FI110876B - Menetelmä delignifioidun paperikuidun valmistamiseksi uudelleen kierrätetystä, suuren ligniinipitoisuuden omaavasta keräyspaperista ja menetelmällä saatu tuote - Google Patents

Description

110876

Menetelmä delignifioidun paperikuidun valmistamiseksi uudelleen kierrätetystä, suuren ligniinipitoisuuden omaavasta keräyspaperista ja menetelmällä saatu tuote 5 Tämä keksintö koskee paperin valmistusta ja run saasti ligniiniä sisältävien kierrätyskuitulähteiden käyttöä valkaistun voimapaperin ja -pahvin raaka-aineina.

Valkaistua voimapaperia ja -pahvia käytetään elintarvikkeiden ja muiden herkästi pilaantuvien tuotteiden 10 pakkaamiseen. Monissa tapauksissa elintarvikkeet, lääkkeet ja muut tuotteet, jotka on tarkoitettu ihmisten nautittaviksi tai käytettäviksi läheisesti kosketuksissa ihmiskehon kanssa, pakataan niin, että ne ovat suorassa kosketuksessa asianomaisen paperi- tai pahvipakkauksen kanssa. 15 Siksi useimmat sellaisen paperin ja pahvin valmistajat pitävät yllä elintarvikkeiden vaatimaa tasoa olevia tuotantovälineitä ja -menettelytapoja. Luonnonkuituraaka-ai-neisiin yhdistetään vain elintarvikelaatua olevia lisäaineita sellaisen pahvin aikaansaamiseksi.

20 Huoli puhtaudesta ja kemiallisesta kontaminaatiosta ·.·. paperinvalmistusprosessissa on viime aikoina rajoittanut • ♦ · · hyväksyttävät kuitulähteet suureksi osaksi suurin piirtein • « · käyttämättömään kuituun (primaarikuituun) ja vain muuta- ♦ · · " mien tiukasti valvottujen paperin jalostuslaitosten jättee- 25 seen. Kyseinen huoli biologisesta ja kemiallisesta konta- • ♦ · • ·* minaatiosta on myötävaikuttanut käytännöllisesti katsoen • · » • · · * täydelliseen pidättymiseen käyttämästä kuluttajilta peräi sin olevaa keräyspaperia kuitulähteenä valkaistun paperin ja pahvin valmistuksessa.

·*"; 30 Huoli biologisesta ja kemiallisesta kontaminaatios- » » ♦ ta ei ole kuitenkaan ainoa tekniikan tasoon liittyvä seik- • · · M ka, joka on hillinnyt kuluttajilta peräisin olevan keräys- • · * • · · • · • · 2 110876 paperin käyttöä uudelleen valkaistuun voimapaperiin ja -pahviin. Valtava enemmistö kuluttajilta uudelleenkäyttöä varten kerätystä paperista on suursaantopaperia, josta on poistettu alle puolet alkuperäisestä luonnollisesta lig-5 niinistä keitto- ja delignifiointiprosessilla. Esimerkiksi sanomalehtipaperi on tyypillisesti mekaanisesti jauhettua puuta, josta ei ole poistettu lainkaan sen luonnostaan sisältämää ligniiniä. Tyypillinen aallotettu laatikkopahvi on saannoltaan 75 - 80-%:ista materiaalia. Siksi valkaisu-10 kustannukset ovat vanhojen aaltopahvipakkausten (OCC) tapauksessa erittäin korkeat primaarimateriaalin käsittelyyn verrattuna pahentaen siten kuitujen valkaisun haitallista vaikutusta ympäristöön.

Lisäksi kuluttajilta peräisin oleva keräyspaperi-15 kuitu on sekoittunut perinpohjaisesti metallisiin kiinnit-timiin, muovikalvopäällysteisiin, liimoihin, raskasmetal-liväriaineisiin ja painoväripigmentteihin, jotka kaikki täytyy poistaa, ennen kuin sellaisesta kuidusta pyritään muodostamaan taas uusi paperiraina.

20 Korkealaatuiset paperi- ja pahvituotteet, joita ·,·. käytetään pakkaamiseen, erityisesti elintarvikkeiden pak- !!' ! kaamiseen, teräpäällystetään suurinopeuksisella paperiko- neella, jota käytetään esimerkiksi vähintään nopeudella ·· ; 240 - 360 m/min (800 - 1 200 ft/min). Teräpäällystys antaa 25 tulokseksi erinomaisen valmiin pinnan, mutta prosessi on : .· erittäin herkkä kontaminanteille, erityisesti muoveille ja ·’.·* ·’ tahmeuksille. Pahvissa esiintyvät muovit ja tahmeudet ke rääntyvät terän alle ja aiheuttavat viiruja ja naarmuja päällystyksen aikana. Lisäksi terän alle kerääntyvät kon-30 taminantit saavat päällysteen roiskumaan viereiselle lait-,·. teelle aiheuttaen karstan muodostumista. Karstaa muodostuu nopeasti siinä määrin, että kuivatusta päällysteestä lohkeaa pieniä paloja, jotka putoavat alapuolella olevalle pahville ja jäävät valmiin rullan sisään. Kun tämä mate-;*· ; 35 riaali saavuttaa asiakkaan jalostusprosessin, seuraukset 3 110876 voivat olla tuhoisat päällystepalojen kerrostuessa offset-kumikankaille ja syväpainosylintereille ja aiheuttaessa huonon painettavuuden koko erälle.

Teräpäällystetty pahvi, jossa kontaminanttien pi-5 toisuus on merkittävä, esimerkiksi yli 20 ppm, on siksi suurin piirtein myytäväksi kelpaamatonta. Tästä syystä vanhoja aaltopahvipakkauksia (OCC), joissa kontaminanttien taso on korkea, on pidetty erittäin epätodennäköisenä tarkoitetun uusiomateriaalin lähteenä teräpäällystetyn pahvin 10 valmistusta ajatellen. Sellaisten materiaalien aallotettu osa on usein valmistettu "hylätystä" havupuumassasta, so. massasta, joka on liian likaista käytettäväksi muihin tarkoituksiin.

Paperin valmistuksen taloudelliset näkökohdat estä-15 vät yleensä sekundaaristen kierrätyskuitulähteiden käytön korkealaatuisen valkaistun voimapaperin ja -pahvin valmistuksessa. Taloudelliset näkökohdat yksinään eivät enää kuitenkaan säätele tiukasti paperin valmistusta, koska kuluttajat ovat tulleet tietoisiksi paperin tuotannon ja 20 hävittämisen ympäristövaikutuksista ja alkaneet vaatia, *.·. että heidän ostamiensa tuotteiden pakkaukset sisältävät • a · · kierrätyskuitua. Sen vuoksi on käynyt välttämättömäksi kehittää menetelmiä kierrätyskuidun sisällyttämiseksi kor-

• · I

kealaatuisiin paperituotteisiin kustannuksista ja sen to- , 25 teuttamiseen liittyvistä vaikeuksista huolimatta.

• · · • ·’ Alalla tunnetaan useita suunnitelmia aallotetun • · · ' pahvin käyttämiseksi uudelleen, jotka keskittyvät pääsial- lisesti keittoprosessiin. Niinpä JP-hakemusjulkaisussa '/[ 57/167 475 on tuotu esiin hajotus alkalilla lämpötilassa

' 30 130 - 170 °C, mitä seuraavat puhallus lämpötilan 100 °C

alapuolella, vieraan aineksen poisto ja valkaisu. Tulok-!.* seksi saatavaa massaa voidaan käyttää painopaperissa. Yksi *;· edelliseen läheisesti liittyvä patenttihakemus on JP-hake- j '· musjulkaisu 57/16 990.

4 110876 US-patenttijulkaisu 5 147 503 koskee myös pääasiassa keittovaihetta, ja siinä tuotu esiin hajotus vesipitoisen keittolipeän avulla, joka sisältää natriumsulfidia, lämpötilassa 160 - 180 °C. Mainitussa patenttijulkaisussa 5 on esitetty myös alkumassanvalmistus- ja -puhdistusprosessi, joka sisältää "kuivamassan" (kiintoainepitoisuus 20 -30 %) valmistuksen poistaen samalla osa kontaminanteista, mitä seuraavat laimennus kiintoainepitoisuuteen 3 - 4 %, lajittelu ja sentrifugointi. Vesipitoisesta massaseoksesta 10 poistetaan sitten vettä ja se keitetään. Lopputuotetta kuvataan mainitussa patenttijulkaisussa massaksi, joka soveltuu valkaistavaksi valkoisten paperituotteiden aikaansaamiseksi .

Edellä mainituissa lähteissä ei ole tuotu esiin 15 esimerkiksi uusiomateriaalia sisältävän, korkealaatuisen, teräpäällystetyn pahvin valmistusta.

