FI121311B - Menetelmä paperin- ja kartonginvalmistukseen soveltuvan mekaanisen massan valmistamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä paperin- ja kartonginvalmistukseen soveltuvan mekaanisen massan valmistamiseksi 5 Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää paperin-ja kartonginvalmistukseen sopivan mekaanisen massan valmistamiseksi.

Tällaisen menetelmän mukaan massa fibrilloidaan sinänsä tunnetuilla menetelmillä ja saatu massa valkaistaan aikalisissä olosuhteissa.

10

Puupölleistä valmistetun mekaanisen massan, tarkemmin sanottuna hiokkeen, käyttäminen oli ensimmäinen tapa tuottaa puusta paperia. Hioketta valmistettiin puuhiomossa. Sen teollinen valmistus oli Saksassa alkanut mahdollisesti jo vuonna 1844. Hiokkeen rinnalle nousi myöhemmin kahden pyörivän terästön välissä tapahtuva kuidutus, kun taas hioke 15 tehtiin alkuaan hiomakivellä.

Näihin päiviin asti on käytetty molempia menetelmiä, mutta perinteistä mekaanista massanvalmistusta on modifioitu liittämällä siihen paineen käyttö, jotta saataisiin talteen ainakin osa massanjauhatus- tai hiomisenergiasta hyödyllisen korkeassa lämpötilassa.

20 Paineistus on samalla vähentänyt mekaanisen energian kulutusta, koska kuitu irtoaa puusta paremmin korkeassa lämpötilassa.

Paperinvalmistukseen käytettäviä mekaanisia massoja valkaistaan. Alun perin valkaisuun käytettiin klooriyhdisteitä sekä rikkiyhdisteitä. Myöhemmin opittiin valkaisemaan mm.

25 vetyperoksidilla ja orgaanisilla peroksihapoilla kuten peroksimuurahaishapolla ja peroksi-etikkahapolla, kuten esim. US-patenttijulkaisussa 4.793.898 on esitetty.

FI-patentin 68685 mukaan mekaaninen massa voidaan valkaista käyttämällä 0,2 - 3,0 % vetyperoksidia ensimmäisessä vaiheessa ja 0,1 - 5,0 % orgaanista perhappoa toisessa 30 vaiheessa. Prosenttimäärät on laskettu käsittelyyn tulevan puuaineksen kuivapainosta.

US-patenttijulkaisussa 4.793.898 on esitetty, että massaa voidaan valkaista peroksidilla yhdessä etikkahapon tai muurahaishapon kanssa, jolloin tyypillisesti peroksidia käytetään 2 20 % lastujen kuivapainosta. Tällöin päästään kappanumeroon 20 koivumassaa valkaistaessa.

Valkaisuun käytettävän peroksidin hajoaminen itsestään voidaan tunnetusti estää 5 sekoittamalla pieni määrä, tyypillisesti Mg-suoloja tai DTPA:ta (dietyleenitriamiini-pentaetikkahappoa) valkaisuliuoksen joukkoon.

US-patenttijulkaisussa 5.039.377 on kuvattu peroksidivalkaisuun perustuva menetelmä, jossa käytetään vesilasia yhdessä alkalimetallikarbonaatin tai -bikarbonaatin kanssa.

10 Vesilasia käytetään liukenemattomana ja se voidaan korvata muilla silikaattipitoisilla ioninvaihto-kapasiteetin omaavilla yhdisteillä, kuten synteettisillä zeoliiteillä. Silikaattimateriaalien tarkoituksena on tässäkin tapauksessa estää raskasmetallien aiheuttama peroksidin ennenaikainen hajoaminen.

15 US-patenttijulkaisussa 6.743.332 on selostettu, miten useampivaiheisessa TMP- prosessissa valkaistaan massaa vetyperoksidin ja Mg(OH)2:n sekäNa2C03:n liuoksella ja pidetään kuitususpensiota tässä liuoksessa toisen jauhatus vaiheen jälkeen 185-160 °C:n lämpötilassa 2-180 min. Peroksidia ehdotetaan käytettäväksi 5-100 kg/tonni kuivaa massaa.

20 US-patenttijulkaisussa 4.731.160 on vielä ehdotettu massan valkaisemista peroksidilla, niin että kuidutuksen jälkeen massa fraktioidaan kahteen fraktioon, jotka koostuvat hienojakeesta ja vastaavasti pääjakeesta. Hienojae valkaistaan erikseen, koska se pääjakeen käsittelyssä tekee sen suotautuvuuden heikoksi ja sitä jaetta ei voida huonon suotautu-25 vuuden johdosta valkaista normaalilla suodatusvalkaisulia (syijäytysvalkaisulla). Hienojae valkaistaan patenttijulkaisun kuvion 1 mukaisella menetelmällä, jossa peroksidiliuos johdetaan viimeisen vaiheen jälkeiseen suodosveteen, joka palautetaan ensimmäisen vaiheen puristuksen jälkeiseen massaan. Valkaisureaktiot tapahtuvat pääasiassa tavanomaisessa valkaisutomissa.

