FI114650B - Hiilidioksidi neutraaleissa ja alkaalisissa liimausprosesseissa - Google Patents

Description

5 114650

Hiilidioksidi neutraaleissa ja alkaalisissa liimausprosesseissa Koldioxid i neutrala och alkaliska limningsprocesser j Tämä keksintö liittyy paperin liimaukseen.

Liimaus on paperiteollisuudessa prosessi, jossa materiaalia sisällytetään paperiin, jotta 10 paperi kestäisi paremmin nesteiden tunkeutumista, varsinkin vettä.

Liima voidaan lisätä vesipitoisen massan sulppuun paperin muodostamiseksi tai muodostettu kuiva paperi voidaan kuljettaa liimaliuoksen läpi.

! 15 Pohjois-Amerikassa suosituimmissa liimausprosesseissa käytetään happamia aineita ja hapanta pH-arvoa 4-5.

Liimausprosessit, joissa työskennellään ei-happamalla pH-alueella 7-8, muodostavat noin 25 % paperi- ja kartonkimarkkinoista.

: .·. 20

Eräs erityinen etu neutraalista tai alkaalisesta liimauksesta paperin valmistuksessa on, * .·. että voidaan käyttää kalsiumkarbonaattia täyteaineena kalliimman titaanidioksidin ja .·. : savitäyteaineiden tilalla, joita käytetään happamassa liimauksessa. Vuonna 1992 kalsiumkarbonaatti-täyteaineen kustannus on noin 10 % titaanidioksidi-täyteaineesta ja 25 noin 65 % savitäyteaineesta.

:1·1: Vielä eräs etu kalsiumkarbonaatti-täyteaineen käyttämisestä on, että kalsiumkarbonaat- ti on paperissa alkaalisuuslähde, joka aikaansaa vastustuskyvyn happamille ympäristö-.···. olosuhteille ja tämä aikaansaa pidemmän varastointi-iän. Lisäksi ei-hapan liimaus 30 aiheuttaa vähemmän korroosiota paperikoneisiin.

·« 2 114650

Neutraaleissa tai alkaalisissa liimausprosesseissa, joissa käytetään alkyyliketeenidimee-reitä liimausaineina, alkyyliketeenidimeerin ja selluloosan välinen reaktio etenee hitaasti.

5 Nyt on havaittu, että voidaan ruiskuttaa hiilidioksidia paperin muodostavien sellu-loosakuitujen vesipitoisen massan vesipitoiseen kuljetusaineeseen bikarbonaatti-ionien aikaansaamiseksi selluloosan ja alkyyliketeenidimeerien välisen reaktion katalysoi-miseksi.

10 Hiilidioksidia dissosioituu heikosti, kun sitä liuotetaan veteen yhtälön (I) mukaisesti: co2 + h2o -> h+ + hco3- (I)

Lisää dissosioitumista tapahtuu yhtälön (2) mukaisesti: 15 HCO3- -> H+ + CO32- (2) : mutta tämä dissosiointi on paljon heikompi kuin yhtälön (I) mukainen.

•\\ 20

On havaittu, että liuotettuna vesipitoisen massan vesipitoiseen kuljetusaineeseen, ;\j hiilidioksidi saa aikaan riittävästi bikarbonaattia selluloosakuitujen selluloosan ja • « alkyyliketeenidimeerien välisen reaktion katalysoimiseksi.

• * · 25 Muu alkaalinen materiaali, joka on läsnä vesipitoisessa kuljetusaineessa, reagoi j liuenneen hiilidioksidin kanssa, esimerkiksi kalsiumkarbonaatti reagoi hiilidioksidin : kanssa kalsiumbikarbonaatin muodostamiseksi tai kaustinen sooda reagoi hiilidioksidin :" ”: kanssa natriumbikarbonaatin muodostamiseksi, joka vesiliuoksessa dissosioituu haluttujen ·:··· katalyyttisten bikarbonaatti-ionien muodostamiseksi.