Siksi tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan korkealaatuista teräpäällystettyä paperia ja pahvia, jotka sisältävät uusiomateriaalia, erityisesti kierrätettyä aal-20 lotettua paperia.

Tämän keksinnön päämäränä on myös tarjota käytettä-väksi taloudellinen menetelmä runsaasti ligniiniä sisältä- •\·* vän paperikuidun käyttämiseksi uudelleen valkaistuun voi- mapaperiin ja -pahviin.

« « · · · 25 Yksi tämän keksinnön päämäärä on vielä esittää me- • *’ netelmä kuluttajilta peräisin olevista lähteistä saata- * van, runsaasti ligniiniä sisältävän paperikuidun käyttämi seksi uudelleen steriiliin valkaistuun voimapaperiin ja *,‘*i -pahviin.

' : 30 Vielä yksi tämän keksinnön päämäärä on esittää me- netelmä luonnollisen puukuidun erottamiseksi niistä monen-laisista kontaminanteista, joita kuluttajilta peräisin • » ·;’ olevassa keräyspaperissa esiintyy.

: Nämä ja muut tämän keksinnön päämäärät saavutetaan 35 paperinkierrätysmenetelmällä, jossa kiinteät kontaminantit 5 110876 poistetaan suurin piirtein täydellisesti ennen keittoa. Kontaminanttien poistamiseksi kierrätysmateriaalin Imettäminen tehdään tarkoituksellisesti tavalla, joka poistaa kuiduista kiinteät kontaminantit mutta ei hajota kyseisiä 5 kontaminantteja. Tämä on yksi keksinnön mukaisen menetelmän tärkeä aspekti.

Tämä menetelmä antaa tulokseksi primaarikuidusta valmistettuun massaan verrattavissa olevan massan puhtauden, jota merkittävää tulosta ei ole tähän uskottu ole-10 van mahdollista saavuttaa osana suurimittaista, pohjimmiltaan jatkuvatoimista paperinvalmistusprosessia, jossa tuotantomäärät ovat suuria. Keksinnön mukaisella menetelmällä kyetään tuottamaan keittoa varten kaupallisessa mitassa massaa, joka ei sisällä olennaisesti kiinteitä ei-kuitu-15 maisia kontaminantteja, jotka ovat kooltaan suurempia kuin 0,3 mm2. Kontaminantit, joiden koko on 0,3 mm2 tai sitä pienempi, eivät ole yleensä erotettavissa kuidusta eivätkä vaikuta haitallisesti paperin tuotantoon.

Keksinnön mukainen massa voidaan ajaa paperikoneel-20 la sellaisenaan tai primaarimassan kanssa yhdistettynä sellaisen paperin valmistamiseksi, joka sisältää pinta-alayksikköä kohden alle 20 ppm kiinteitä ei-kuitumaisia * * .* .’ kontaminantteja, jotka ovat kooltaan suurempia kuin * * * 5 ’* ; 0,3 mm , edullisesti alle 20 ppm kontaminantteja, jotka ] ’ 25 ovat kooltaan suurempia kuin 0,1 mm2, ja edullisemmin alle : «* 20 ppm kontaminantteja, jotka ovat kooltaan suurempia kuin »* ' 0,05 mm2. Kooltaan yli 0,3 mm2 olevien kontaminanttien ta son ollessa alle 20 ppm paperi on teräpäällystettävissä tyydyttävällä tavalla suuria paperikoneen nopeuksia käyt-30 täen, ilman että muodostuu viiruja tai naarmuja.

> i * Λ Keksinnön mukainen menetelmä sisältää sen vuoksi i I t keräyspaperin Imettämisen niin, että konsistenssi on suu-'ri, 9 - 15 paino-%, edullisesti 10 - 13 paino-%, sekoitti-messa, joissa leikkausvoimat ovat pieniä, matalassa lämpö-; 35 tilassa, alle 65,5 °C:n (150 °F), edullisesti alle 60 °C:n 6 110876 (140 0F) ja edullisimmin alle 49 °C:n (120 °F) lämpötilassa, muovien, kuumasulatteiden ja liimojen sulamisen estämiseksi. Sen jälkeen massa johdetaan puhdistinsarjän läpi kontaminanttien poistamiseksi. Peruspuhdistusketju on seu-5 raavanlainen: 1) Roskien poisto

Roskanpoistin sisältää kooltaan 6 mm (1/4 tuumaa) olevia reikiä ja pidättää suurikokoiset kontaminantit, kuten esimerkiksi muovipussit, puunkappaleet, suuret nii-10 tit, metallinkappaleet ja pakkausteipin. Roskien poisto toteutetaan tyypillisesti kiintoainepitoisuudella 3 - 5 %.

2) Puhdistus suuritiheyksisestä aineksesta Poistetaan raskaat karkeat kontaminantit, kuten esimerkiksi pultit, niitit ja kivet. Puhdistus suuriti-15 heyksisestä aineksesta toteutetaan tyypillisesti kiintoai nepitoisuudella 3 - 4 %.

3) Primaarinen karkea lajittelu

Karkeat primaarisihdit sisältävät reikiä, jotka ovat kooltaan 2-3 mm, edullisesti 2,4 mm, keskikokoisten 20 kontaminanttien, kuten esimerkiksi pienten puunkappalei den, teipinpalojen ja styreenivaahtopalojen, poistamiseksi · si. Karkea lajittelu tässä vaiheessa estää myöhempiä ka- pearakoisia sihtejä hukkumasta kontaminantteihin, jotka .* ovat suuria suhteessa raon leveyteen, ja johtaa laadun ja *« · 25 tuotantonopeuden paranemiseen. Karkea lajittelu toteute-taan tyypillisesti kiintoainepitoisuudella 2,5 - 3,5 %.

4) Sekundaarinen karkea lajittelu

Primaarisesta karkeasta lajittelusta peräisin oleva poiste voidaan lajitella uudelleen kooltaan samanlaisia 30 reikiä mutta pienempää konsistenssia, noin kiintoainepi- • · toisuutta 1,5 - 2,5 %, käyttäen.

:Y: 5) Puhdistus hiekasta (sentrifugaalinen) Tässä vaiheessa tehtävä puhdistus hiekasta suojaa myöhempiä kapearakoisia sihtejä kohtuuttomalta kulumisel-: ” 35 ta. Aallotettu jätepahvi sisältää suhteellisen suuria mää- 110876 7 riä hiekkaa. Puhdistus ennen lajittelua kohottaa systeemin kustannuksia ja nostaa vesijärjestemää koskevia kapasiteettivaatimuksia. Puhdistus hiekasta toteutetaan tyypillisesti noin kiintoainepitoisuudella 1 %.

5 6) Lajittelu Käytetään kapearakoisia sihtejä, joissa raon leveys on 0,20 mm (0,008 tuumaa) mieluummin kuin 0,30 mm (0,012 mm), jollaista rakoa on käytetty aikaisemmin aallo-tetun pahvin yhteydessä. Hienosihdit poistavat muovisuika- 10 leet, vahan ja tahmeiden aineiden muodostamat agglomeraa-tit. Lajittelu toteutetaan pienemmällä kiintoainepitoisuudella kuin 1 %, edullisesti pienemmällä kuin 0,9 %.

6) Puhdistus kevyestä aineksesta (Gyroclean-puhdistus) 15 Puhdistus kevyestä aineksesta poistaa edullisesti aineet, joiden tiheys on alle 1,0 g/cm3, kuten esimerkiksi muovit, vahat ja tahmeudet, joita ei ole tätä ennen poistettu. Puhdistus kevyestä aineksesta toteutetaan tyypillisesti noin kiintoainepitoisuudella 0,8 %.

20 Mekaanisesti puhdistetusta ja lajitellusta uusio massasta poistetaan vettä, kunnes saadaan liete, jonka t>· · konsistenssi on noin 30 - 60 %, keittimeen syötettäväksi.

Uusiomassan keitto tehdään edullisesti käyttämällä sul-faattikeittoliuosta (valkolipeää), natriumhydroksidia ja 25 natriumsulfidia. Väkevöinti- ja keittoaika vaihtelevat, niin kuin on alalla tunnettua. Keiton voimakkuus säädetään karkeasti keräyspaperilähdemateriaalin keskisaannon mukaan. Tavoitteena on valkaisumassa, jonka kappaluku on 18-24. Esikäsittelynä kappaluvultaan 18 - 24 olevan mas- • < « 30 san aikaansaamiseksi puuhaketta keitetään normaalisti saantoon 50 % saakka. Jos keräyspaperilähdettä on keitetty :Y: edes jonkin verran, ei luonnollisesti olisi välttämätöntä .···. keittää keräyspaperia yhtä kovin kuin raakapuuhaketta. Jos kuluttajilta peräisin olevat kuitulähteet, jotka on valit-: ” 35 tu uudelleenkäyttöön, vastaavat saannoltaan 75-%:ista mas- * i 8 110876 saa, seuraava keitto, jossa saanto on myös 75 %, tuottaa tulokseksi massaa, jonka lopullinen tai kokonaissaanto on 50 %, joka vastaa suurin piirtein massaa, jonka kappaluku on 18 - 24 ja josta on poistettu 93 - 95 % siitä lignii-5 nistä, joka puussa alunperin esiintyi. Valkaisu poistaa viimeiset 5 - 7 % alkuperäisestä ligniinistä.

