulfitioner, . en mængde tilbageholdte fibre på 35-65% ved fibergrupperingsanalyse ved maskestørrelse 833 mikron, en mængde fiberknipper bestående af 2-4 enkeltfibre på 15-30% og en rumvægt i tørdefibreret form på under 40 kg/m3.

3. Højudbyttemasse ifølge krav 1-2, kendetegnet ved at pH for den tørrede masse er over 6, fortrinsvis 7-10.

4. Fremgangsmåde til fremstilling af en lys, absorberende højudbyttemasse med lav rumvægt og gode absorptionsegenskaber som angivet i krav 1-3, ved hvilken fremgangsmåde friske eller lagrede træsnitter vaskes med .vand, presses, imprægneres med et svovlholdigt oplukningskemikalie, oplukkes partielt ved forhøjet temperatur og derefter defibreres mekanisk og bleges, kendetegnet ved a) at imprægneringsvæskens indhold af oplukningskemikalie maksimalt andrager 20 gram SO^ pr. liter og imprægneringsvæskens pH holdes på 5-11, fortrinsvis 6-9, b) at den partielle oplukning gennemføres til en sulfoneringsgrad svarende til 0,1-1,0, fortrinsvis 0,2-0,6% svovl bundet i form af lignosulfonater, regnet på det behandlede cellulosemateriales tørvægt, ved en temperatur på 373-443 K, fortrinsvis 383-403 K i en periode på 0,5-30 minutter og på en sådan måde at oplukningsvæsken ved oplukningens afslutning ikke indeholder noget frit eller bundet SC>2,