30 • · · 3 114650

Siten osa kalsiumkarbonaatista, joka on lisätty täyteaineena, reagoi ruiskutetun hiilidok-sidin kanssa katalyyttisten bikarbonaatti-ioninen muodostamiseksi. Tämä tapahtuu pH-arvoon noin 8,6 asti. Alemmassa pH:ssa hiilidioksidin lisäys johtaa liukenemiseen ja ionisoitumiseen bikarbonaatti-ioniksi ja lisäksi pH:ta alentaen.

5

Sopivasti hiilidioksidi ruiskutetaan hiilidioksidi-kaasun diffuusiolla vesipitoiseen kuljetus-aineeseen, kuten pieninä kaasukuplina.

Hiilidioksidikaasu voidaan lisätä sulpunvalmistussäiliöön tai nestevirtaan, joka tulee 10 sulpunvalmistussäiliöön, esimerkiksi säiliöön menevään kierrätysvirtaan.

Sopivasti hiilidioksidi ruiskutetaan vesipitoiseen kuljetusaineeseen turbulenssisekoi-tusolosuhteissa hiilidoksidin liuottamiseksi vesipitoiseen kuljetusaineeseen.

15 Keksintöä kuvataan erityisissä ja edullisissa suoritusmuodoissa viittaamalla oheen liitettyihin kuvioihin, joissa: kuvio 1 kuvaa kaaviollisesti perinteistä kiertovesijäijestelmää paperinvalmistuksessa; • · · 20 kuvio 2 kuvaa kaaviollisesti diffuusio-jäijestelmää hiilidioksidin ruiskuttamiseksi • | · vesipitoisen massan vesipitoiseen kuljetusaineeseen; kuvio 3 kuvaa kaaviollisesti suljettua kiertovesijäijestelmää.

• · · 25 Vielä viitaten kuvioon 1, kiertovesijäijestelmään 10 sisältyy selluloosatehdas 12, • *,·’ sulppusäiliö 14, syöttösäiliö 16, paperinmuodostusviira 18 ja kalanteritelat 20 paperin • ♦ · V tuottamiseksi.

• · ·:·*: Jäijestelmään 10 kuuluu lisäksi viira-amme 22 (= viirakuoppa), sulkuamme 24 ja .···. 30 kiertovedenallas 26.

• · t 4 114650

Lisäksi järjestelmään 10 kuuluu kuidun talteenottoyksikkö 28 ja vakuumijärjestelmä 30, joka liittyy kalanteriteloihin 20.

Kuituvapaa poistolinja 32 on yhteydessä vakuumijärjestelmään 30 ja kalanteritelojen 20 5 alavirtapäähän; ja matalakuitupitoinen ulosmenolinja 34 on yhteydessä kuidun talteenot-toyksikköön 28 ja kalanteritelojen 20 ylävirtapäähän.

Puristin 36 on kytketty selluloosatehtaan 12 ja sulppusäiliön 14 väliin ja massan laimennuslinja 38 on yhteydessä puristimeen 36 ja selluloosatehtaaseen 12.

10

Lopuksi järjestelmään 10 kuuluu tuoreen veden linja 40, talteenotetun kuidun linja 42, suihkuvesilinja 44 ja sulkuvesilinja 46.

Järjestelmä 10 on perinteinen kiertovesijärjestelmä, jonka erityispiirteet ja käytön alan 15 ammattihenkilöt tuntevat, eikä se ole tämän keksinnön kohteena.

Yleensä paperin vesipitoisen massan muodostaminen muodostetaan sulppusäiliössä 14 käyttämällä selluloosatehtaan 12 massaa. Massa puristetaan puristimessa 36 ja vettä • puristimesta jälleenkierrätetään linjaa 38 pitkin selluloosatehtaaseen 12.

20

Valmistettu vesipitoinen massa syötetään sulppusäiliöstä 14 syöttösäiliöön 16 ja sieltä : paperinmuodostusviiraan 18, jolla kuitumatto muodostetaan, joka syötetään kalanterite- ;1 loihin 20 paperin muodostamiseksi.

25 Vettä paperinmuodostusviirasta syötetään sulkuammeeseen 24 ja kuidun talteenottoyk-sikköön 28. Veden osuus sulkuammeessa 24 syötetään viira-ammeeseen 22 ja sieltä kierrätetään takaisin syöttösäiliöön 16. Veden lisämäärä sulkuammeessa 24 syötetään ' ; 1' kiertovesiammeeseen 26 ja sieltä kierrätetään takaisin sulppusäiliöön 14.