Sulfaattikeiton kanssa yhdistettynä tai sen asemesta voidaan käyttää muita delignifiointimenetelmiä, kuten esimerkiksi happo- ja otsonikäsittelyä, edellyttäen, että 10 ne soveltuvat yhteen sopivan kemikaalintalteenottojärjestelmän kanssa, jossa erotettu ligniini poltetaan höyrynke-hityspolttoaineena.

Keiton tai ligniinin poiston jälkeen massa erotetaan lipeästä ja voidaan käsitellä alalla tunnettujen me-15 netelmien mukaisesti keitetyn massan valmistamiseksi paperikoneeseen lisäystä varten, joihin käsittelyihin kuuluvat valkaisu- ja lisälajitteluvaiheet halujen mukaan.

Kuvio 1 on materiaalivirta- ja prosessikaavio, joka edustaa laitetyyppiä, jota käytetään tai voidaan käyttää 20 tämän keksinnön soveltamiseen käytännössä, kuvio 2 on poikkileikkauskuva tässä keksinnössä ..· j käyttökelpoisesta panospulpperista ja siihen yhdistetystä karkeasta puhdistimesta, kuvio 2 on tasokuva kuvion 2 mukaisesta pulpperis- 25 ta, kuvio 3 on sivukuva suurtiheyksisen aineksen pois- toon tarkoitetusta puhdistimesta, kuvio 4 on poikkileikkauskuva karkealajittelulait- teesta, 30 kuvio 5 on poikkileikkauskuva hiekan poistoon tar- koitetusta puhdistimesta, kuvio 6 on halkaisusivukuva rakosihtipuhdistimesta, kuvio 7 on poikkileikkauskuva pienitiheyksisen aineksen poistoon tarkoitetusta Gyroclean-puhdistimesta, 9 110876 kuvio 8 on valokuva käsin tehdystä koearkista, joka on valmistettu kaupallisesta uusiomassasta, ja kuvio 9 on valokuva käsin tehdystä koearkista, joka on valmistettu kaupallisesta uusiomassasta, joka on puh-5 distettu keksinnön mukaisella menetelmällä.

Kuitulähteet, jotka soveltuvat käytettäviksi uudelleen tämän keksinnön mukaisesti, voivat sisältää aalto-pahvilaatikkotehtaan leikkuujätettä, jolle on tunnusomaista kaksoiskraftlaineri (DLK), ja hylättyjä kuluttajapak-10 kauksia, kuten esimerkiksi vanhoja aallotettuja pakkauksia (OCC), voimapaperisäkkejä, sanomalehtiä, sanomalehtipaperia, puhelinluetteloja jne. Vaikka teollisuus luokittelee paperin ja pahvin erikseen, sellainen erottaminen perustuu yleensä arkin paksuuteen. Sellaisella paperin ja pahvin 15 pitämisellä erillään alalla on vain vähän tai ei ole lainkaan merkitystä tämän keksinnön kannalta, ja siksi sekä paperista että pahvista käytetään tästä eteenpäin yhtä ainoata termiä "paperi". Yhteistä kaikille mainitulle pape-rilähteille on korkea ligniinipitoisuus; kuituja joko ei 20 ole keitetty lainkaan tai niistä on poistettu keittämällä vain osa ligniinistä. Keskimääräisesti kyseiset paperiläh-: teet ovat saannoltaan 65 - 100-%:isesta massasta valmis- . tettuja tuotteita. Luontaisesta ligniinistä on tyypilli- sesti poistettu alle puolet.

·;··· 25 Ollessaan kuluttujien hylkäämä tuote runsaasti lig- niiniä sisältävään voimapaperiin on yhdistyneenä muovikal-vo, lukemattomia liimakoostumuksia, metallisia kiinnitti-miä, sidelankaa ja lukuisia muita fysikaalisia, kemialli-, , siä ja biologisia kontaminantteja, joihin kuuluvat alalla ; / 30 "tahmeuksina" tunnetut kontaminantit, kuten esimerkiksi ;*' kuumasulatteet, paineherkät liimat, styreenivaahto, latek- :Y: sit, vahat ja muut samankaltaiset aineet, joilla on taipu- mus tarttua kiinni paperikoneen varusteisiin tai kerrostua niille, kuten esimerkiksi rainauskankaalle, puristus-35 huovalle, kuivatushuovalle, kuivaussylintereille ja pääl- 10 110876 lystysterille. Ensimmäisenä vaiheena luonnollisen kuidun erottamiseksi sellaisista kontaminanteista kierrätysmateriaali lietetään käyttämällä sellaisia määriä vesipitoisia nesteitä ja sellaisissa olosuhteissa, että kiinteät konta-5 minantit saadaan erotetuiksi kuidusta hajottamatta kyseisiä kontaminantteja.

Kuvailevan ilmaisun "vesipitoiset nesteet" on tarkoitus sulkea sisäänsä kaikki sopivat vesiseokset ja -liuokset, kuten esimerkiksi paperikoneen kiertovesi ja 10 hylkyliemenä tunnettu ruskean massan pesuvesi. Voidaan tietysti käyttää myös puhdasta vettä, ja mainittuja aineita kutsutaan yksinkertaisesti "vedeksi".

Paperitehdas vastaanottaa sellaisen kierrätysmateriaalin valtaosaltaan kuivina tiiviinä paaleina. Kierrä-15 tyspaperipaalit ja vesi yhdistetään suuressa avoimessa säiliössä, jossa on yksi tai useampia moottorikäyttöisiä sekoitussiipiä, jotka pyörivät pystysuoran kartiomaisen akselin ympäri. Veden kyllästymisen sekä mekaanisen leikkauksen ja sekoituksen yhteisvaikutus erottaa kuidun sel-20 laisista karkeista fysikaalisista kontaminanteista kuin sidelanka, metalliset kiinnittimet, teippi ja eräät muo-II vit. Vaikka uusiomassan valmistus käsitetään tavallisesti jatkuvatoimiseksi prosessiksi, saattaa olla edullista käyttää laitteistoa puolijatkuvalla tavalla tai panos- tai 25 lisäysprosessin muodossa.

Massanvalmistusvaihe täytyy toteuttaa tavalla, joka erottaa kuidun kiinteitä kontaminanteista hajottamatta kyseisiä kontaminantteja. Sopiva laitteisto tämän vaiheen toteuttamiseksi on suurkonsistenssipanospulpperi, joka on 30 samaa tyyppiä kuin kuviossa 2 esitetty Helico-panospulppe-ri 10 ja joka pyörittää raaka-ainetta suuripinta-alaisen ; roottorin 12 avulla, jossa on useita laajapintaisia ruuvi- maisia siipiä 14, aiheuttaen kuitujen välisen leikkausvai-kutuksen. Nuolet kuvioissa 2 ja 2a osoittavat pulpperissa : " 35 tapahtuvan pyörityksen toivotun kuvion. Yksi keksinnön 11 110876 tärkeä aspekti on se, että massan valmistus tapahtuu suunnilleen konsistenssilla 9-15 paino-% (eli suurella tiheydellä), edullisesti noin konsistenssilla 10 - 13 paino-% ja edullisimmin noin konsistenssilla 12 paino-%.

5 Keräyspaperin kuitujen ollessa riittävästi erottu neita massa laimennetaan vesipitoisella nesteellä konsis-tenssiin 3-5 paino-% laimennuslinjan 15 kautta. Laimennettu massa johdetaan roskanpoistimeen 16, joka sisältää levyn 18, jossa on kooltaan 6 mm olevia reikiä. Ilma pois-10 tetaan aukon 20 kautta ja erotetut roskat tyhjennysaukon 22 kautta kunkin panoksen jälkeen. Massa, josta on poistettu roskat, kulkee levyn 18 läpi ja poistuu linjaan 24. Roskanpoistimen sisällä on moottorin 28 käyttämä roottori 26, joka käyttää levyn puhdistavaa terää (ei näy kuvios-15 sa).

Tämäntyyppisen pulpperin käyttöä puhdistimen kanssa yhdistettynä uusiokäyttöprosessissa on kuvattu US-patent-tijulkaisussa 4 604 193.

Seuraavaksi massa johdetaan suuritiheyksisen ainek-20 sen poiston tarkoitettuun puhdistimeen 30, joka on esitet ty kuviossa 3 ja joka poistaa kaikki suurikokoiset raskaat : kontaminantit, jotka ehkä ovat läpäisseet levyn 18, esi- merkiksi nastat ja metallinkappaleet. Puhdistin 30 on . ; : jaettu 3reen osaan, yläosaan 32, joka sisältää syötteen 25 tuloaukon 34 ja saanteen (akseptin) poistoaukon 26, keski- osaan 36, joka sisältää kolme kartiota 39, 40 ja 41, ja * > alaosaan 42, jossa on jätelaatikko 44, johon vieraista aineista koostuva poiste (rejekti) kerääntyy pois toimi-, , tettavaksi. Massa syötetään puhdistimen tuloaukkoon kolmi- 30 kulmaista kartiomaista putkea 39 pitkin alaspäin suuntau-·;·’ tuvana pyörrevirtauksena. Alimman kartioputken 41 keski- : : vaiheilla massa tasapainotetaan aukon 46 kautta tulevalla tuoreella vedellä. Hieno massa pakotetaan tasapainotusve-den avulla ylöspäin pyörrevirtauksen keskustaa pitkin ja ’ 35 ulos puhdistimen poistoaukosta. Massaan sisältynyt raskas 12 110876 vieras aines kerääntyy kartioputkien sisäseinille pyörre-virtauksen kehittämän keskipakovoiman vaikutuksesta. Nämä aineet erottuvat virtauksesta tasapainopisteessä ja putoavat jätelaatikkoon. Jätelaatikon yläosaan ja pohjaan on 5 järjestetty automaattiset venttiilit kerääntyneiden konta-minanttien ajoittaisen automaattisen poiston mahdollistamiseksi. Yläventtiili sulkeutuu jätelaatikon eristämiseksi ja alaventtiili avautuu kerääntyneen aineksen laskemiseksi pois. Sen jälkeen pohjaventtiili sulkeutuu ja yläventtiili 10 avautuu, kunnes on seuraavan poislaskuvaiheen aika.

Karkeat primaari- ja sekundaarisihdit sijoitetaan suuritiheyksisen aineksen poistavan puhdistimen jälkeen. Kuten kuviosta 1 ilmenee, sekundaarisihti 50 poistaa muovit, tahmeudet, tikut ja muut pienet kontaminantit. Pri-15 maarisihdiltä 50 peräisin oleva poiste johdetaan sekundaa-risihdille 52, joka poistaa kuidut. Primaarisihdiltä 50 ja sekundaarisihdiltä 52 saatava tuote yhdistetään.

Primaari- ja sekundaarisihti voivat olla rakenteeltaan identtisiä, ja yksi tyypillinen rakenne on esitetty 20 kuviossa 4. Mainitut lajittimet sisältävät tuloaukon 54, kuitujen poistoaukon 56, sihdin 58, jossa on läpimitaltaan : | 2 - 3 mm olevia reikiä, ja rejektin poistoaukon 60.

Karkeita sihtejä käytetään hiukan pienemmällä kon-sistenssilla kuin roskanpoistinta ja suuritiheyksisen ai-25 neksen poistavaa puhdistinta. Primaarisihtiä käytetään siten suunnilleen kiintoainepitoisuudella 2,5 - 3,5 % ja sekundaarisihtiä suunnilleen kiintoainepitoisuudella 1,5 - 2,5 %.

Toinen tai kumpikin karkea sihti voi olla raken-: 30 teeltaan samanlainen kuin kuviossa 2 esitetty roskanpois- tin ja sisältää tasaisen levyn, jossa on läpimitaltaan 2 -3 mm olevia reikiä. Sellainen rakenne on usein edullinen, koska levyn puhdistus terän avulla mahdollistaa läpikulkevan massan määrän suurentamisen ja lyhentää puhdistuksen ” 35 aiheuttamaa seisokkia.

13 110876

Hiekan poistoon tarkoitettu puhdistin 62, joka on esitetty kuviossa 5, sijoitetaan karkeiden sihtien jälkeen. Massa saapuu hiekan poistavaan puhdistimeen 62 tulo-aukon 64 kautta ja puhdistettu massa poistuu menoaukon 66 5 kautta. Puhdistimet koostuvat suuresta määrästä läpimitaltaan 20 cm (8'*) olevia keskipakopuhdistimia 68, joissa on spiraalimaiset tulokanavat 70 ja jotka suippenevat läpimitaltaan 1,9 cm (3/4'') oleviksi poistumisaukoiksi 72. Hiekka kulkee poisteen menoaukolle 74, kun taas puhdistet-10 tu massa kulkee keskipakopuhdistimen 68 keskuskanavan 76 läpi ja poistuu menoaukon 66 kautta.

Kapearakoisella sihdillä varustettu puhdistin 78, joka on esitetty kuviossa 6, on yleensä rakenteeltaan samanlainen kuin kuviossa 4 esitetyt karkealla sihdillä va-15 rustetut puhdistimet 50 ja 52. Pääasiallinen ero on itse sihdin muoto. Läpimitaltaan 2-3 mm olevien reikien sijasta sihdissä 80 on pitkänomaisia rakoja 82, joiden leveys on 0,15 - 0,25 mm, pienempien hiukkasten poistamiseksi .

20 Puhdistusprosessin viimeinen vaihe on keskipakopuh- distin 84 (Gyroclean), joka on esitetty kuviossa 7, pyöri-: vä puhdistin, joka käyttää kuitumateriaalin erottamisessa kevyistä kontaminanteista, kuten esimerkiksi polystyree-. : : nistä, polypropeenista, tahmeuksista ja kuumasulatteista, :··* 25 hyväksi keskipakovoimaa. Kuitumateriaali ohjataan tuloau- kon 86 kautta ruostumattomasta teräksestä valmistettuun i · rumpuun 88, joka pyörii riittävän suurella nopeudella suuruudeltaan 700 G olevan keskipakovoiman aikaansaamiseksi.

, . Kuidut painetaan rummun reunoille, kun taas kevyemmät kon- > * · 30 taminantit kulkeutuvat rummun keskellä olevaan matalapai-;·’ ne vyöhykkeeseen 90. Kuitumateriaalista erotetut kontami- : ; : nantit ja ilma poistetaan keskellä aksiaalisesti sijaitse- van poistoputken 92 kautta. Kuitumateriaali poistetaan ulomman samankeskisen menoaukon 94 kautta, ja osa kuituma 14 110876 teriaalista voidaan kierrättää keskipakopuhdistimeen 84 lisäkäsittelyä varten.

Kuvattu lajittelu- ja puhdistusketju poistaa suurin piirtein kaikki kiinteät kontaminantit, joskin joitakin 5 pieniä muovi-, liima- ja painoväripigmenttihiukkasia saattaa jäädä jäljelle kuitukiintoainepitoisuuden noin 1 % ohella. Kuitumateriaalista poistetaan vettä sakeutuslait-teiston avulla, kunnes saavutetaan noin kiintoainepitoi-suus 3,5 - 4 %, ja ruuvipuristin ja jokin muu laite nostaa 10 kiintoainepitoisuuden noin 30 - 60 %:iin. Tässä tilassa kuitumateriaali on märkää murenevaa massaa, jonka vesipitoisuus on lähellä tuoreen puuhakkeen vesipitoisuutta.

Edellä kuvatut ja kuvioissa 2-7 esitetyt laiteyk-siköt ovat tyypillisiä kaupan olevia laitteistoja, joita 15 voidaan käyttää sovellettaessa tätä keksintöä käytännössä. Kuvatut laitteistot voidaan kuitenkin korvata muilla kaupan olevilla laitteilla, jotka soveltuvat aiottuihin tarkoituksiin ja ovat keksinnön asettamien vaatimusten mukaisia.

20 Märkä uusiomassa syötetään seuraavaksi keittolait- teisiin, jotka tunnetaan teollisuudessa hakkeenkeittiminä.

.,· · Voidaan käyttää joko panoskeittimiä tai jatkuvatoimisia keittimiä. Uusiomassa, josta on poistettu vettä, voidaan kuitenkin syöttää viimeisestä vedenpoistolaitteistosta ·;··· 25 ruuvipohjaiseen varastosäiliöön odottamaan keittimen pa- nostuksen tarvetta.

• · » *

Ruuvipohjasäiliön purkusihti laskee märän uusiomassan hakkeenkuljetushihnalle keittimeen syöttöä varten.

, , Keittäminen keittimessä toteuttaa samanaikaisesti * » » ; / 30 useita päämääriä. Ensinnäkin jäljellä olevat kontaminantit

! I

joko liukenevat reagoiden tai muuttuvat fysikaalisesti :V; voimakkaasti emäksisessä kemiallisessa ympäristössä. Esi- merkiksi liuenneet raskasmetallikontaminantit saostuvat sulfidisuoloinaan emäksisen sulfaattikeittoliemen vaiku- * ’ 35 tuksesta. Mainitut kontaminantit, jotka ovat liuenneina 15 110876 tai suspendoituneina nestefaasiin, erotetaan puukuidusta jätekeittoliemen eli "mustalipeän" avulla vaiheittaisessa massanpesuprosessissa, joka voi sisältää monta kaskadipe-suria.