30 Vielä eräs osa vettä viira-ammeessa 22, joka sisältää asettuneita kuituja, syötetään ' ‘ kuiduntalteenottoyksikköön 28 yhdessä kuitua sisältävän ulosvirran kanssa paperin 5 114650 muodostusviiran 18 ylävirtapäästä ja yksiköstä 28 talteenotettu kuidut syötetään takaisin syöttösäiliöön 16 ja matalakuitupitoinen ulosvirtaus poistetaan linjan 34 kautta.

Jäännösvettä ja kosteutta poistetaan paperista kalanteriteloilla 20 vakuumijärjestelmällä 5 30 ja kuituvapaa ulosvirtaus poistetaan linjan 32 kautta.

Tuoretta vettä kohtaamaan järjestelmän 10 tarpeita syötetään linjaa 40 pitkin, yhdessä linjan (40) syöttöjen kanssa sulkuvesilinjan 46 läpi sulppusäiliöön 14 ja suihkuvesilinjan 44 läpi paperinmuodostusviiraan 18 paperinmuodostusviiran 18 ylävirtapäässä.

10

Kuten on esitetty kuviossa I, tuorevesilinja 40 myös syöttää syöttösäiliötä 16 ja kalanteri-telojen 20 väli- ja alavirtapäitä.

Yhä viitaten kuvioon 3, suljettu kiertovesijärjestelmä 70 sisältää elementtejä, jotka ovat 15 yhteisiä kuvion 1 mukaisen perinteisen kiertovesijärjestelmän 10 kanssa.

Tämän takia samoja lukuja käytetään kuviossa 3 samoista komponenteista, jotka vastaavat kuvion 1 mukaisia komponentteja.

20 Järjestelmä 70 eroaa järjestelmästä 10 siinä, että suihkuvesilinja 80 syöttää sulppusäiliötä :* 14 ja sulkuvesilinja 82 syöttää paperinmuodostusviiraa 18. Lisäksi korkea kuitupitoinen i ulosmenolinja 84 poistaa korkean kuitupitoisen ulosvirtauksen kiertovesiammeesta 26, ·' vakuumijärjestelmästä 30 ja kalanteritelojen 20 ylä- ja alavirtapäistä. Järjestelmään 70 * ’ ei sisälly kuiduntalteenottoyksikköä 28.

25

Vielä viitaten kuvioon 2, siinä on esitetty kaaviollisesti hiilidioksidin liuotusjärjestelmä kuvion 1 mukaisen järjestelmän 10 vesimassaan tai kuvion 3 mukaiseen järjestelmään :i:; 70- * ' · 30 Kuvioiden 1 ja 3 sulppusäiliö 14 on esitetty kuviossa 2.

* 1 6 114650

Kuten on esitetty kuviossa 2, pumppu 50 syöttää massaa selluloosatehtaasta 12 (ei esitetty) virtaavana virtauksena syöttölinjaa 52 pitkin sulppusäiliöön 14.

Syöttölinjaan 52 kuuluu diffuusori 54 ja paineen säätöventtiili 56.

5 Säätöelin 58, pH-mittari 60 ja pH-ilmaisimet 62 on liitetty sulppusäiliöön 14.

Hiilidioksidin syöttösäiliö 64 on yhteydessä linjan 68 kautta diffuusoriin 54 ja linjaan 68 on sijoitettu säätöventtiili 66.

10 Käytössä massaa pumpataan virtaavana virtauksena linjaa 52 pitkiin pumpulla 50 sulppusäiliöön 14.

pH asetetaan sulppusäiliössä 14 pH-mittarilla 60 pH-ilmaisimien 62 kautta. Säätöelin 15 58 säätää pH-mittaria 60 ja valvoo säätöventtiilejä 68 hiilidioksidikaasun syöttöä varten syöttösäiliöstä 64 diffuusoriin 54 riippuen pH:sta sulppusäiliössä 14.