5 Toinen päämäärä, jota uusiomassan keitto palvelee, on jäljellä olevan luonnollisen ligniinin poisto niin suurelta osin kuin se on käytännöllistä, mikä vähentää myöhemmän valkaisulaitoksen kuormitusta. Kyseinen ligniini, joka hydrolysoidaan alkalikeittoprosessin avulla, pestään 10 myös pois puukuidusta mustalipeällä. Haihduttamalla väke-vöitäessä uuttuneen ligniinin polttoarvo vaikuttaa osaltaan suotuisasti laitoksen kokonaislämmöntarpeeseen. Tämä mustalipeän polttoarvon suotuisa vaikutus saavutetaan polttamalla mustalipeää, jonka kiintoainepitoisuus on 60 -15 75 %, hyöryä kehittävän kemikaalintalteenottouunin poltto aineena .

Keitto-olosuhteet valitaan sellaisiksi, että saavutetaan toivotut tulokset. Esimerkiksi tehokas alkalipanos voi olla 8 - 25 % kuidun kuivamassasta ja viipymisaika, 20 so. pitoaika tavoitelämpötilassa, voi vaihdella 15 minuutista 120 minuuttiin lämpötila-alueella 121 - 150 °C.

: Keittoliemen ja kuidun tehokas massasuhde on löydettävissä * · alueelta 3,0:1 - 12,0:1. Liemen ja kuidun korkeammalla • | : suhteella mainituissa edullisissa rajoissa on taipumus ·;··: 25 tehdä keitosta tasaisempi, koska keittoseoksen konvektii- vinen kierto keittimessä on parempi. On tavallisesti edul- 1 t lista keittää tavoitelämpötilassa 145 °C noin 75 minuuttia liemen ja kuidun suhteen ollessa 10,5:1 (uunissa kuivattua . , kuitua) ja alkalin pitoisuuden ollessa 20 % kuivan kuidun 30 massasta. Kokonaiskeitto-olosuhteet (aika, lämpötila, al-kalipitoisuus) ovat miedommat kuin puuhakkeen tapauksessa : käytettävät, koska kierrätyskuidun ligniini on jo osaksi hajotettu.

Samaa prosessia noudattaen kuin keitetyn puuhakkeen _ ’ 35 tapauksessa keitin tyhjennetään puhalluskyyppiin. Väkevöi- 16 110876 ty mustalipeä valutetaan massapanoksesta, joka lietetään uudelleen massanpesuveteen. Kierrätyskuitupanoksesta pestään sitten jäljellä oleva mustalipeä useata kaskadivir-tausketjuksi kytkettyä pesurumpua käyttäen.

5 Pesun jälkeen massapanos, jota luonnehditaan tässä vaiheessa ruskeaksi massaksi, lajitellaan jälleen pienten kontaminanttien erottamiseksi ja siitä poistetaan vettä. Jäljelle jäävä kuitu valmistellaan jollakin perinteisellä kloori-, klooridioksidi-, peroksidi- tai emäskäsittelyket-10 julla tai jollakin uudemmista happiprosesseista tehtävää valkaisua varten. Tulisi kuitenkin huomata, että massassa tässä vaiheessa jäljellä olevat leijuvat tai liuenneet "tahmeudet" pyrkivät saostumaan massan pH:n heilahtaessa voimakkaasti emäksisestä happamaan. Perinteinen kloorival-15 kaisuketju edistää sellaista saostumista parantaen siten todennäköisyyttä, että sellaiset liuenneet tahmeudet saadaan poistetuksi viimeisen lajittelun aikana.

Valkaisu liuottaa viimeiset kierrätetystä suursaan-topaperista peräisin olevat ligniinijäänteet ja saa ne 20 reagoimaan. Yhtä tärkeä valkaisuketjulla saavutettava asia on se lopullinen biologinen sterilointi, joka valkaisusta i on seurauksena. Lisäksi kaikki jäljellä oleva painoväri- ·,"» pigmentti hapettuu.

. Massan yksityiskohtaisesta valmistuksesta riippuen ;·· 25 tämä puhdistettu, lajiteltu ja valkaistu kierrätyskuitu on valmis paperikoneen seossuhteen säätämistä varten.

t ·

Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu mas- k » · sa on riittävän puhdasta käytettäväksi yksinomaisena pape-, . rin valmistuksen lähteenä; sen puhtaus on suurin piirtein ; 30 sama kuin primaarimassalla. Kierrätyskuitua käytetään kui- ·'* tenkin harvoin ainoana lähteenä paperin valmistuksessa, :koska se johtaa paperiin, jossa on liian paljon pintaviko-ja, 100-%risen uusiomassan vastatessa suurin piirtein

i » I

60-%:istä mäntypuumassaa. Lehtipuumassan lisääminen on 35 yleensä välttämätön tyydyttävän valmiin pinnan saavuttami- 17 110876 seksi. Keksinnön mukaisesti valmistettu paperi sisältää yleensä noin 5-50 paino-% kierrätysmateriaalia, josta vähintään puolet on aallotettua pahvia.

Esimerkki 1 5 Noin 2 450 kg (5 400 Ib) vanhoja aallotettuja pak kauksia lisätään paalien muodossa Helico-panospulpperiin, jonka tilavuus on 25 m3 ja jossa OCC lietetään uudelleen noin 23 m3:iin (6 000 gal) vettä, jolloin konsistenssiksi saavutetaan noin 12 %. Noin 45 minuutin sekoituksen jäl-10 keen muodostetaan liete, jonka lämpötila on noin 49 °C (120 °F). Pulpperi tyhjennetään roskanpoistimeen ja massa laimennetaan noin 61 m3:llä vettä suunnilleen konsistens-siin 3 - 4 %. Massa lasketaan sihdin läpi, jossa kooltaan 6 mm olevia reikiä, imupumppuun. Sihti puhdistetaan metal-15 lilehtimäisen roottorin avulla irrottamatta sihtiin juuttuneita roskia.

Massa, josta on poistettu roskat, johdetaan suuri-tiheyksisen aineksen poistoon tarkoitettuun puhdistimeen konsistenssiltaan hyväksyttävänä (2 - 4 %). Syöttönopeus 20 on noin 1,9 m3/minuutti ja poisteen määrä noin 1-2 paino-%.

>t| · Suuritiheyksisen aineksen poistavasta puhdistimesta , peräisin oleva saanne johdetaan primaariseen karkealla ' ;*; sihdillä, jossa on kooltaan 2,4 mm olevia reikiä, varus- 25 tettuun tangentiaalivirtauspuhdistimeen konsistenssiltaan noin 2,5 - 3,5-%:isena. Poiste johdetaan karkealla sihdil- ... lä, jossa on kooltaan 2,4 mm olevia reikiä, varustettuun * ♦ * sekundaaripuhdistimeen konsistenssiin 1,5 - 2,5 % laimen-, t nettuna. Kummastakin karkeasta puhdistimesta peräisin ole- ’* '* 30 va saanne yhdistetään ja laimennetaan suunnilleen konsis- ...* tenssiin 1 % hiekan poistoon tarkoitetun keskipakopuhdis- timen läpi johtamista varten.

Hiekan poistavasta puhdistimesta peräisin oleva saanne johdetaan kapearakoisella sihdillä, jossa rakojen : " 35 leveys on 0,20 mm (0,008''), varustettuun tangentiaali- 18 110876 virtauspuhdistimeen konsistenssiltaan noin 0,65-%:isena. Lajiteltu saanne johdetaan Gyroclean-puhdistimen syöttö-säiliöön konsistenssiltaan noin 0,8-%:isena. Gyroclean-puhdistimesta peräisin oleva saanne jaetaan kahtia, ja 5 noin puolet siitä kierrätetään takaisin Gyroclean-puhdis-timeen ja noin puolet käsitellään veden poistamiseksi siitä.

Veden poisto tehdään itsepuhdistuvalla, stationaa-risella Hydrosieve -sihdillä, jossa on kolme kaltevuus-10 asentoa ja kutsutaan tavallisesti sakeuttimeksi. Virtaus tapahtuu padon yläreunan yli ja kallistettua sihtiä alas sakeutuneen massan jäädessä sihdin päälle ja pudotessa ruuvipuristimen syöttösäiliöön konsistenssiltaan noin 3,5 - 4,5-%:isena. Puristimen ruuvi ympäröidään itsepuh-15 distuvalla rei'itetystä levystä tehdyllä sihdillä. Ruuvin kierteen pienenevän nousun ja akselin kasvavan läpimitan yhdistelmä lisää painetta akselin varrella painaen nesteen sihdin läpi. Lopullinen konsistenssi on noin 35 - 40 %, ja massa johdetaan siiloon varastoitavaksi.

20 Esimerkki 2 OCC:stä valmistettu kierrätyskuitumassa hankittiin : kaupallisesta lähteestä; kuitua myydään "puhtaana", mikä • « ·/'· tarkoittaa sitä, että kontaminantit on poistettu ennen , : : valmistusta. Tavallisesti sellainen kuitu keitettäisiin ja ·;··{ 25 valkaistaisiin ja valkaistu massa lisättäisiin paperiko- j\\ neessa primaarimassaan.

» ·

Kaupallisesta kuidusta otetusta näyte-erästä vai- * · · mistettiin uusiomassa ja sitä käytettiin käsin tehtyjen , , koearkkien valmistukseen, jotka arkit puristettiin TAPPI- ’ * » 30 standardin T-205 mukaisesti mutta kuivattiin höyryllä kuu- ► i *;·' mennettavan rummun päällä lämpötilassa 121 - 127 °C (250 - :V: 260 °F).

Toinen kuituerä valmistettiin OCC:stä tämän keksin- * « » nön mukaisella menetelmällä erilaisia massanvalmistus-, ·, ] 35 puhdistus- ja vedenpoistovaiheita käyttäen, joita on ku- i * 19 110876 vattu esimerkissä 1. Tästä kuidusta valmistettiin uusiomassa ja käsin tehty koearkki samalla menetelmällä.

Mainitut käsin tehdyt koearkit analysoitiin kastamalla Parker Quick Ink -painoväriin, joka värjää selluloo-5 sakuidun mutta ei kuumasulatteita eikä muoveja. Värjäyty-mättömät alueet näkyvät ruskeina tummansinistä taustaa vasten. Värjätyt koearkit ilmakuivattiin renkaissa kahden suodatinpaperin välissä.

Käsin tehtyjen koearkkien värjäytymätön alue määri-10 tettiin Optomax Speck-Check -skanneriin perustuvaa kuva-analysaattoria käyttäen. Vain arkkien huopapuoli analysoitiin kontaminoituneiden alueiden laskemisen kahteen kertaan välttämiseksi. Optomax-skanneria käytettiin käänteis-kuvamenetelmällä vaaleanruskeiden kohtien laskemiseksi 15 tummaa taustaa vasten. Käytettiin mustaa pahvimallinetta, johon oli leikattu TAPPI-standardin T-205 mukaisen pyöreän koearkin kokoinen reikä tumman koearkin suuresta kontrastista skannerin kannen normaalia valkeata taustaa vasten aiheutuvan skannerin tehon häviämisen estämiseksi.

20 Käytetyt kokoluokat eivät olleet TAPPI-standardin mukaisia, vaan ne säädettiin sellaisiksi, että mäntypuusta • « ...’S ja lehtipuusta valmistetulle primaarimassalle (ei kontami- * · •,':· nantteja) saatiin lukema 0 ppm ja että ne käsittivät erit- * t >> j täin suuria hiukkasia hyvin kontaminoituneiden näytteiden 25 tapauksessa. Käytettiin seuraavia 12 kokoluokkaa neliömil-limetreinä ilmoitettuina: 0,3 - 0,4, 0,4 - 0,6, 0,6 - 0,8, 0,8 - 1,0, 1,0 - 1,5, 1,5 - 2,0, 2,0 - 3,0, 3,0 - 4,0, 4,0 - 5,0, 5,0 - 10,0, 10,0 - 15,0 ja 15,0 - 25,0.

. , Värjätyistä käsin tehdyistä koearkeista otetut va-

I I

30 lokuvat on esitetty kuviossa 8 (kaupallinen massa) ja ku- ·;·’ viossa 9 (keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu massa).

Analyysien tulokset on esitetty alla olevassa tau-

! < I

lukossa 1.

I I

r t i I

20 110876

Taulukko 1

Kokoalue Kaupallinen Keksinnön mukainen __ massa_ massa_ g Alaraja Yläraja Kokonais- Kokonaislukema mnP_mm^_lukema_ alle 0,30 192 48 0.30 0,40 10 0 0? 40 0.60 14 0 o(60 0,80 0 0 0 80 1,00 1 o 10 1,00 1,50 1 o l'.50 2,00 1 0 2;00 3 00 2 0 3 00 4.00 0 0 4 00 5,00 0 0 5.00 10j00 0 0 10 00 15,00 0 0 15'.00 25 00 0 0 15 25 oo 5o;oo 0 0 50 00 75;00 0 0 75joo 100,00 0 0 100,00 tai suurempi 0 0

Yhteenveto tuloksista 20 Kaupallinen massa Keksinnön mukainen __massa_ * * : : Skannausten lukumäärä 1 1 i t * · ,*;! Kohteiden lukumäärä, joiden * ’ ? koko on yli 0,3 mm . 29 0 · * 2 25 Skannauksen (> 0,3 mm ) keskiarvo 1 482,92 ppm 0 • i \.‘ Mitattujen konttien koko- 2 2 ! : : 12 597,79 mm 12 597,79 mm * naispinta-ala

Kaikkien havaittujen kohtei- t » » o |ί 20 den Pinta-a1-a 43,47 mm 5,73 I » ,,,* Havaittujen kohteiden pinta-alaosuus 3 450 ppm 450 ppm i i * f i

t I

I t * t t « ;·, Keksinnön mukaisesti valmistetun massaerän havait- » i » i-t ; 35 tiin olevan täysin vapaa näkyvistä pinta-kontaminanteista, 21 110876 jotka ovat kooltaan suurempia kuin 0,30 mm2, ja sen koko-naiskontaminoitumisaste noin 13 % kaupallisen massaerän kontaminoitumisasteesta.

Esimerkki 3 5 27 000 kg (60 000 Ib) esimerkissä 1 saatua massaa lisätään keittimeen valko- ja mustalipeän seoksen kanssa massan ja lipeän suhteen ollessa 10,5 ja alkalin pitoisuuden ollessa 20 % kuivan kuidun massasta. Lipeäseos sisältää noin 15,5 m3 (4100 gal) valkolipeää ja noin 45,0 m3 10 (11 900 gal) mustalipeää, jossa on jäljellä vähän alkalia mutta joka toimii pääasiallisesti laimennusaineena toivotun lipeä-kuitusuhteen saavuttamiseksi. Keitto tehdään lämpötilassa 145 °C pitoajan tavoitelämpötilan ollessa noin 75 minuuttia ja kokonaiskeittoajan ollessa 120 mi-15 nuuttia. Keitetty massa puhdistetaan sarjalla sihtipesu-reita ja valkaistaan perätysten kloorilla, peroksidilla ja klooridioksidilla.

Esimerkki 4 Kokeellinen ajo 1 20 Tehtiin noin 2 1/4 tuntia kestävä kokeellinen ajo paperikoneella, jossa ajossa perälaatikkoon laitettiin : 5 paino-% keksinnön mukaisesti tuotettua kierrätyskuitua, ·.'·'· josta oli poistettu kontaminantit ja jonka määrä nostet- . : : tiin 5 % kerrallaan tasolle 30 %. Valmistettiin koerullat ·;··· 25 0,46 mm (0,018'') paksua teräpäällystettyä paperia, joissa kierrätyskuidun taso oli 10 % ja 30 %. Verrattaessa kokei-ta, joissa kierrätyskuitupitoisuus oli 10 % ja 30 %, vertailua joihin (normaaliin valmistukseen ennen kokeita ja . . niiden jälkeen), kontaminanttien taso vastasi näkyvää si- 30 leyttä, joka oli aluksi astetta 1-2 kierrätyskuitupitoi- ·;·' suuden ollessa 30 % ja jatkui jonkin aikaa sen jälkeen, :Y: kun kierrätyskuitu oli poistettu paperikoneen perälaati- kosta. Sileysluvut olivat yleensä korkeampia kokeissa kuin vertailuajoissa. Tulokset on esitetty taulukossa, jonka 35 otsikkona on kokeellinen ajo 1.

22 1 10876

Kokeellinen ajo 2

Tehtiin noin 1 1/2 tuntia kestävä kokeellinen ajo paperikoneella, jossa ajossa perälaatikkoon laitettiin 5 paino-% keksinnön mukaisesti tuotettua kierrätyskuitua, 5 josta oli poistettu kontaminantit ja jonka määrä nostettiin sitten tasolle 12 %. Valmistettiin 6 rullaa 2,6 mm (0,104'') paksua, päällystettyä, aseptista (FDA) laatua olevaa, valkaistua kartonkia.