Siten hiilidioksidia lisätään virtaavaan massavirtaukseen ja annetaan liueta siihen : samalla, kun pH pidetään halutulla ei-happamalla alueella, joka tyypillisesti on 7-9.

20 1 · • j. Kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa, diffuusori 54 on pumpun 50 alavirrassa ja vesipitoinen massa syöttölinjassa 52 pumpataan pumpulla 50 virtaavana virtauksena, j'·’: jonka nopeus riittää tuottamaan vesimassan ja diffuusoriin 54 ruiskutetun hiilidioksidin s* turbulenssisekoituksen tai sekoittamisen. Syöttölinjan 52 pituus on sellainen, että 25 sekoittavissa turbulenssiolosuhteissa, linjassa 52 olevan viilaavan fluidin hydraulinen I Ψ · : V viipymäaika on ainakin 30 sekuntia. Tällä tavalla saadaan virtaukseen hiilidioksidin \ * * sopiva liuotus.

» · » * »

Kun käytetään kalsiumkarbonaattia täyteaineena, tämä voidaan sopivasti lisätä .·*·. 30 selluloosatehtaassa niin, että se muodostaa osan pumpun 50 pumppaamasta massaliet-teestä linjaa 52 pitkin ja tällä tavalla hiilidioksidi saattaa reagoida kalsiumkarbonaatin 7 114650 kanssa kalsiumbikarbonaatin ja siten bikarbonaatti-ionien tuottamiseksi. Vaihtoehtoisesti kalsiumkarbonaattia voidaan lisätä sen jälkeisessä vaiheessa, esimerkiksi sulppusäiliön 14 alavirrassa ja siinä tapauksessa bikarbonaatteja muodostuu syöttölinjaan 52 liuenneen hiilidioksidin dissosioinnista vesimassan vesipitoiseen kuljetusaineeseen.

5

Alkyyliketeenidimeeriliima-aine voidaan viedä selluloosatehtaaseen niin, että se turbulenssin vaikutusta sekoittuu selluloosamassan kanssa bikarbonaatti-ionien läsnäollessa syöttölinjassa 52 tai se voidaan viedä vesimassaan sen jälkeisessä vaiheessa, kuten esimerkiksi syöttösäiliössä 16.

10 ' # * « * · « * * » ·

I i I I

‘ · t » ♦ · * ♦ » * t # * · I « t k M* ♦ » * I t » I · *

I ♦ I

* »

t * I

* I » » * · ! * * # * *- * * f * « i » · · I * * • ·

Claims (5)

114650

1. Menetelmä paperin liimaamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä: 5 muodostetaan vesipitoinen massa paperin muodostavista selluloosakuiduista ja vesipitoisesta kuljetusaineesta, saatetaan mainitussa vesipitoisessa massassa olevat kuidut kosketukseen alkyyliketeenidimeeriliimausaineen kanssa ei-happamassa pH:ssa, ja 10 liuotetaan hiilidioksidikaasua vesipitoiseen kuljetusaineeseen bikarbonaatti-ionien katalyyttisen määrän aikaansaamiseksi alkyyliketeenidimeerilii-mausaineen ja kuitujen selluloosan välistä reaktiota varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun hiilidioksidin annetaan dissosioida mainittuun vesipitoiseen kuljetusaineeseen mainittujen bikarbonaatti-ionien muodostamiseksi.

‘ 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu 0 · V. 20 vesipitoinen kuljetusaine sisältää kalsiumkarbonaattia ja mainitun hiilidioksidin annetaan ’ | · reagoida mainitun kalsiumkarbonaatin kanssa mainittujen bikarbonaatti-ionien muodosta- «II· miseksi. f I r » · · « * t « * 4

» : 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 hiilidioksidi liukenee vesipitoiseen kuljetusaineeseen sekoittavissa turbulenssiolosuhteis- ( · · i t · : .* sa. > · · < t · • · .'i

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 0 hiilidioksidia viedään vesimassan virtaukseen, mainitun virtauksen nestenopeus on j ". 30 riittävä aikaansaamaan turbulenttisen sekoituksen ja hiilidioksidin hydraulinen viipymä- il· ;' *. · aika virtauksessa on ainakin 30 sekuntia. * · 114650