Verrattaessa koetta, jossa kierrätyskuitupitoisuus 10 oli 12 %, vertailuajoon (normaaliin valmistukseen kokeen jälkeen) kontaminanttien ja näkyvän sileyden taso niissä olivat verrattavissa toisiinsa. Tulokset on esitetty taulukossa, jonka otsikkona on kokeellinen ajo 2.

Verrattaessa kaikkia testiarvoja kokeen ja vertai-15 luajon välillä kokeessa kapillaarinen imeytyminen reunoilla, käyristyminen, vaaleus ja taittoluku osoittautuivat suuremmiksi ja palstautuminen, ZDT-jäykkyys ja IGT pienemmiksi. Pienempiin lujuusarvoihin on saattanut vaikuttaa pienemmällä palstautumislujuudella tehty koe, jossa oli 20 määrä noudattaa kokeellisen ajon kierrätyskuituosuutta ja koneen ohjausjärjestelmään tehtiin säätöjä sitä varten.

· Koneen käyttäjät huomauttivat, että paperikoneessa • · «/•'f ei havaittu mitään eroa verrattaessa kierrätyskuitukoetta normaaliin tuotantoon ennen koetta ja sen jälkeen.

>;··;' 25 Kokeellinen ajo 3

Tehtiin noin 1 1/2 tuntia kestävä kokeellinen ajo • « paperikoneella, jossa ajossa perälaatikkoon laitettiin keksinnön mukaisesti tuotettua valkaistua kierrätyskuitua, . . josta oli poistettu kontaminantit ja jonka taso pidettiin 30 koko kokeen ajan 10 %:na. Valmistettiin kaikkiaan 18 ton-···* nia (20 US-tonnia) 0,30 mm (0,012'') paksua teräpäällys- ;V: tettyä koeoffsetkartonkia, jossa kierrätyskuidun pitoi- suus oli 10 %.

Verrattaessa koetta, jossa kierrätyskuitupitoisuus ·_ ’’ 35 oli 10 %, vertailuajoon (normaaliin valmistukseen ennen 23 110876 koetta) näkyvän sileyden ja kontaminanttien taso niissä olivat verrattavissa toisiinsa. Tutustukaa tuloksiin, jotka on esitetty taulukossa, jonka otsikkona on kokeellinen ajo 3.

5 Verrattaessa muita testiarvoja kokeen ja vertailu- ajon välillä kokeessa tiheys, palstautuminen, IGT ja MD-jäykkyys osoittautuivat suuremmiksi ja paksuus ja vaaleus pienemmiksi.

Kokeessa käytetty raaka-aine sisälsi enemmän mäntyä 10 normaaliin valmistukseen ennen koetta verrattuna. Se oli tarkoituksellista esiintyvän jauhinongelman vuoksi, ja suuremman mäntysisällön oli määrä taata palstautumislu-juusvaatimusten täyttäminen.

Kokeellinen ajo 4 15 Tehtiin noin 1 1/4 tuntia kestävä kokeellinen ajo paperikoneella, jossa ajossa perälaatikkoon laitettiin keksinnön mukaisesti tuotettua valkaistua kierrätyskuitua, josta oli poistettu kontaminantit ja jonka taso pidettiin koko kokeen ajan 10 %:na. Valmistettiin kaikkiaan 8,2 ton- 20 nia (9 US-tonnia) 0,51 mm (0,020'') paksua, uunissa kuivattavissa olevaa, teräpäällystettyä koekartonkia sen ja-: lostamisen pakastettujen elintarvikkeiden pakkauksiksi arvioimiseksi.

• j j Verrattaessa koetta, jossa kierrätyskuitupitoisuus 25 oli 10 %, vertailua joon, joka käsitti 12 rullan normaalin ·*·’: valmistuksen ennen koetta, näkyvä sileys oli kokeessa suu- .·)·. rempi, kun taas kontaminanttitasot niissä olivat verratta vissa toisiinsa. Tutustukaa tuloksiin, jotka on esitetty . taulukossa, jonka otsikkona on kokeellinen ajo 4.

30 Verrattaessa muita testiarvoja kokeen ja vertailu- ·;* ajon välillä kokeessa ZDT osoittautui suuremmaksi ja väri, • : : b-arvo pienemmäksi. Muut keskimääräiset testiarvot olivat suurin piirtein verrattavissa toisiinsa.

24 110876

Kokeellinen ajo 1 Kontamlnanttien taso ^ Normaali- TAPpi Näkyvä Raaka-aineen koe Keski- sileys kierrätyskuitu-

Keskiarvo arvo keski- pitoisuus _ _ määrin _

Vertailuajo 10 ennen kokeita 1 4 1-1-1

Koe kierrätys-kuitupitoisuudella 10 % 1 4 1-1-1 10 %

Koe kierrätys-15 kuitupitoisuudella 30 % 1 5 2-2-2 30 Z

Vertailuajo kokeiden jälkeen 1 5 2-2-2 20

Kokeellinen ajo 2 Kontaminanttien taso • · · · Näkyvä Raaka-aineen • ,·. TAPPI sileys kierrätyskuitu-

Normaalikoe Vaihte- Keski- keski- pitoisuus * · 25 ,, . Keskiarvo luväli arvo määrin _ * | Vertai- '·' luajo 1 6-10 8 2-2-2

Koe 1 5-10 7 2-2-2 12 % 25 110876

Kokeellinen ajo 3 Kontamlnanttlen taso Näkyvä Raaka-aineen 5 TAPPI sileys kierrätyskuitu-

Normaalikoe Vaihte- Keski- keski- pitoisuus

Keskiarvo luväli arvo määrin _

Vertai- luajo 1 - 7 2-2-2 10 Koe 1 - 7 2-2-2 10 %

Kokeellinen ajo 4 15 Kontamlnanttlen taso Näkyvä Raaka-aineen TAPPI sileys kierrätyskuitu-

Normaalikoe Vaihte- Keski- keski- pitoisuus

Keskiarvo luväli arvo määrin _ 20 Vertailua jo 1 3-9 6 2-2-2 ·.·. Koe 1-7 4-3-4 10 % 26 110876 tuotetta valmistamiseksi. Päällystetystä tuotteesta tutkittiin kontaminantit TAPPI-standardin T437 om-85 mukaisesti käyttäen kontaminanttikohtien määrittämiseen vaalealta taustalta Optomax Speck-Check -skanneria. Tuloksia 5 verrattiin tuloksiin, jotka saatiin paperikoneella ennen koetta ja sen jälkeen valmistetuista rullista; vertailu-rullien valmistukseen oli käytetty primaarikuitua sisältävää massaa. Näiden testien tulokset on esitetty alla.

Kontarainantteja Päällystysterän 10 2 (> 0,3 mm ) aiheuttamia

Keskimäärin naarmuja pinta-alayksikköä kohden 15 ^- - 12 rullaa ennen koetta 4,8 0 3 rullaa, 20 % OCCrstä saatua kierrätyskuitua 5,5 0 26 rullaa kokeen jälkeen 5,0 0 20

Vaikka 0CC:stä saatua kierrätyskuitua sisältävän Y; paperin kontaminanttipitoisuus oli hiukan suurempi, se oli kuitenkin niissä rajoissa, joita hyväksyttävän kaupallisen • .·. tuotteen valmistus suurella nopeudella ilman viiruja ja [Y 25 naarmuja edellyttää.

, Esimerkki 6 » · 27 000 kg (60 000 Ib) keksinnön mukaisesti OCCrsta » · valmistettua kierrätyskuitumassaa lisättiin keittimeen 15,1 m3:n (4 000 gal) kanssa valkolipeää ja noin 45,4 m3:n » · 30 (12 000 gal) kanssa mustalipeää. Nesteen kokonaismäärän ja : kuivan kuidun suhde oli 10:5. Keiton jälkeen lisättiin

Yt höyryä keittimen puhaltamiseksi puhtaaksi 9 minuutin aikain na. Keitetty massa lajiteltiin ja valkaistiin, ja lehti- puusta keitettyyn primaarimassaan yhdistettiin 10 paino-% '·· 35 sitä. Yhdistetty massa ajettiin paperikoneella 2 rullan 27 110876 päällystettyä tuotetta valmistamiseksi, josta tuotteesta tutkittiin kontaminantit TAPPI-standardin T437 om-85 mukaisesti, kuten edellä kuvattiin. Vertailutestien tulokset on esitetty alla.

5

Kontaminantteja Päällystysterän (> 0,3 mm2) aiheuttamia

Keskimäärin naarmuja pinta-alayk-sikköä kohden (PP"0_ _ 9 rullaa ennen koetta 7,5 0 2 rullaa, 10 % 0CC:stä saatua kierrätyskuitua 7,5 0 15 9 rullaa kokeen jälkeen 3,7 0 0CC:stä saatua kierrätyskuitua sisältävän tuotteen testitulokset ovat suurin piirtein samat kuin ennen OCC-20 kierrätyskuidun lisäystä valmistetun tuotteen testitulokset. Kaikki tuotteet ovat selvästi hyväksyttävissä kau-y: pallisissa rajoissa.

• · * · • · • tl > » ·

• I

I I

» I

Claims (32)

110876

1. Menetelmä paperin valmistamiseksi, joka sisältää pinta-alayksikköä kohden alle 20 ppm ei—kuitumaisia 5 kiinteitä kontaminantteja, jotka ovat kooltaan suurempia kuin 0,3 mm2, ja vähintään 5 paino-% kierrätyspaperia, tunnettu siitä, että a) kierrätyspaperia, joka sisältää ligniiniä, selluloosakuituja ja ei-kuitumaisia kiinteitä kon— 10 taminantteja, yhdistetään vesipitoisen nesteen kanssa sellainen määrä, että muodostuu liete, jonka kiintoainepitoisuus on noin 9 — 15 paino—%, ja niitä sekoitetaan sekoittimessa, jossa leikkausvoimat ovat pieniä, alle 65,5 °C:n lämpötilassa riittävän pitkän ajan 15 ligniinikuitujen erottamiseksi kiinteistä kontaminanteista hajottamatta kiinteitä kontaminantteja merkittävästi; ja sen jälkeen perätysten b) lietteestä poistetaan karkeat kontaminantit, jotka ovat kooltaan suurempia kuin noin 5 mm, laskemalla 20 liete reikien läpi, joilla on ennalta määrätty läpimitta, . . c) lietteestä poistetaan kontaminantit, joiden *“ ) spesifinen tiheys on suurempi kuin 1 g/cm3, « · « '· d) lietteestä poistetaan keskikokoiset kontaminan— • a ί tit, jotka ovat kooltaan suurempia kuin noin 2-3 mm, '·"· 25 laskemalla liete reikien läpi, joilla on ennalta määrätty • · · • läpimitta, e) lietteestä poistetaan hiekka, f) lietteestä poistetaan hienot kontaminantit, .·. ; jotka ovat kooltaan suurempia kuin noin 0,15 mm, * » > ,···, 30 laskemalla liete pitkänomaisten rakojen läpi, joilla on ennalta määrätty leveys, .·.· g) lietteestä poistetaan kontaminantit, joiden spesifinen tiheys on pienempi kuin 1 g/cm3, ja ;·. h) lietteestä poistetaan vettä märän murenevan » ta ·_ . 35 massan muodostamiseksi, 110876 i) mainittua massaa keitetään keittoliemessä riittävän pitkän ajan ja riittävässä lämpötilassa huomattavan osan jäljellä olevasta, massaan perinpohjaisesti sekoittuneesta ligniinistä hydrolysoimiseksi, 5 j) keitetty massa erotetaan jätekeittoliemestä ja k) erotetusta massasta valmistetaan paperia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitettyyn massaan lisäksi yhdistetään primaarikuidusta saatua keitettyä massaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittoliemi on alkalinen vesiliuos, joka sisältää natriumsulfidia.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähintään 50 paino—% 15 kierrätyspaperista on peräisin aallotetusta paperista.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1—4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kontaminantit, joiden tiheys on suurempi kuin 1 g/cm3, poistetaan keskipakopuhdistimessa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen . . menetelmä, tunnettu siitä, että keskikokoiset ·;' j kontaminantit poistetaan laskemalla liete reikien läpi, '· '· jotka ovat kooltaan 2-3 mm.

·,: : 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 6 mukainen 25 menetelmä, tunnettu siitä, että hiekanpoistovaihe i’**: toteutetaan keskipakopuhdistuksen avulla.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienot kon- : taminantit poistetaan laskemalla liete rakojen läpi, jotka » · · 30 ovat leveydeltään noin 0,20 mm. ‘1*

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 8 mukainen V.· menetelmä, tunnettu siitä, että kooltaan 2 — 3 mm : : olevien reikien läpi laskettavan lietteen konsistenssi on ;·! noin 2,5 — 3,5 paino-% kiintoainepitoisuutena ilmoitet— » * · . 35 tuna. 110876

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1—9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettujen keskikokoisten kontaminanttien liete, jonka konsistenssi on noin 1,5 - 2,5 paino—% kiintoainepitoisuutena ilmoitettu— 5 na, lasketaan reikien läpi, jotka ovat läpimitaltaan 2 — 3 mm, ja siten saatava puhdistettu liete johdetaan hiekanpoistovaiheeseen.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1—10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että leveydeltään noin 10 0,20 mm olevien rakojen läpi laskettavan lietteen kon— sistenssi on alle 1 paino—% kiintoainepitoisuutena ilmoitettuna .

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paperia ja 15 vesipitoista nestettä sekoitetaan lämpötilassa, joka on alempi kuin 60 °C.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1—12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotettu keitetty massa lisäksi valkaistaan.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 7—13 mukainen . . menetelmä, tunnettu siitä, että märän murenevan ··* * massan vesipitoisuus on noin 30 - 60 paino-%.

• · · ’· “· 15. Jonkin patenttivaatimuksen 1 — 14 mukainen • · : menetelmä, tunnettu siitä, että maksimilämpötila * 25 mainitussa keitossa on 121 — 150 °C.

• · · : ' : 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maksimilämpötila on 143 -144 °C.

.·. : 17. Paperi, tunnettu siitä, että se 30 sisältää pinta-alayksikköä kohden vähemmän kuin noin ’!* 20 ppm ei-kuitumaisia kiinteitä kontaminantte j a, jotka ovat kooltaan suurempia kuin 0,3 mm2, ja vähintään noin 5 » * * !>>φί paino—% kierrätyspaperia.

;·, 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen paperi, t u n- • * · *. . 35 n e t t u siitä, että sisältää alle 10 ppm kiinteitä ' ‘ kontaminantteja. 31 110876

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen paperi, tunnettu siitä, että sisältää vähintään 10 % kierrätys-paperia .

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen paperi, t u n-5 n e t t u siitä, että sisältää vähintään 20 % kierrätys- paperia .

21. Jonkin patenttivaatimuksen 17 - 20 mukainen paperi, tunnettu siitä, että vähintään 50 paino—% mainitusta kierrätyspaperista on peräisin aallotetuista 10 pakkauksista.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 17 - 21 mukainen paperi, tunnettu siitä, että se on valkaistua paperia.

23. Jonkin patenttivaatimuksen 17 — 22 mukaisen 15 paperin käyttö teräpäällystetyn paperin valmistamiseksi.

24. Terapäällystetty paperi, tunnettu siitä, että se sisältää pinta—alayksikköä kohden vähemmän kuin noin 20 ppm ei—kuitumaisia kiinteitä kontaminantteja, jotka ovat kooltaan suurempia kuin 0,3 mm2, ja vähintään 20 noin 5 paino—% kierrätyspaperia.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen paperi, t u n- • J : n e t t u siitä, että sisältää alle 10 ppm kiinteitä • · kontaminantteja.

• | · 26. Patenttivaatimuksen 24 mukainen paperi, t u n- :·*: 25 n e t t u siitä, että sisältää vähintään 10 % kier-*’··. rätyspaperia. • t

27. Jonkin patenttivaatimuksen 24 - 26 mukainen • * · paperi, tunnettu siitä, että vähintään 50 paino—% . . mainitusta kierrätyspaperista on peräisin aallotetuista * »k 30 pakkauksista.

;·' 28. Jonkin patenttivaatimuksen 24 — 27 mukainen : paperi, tunnettu siitä, että se ei sisällä olennaisesti pintaviiruja eikä -naarmuja. » I I

29. Jonkin patenttivaatimuksen 24 — 28 mukainen \ 35 paperi, tunnettu siitä, että se on valkaistua ’* ’** paperia. 32 110876

30. Jonkin patenttivaatimuksen 24 - 29 mukainen paperi, tunnettu siitä, että se sisältää alle 20 ppm (pinta—alasta laskettuna) ei—kuitumaisia kiinteitä kontaminantteja, jotka ovat kooltaan suurempia kuin 5 0,1 mm2.

31. Patenttivaatimuksen 30 mukainen paperi, tunnettu siitä, että se sisältää alle 20 ppm (pinta-alasta laskettuna) ei—kuitumaisia kiinteitä kontaminantteja, jotka ovat kooltaan suurempia kuin 0,05 mm2.

32. Jonkin patenttivaatimuksen 24 — 31 mukainen paperi, tunnettu siitä, että se on päällystetty savea sisältävällä päällystysaineella, jonka määrä on 8,1 - 41,7 g/m2 (5 - 25 lb/3000 ft2). • · t t t • · Ml * · ♦ • · * · « · · • MM • · • · « » · » • I • · » I » I * » • * » t · • * I * · » » · * I * • · I · * t I 33 1 10 8 7 6