30

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyviä epäkohtia ja saada aikaan uudenlainen, teollisesti käyttökelpoinen menetelmä kuituratojen, kuten kartongin ja etenkin paperin, valmistamiseen käytettävän mekaanisen massan käsittelemiseksi ja valkaisemiseksi.

3

Keksintömme mukaan on kokonaan ajateltuja käytännössä tehdasmittakaavaisesti toteutettu koko menetelmä uudella tavalla. Esillä olevassa menetelmässä valkaisu kohdistetaan etenkin massan lajittelussa erotettuun rejektijakeeseen. Tämän massafraktion kuidut ovat tyypillisesti karkeita eli niiden taipuisuus on pieni ja ne ovat huonosti 5 fibrilloituneita. Tällaisesta massajakeesta valmistetun laboratorioarkin tiheys on pieni, lujuus on tyypillisesti pieni, vähäisen hienoainemäärän takia sen opasiteetti on pieni ja pinnan karkeus taas suuri.

Keksinnön mukaan fibrilloinnin jälkeen saatava massa seulotaan rejektin erottamiseksi 10 akseptista, jolloin rejektinä erotetaan korkeintaan noin 60 % koko massasta. Tämän jälkeen rejekti valkaistaan akseptista erillään, ja valkaistu rejekti sekoitetaan akseptiin.

Menetelmä sopii mekaanisten tai kemimekaanisten massojen valmistukseen, erityisesti CTMP-massan valmistukseen ja etenkin lehtipuumassoille tai massoille, jotka sisältävät 15 lehtipuusta peräisin olevia kuituja.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ratkaisulle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

20 Menetelmän mukaan saadaan etuja massan valkaisussa ja erityisesti lujuuden kasvussa ja lisäksi samalla säästetään merkittävästi jauhatusenergiaa. Lujuuden kasvu ja jauhatus-energian vähenemistä nähdään sekä rejektijauhatuksessa että valmiin mekaanisen massan jälkijauhatuksessa. Erityisen yllättävää on tämä edullinen lujuuden kasvu jälkijauhatuk-sessa.

25

Kiqallisuudcssa on osoitettu, että alkaleilla voidaan vaikuttaa lujuuden kasvuun ja energian kulutukseen rejektien valkaisussa. Viittaamme näiltä osin Strunk, W. et al:n artikkeleihin High-Alkalinity Peroxide Treatment of Groundwood Screen Rejects, ABTCP Congr. Annual Celulose Papel 22nd (Sao Paulo), 511-533, Treating Groundwood Screen Rejects 30 with Alkaline Peroxide Ups Pulp Value, Pulp Paper 63, no. 11: 99-105, 1989 sekä High-Strength Softwood Rejects by Bleaching with Peroxide before Refining, Tappi Ann. Mtg. (Atlanta) Proc.: 49-61, 1988.

4

Tunnetuissa ratkaisuissa on kuitenkin käytetty suuria alkaliannoksia. Esillä olevassa keksinnössä on yllättäen havaittu, että pienilläkin alkaliannostuksilla saadaan energian säästöä ja siten erityisen kiinnostavasti yllä mainittu jälkijauhatusetu.

5 Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen avulla oheiseen piirustukseen viitaten. Kuviossa on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän (eli rejektinkäsittelyn) yksinkertaistettu prosessikaavio.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä puuraaka-aine fibrilloidaan sinänsä tunnetuilla 10 mekaanisilla tai kemimekaanisilla menetelmillä paperin tai kartongin raaka-aineeksi.

Puuraaka-aineena voidaan käyttää lastuja, haketta tai puuta (pöllejä). Saatu fibrilloitu massa valkaistaan aikalisissä olosuhteissa. Fibrilloinnista saatava massa johdetaan kuitenkin ensin lajitteluun, jossa se jaetaan ainakin kahteen osaan, nimittäin akseptiksi, joka viedään eteenpäin valkaisuun, ja rejektiksi, jolle suoritetaan keksinnön mukainen 15 käsittely. Rejektinä erotetaan korkeintaan noin 60 %, edullisesti korkeintaan noin 40 %, koko massasta. Rejektiä otetaan tyypillisesti kuitenkin vähintään noin 10 %. Rejekti valkaistaan akseptista erillään, ja valkaistu rejekti sekoitetaan tämä jälkeen akseptiin.

Huomautettakoon, että vaikka seuraavassa selityksessä puhutaan monin paikoin pelkästään 20 haavasta kemimekaanisen massan lähtöaineena, keksintöä voidaan kuitenkin yhtälailla soveltaa muille Populus-suvun puulajeille. Yleisesti keksinnössä käytettäviksi soveltuvat mm. seuraavat puulajit: P. tremula, P. tremuloides, P balsamea, P. balsamifera, P. trichocarpa, P. heterophylla, P. deltoides ja P. grandidentata. Haapaa (maatiaishaapa, P. tremula; nk. kanadalainen haapa P. tremuloides), erilaisista kantahaavoista risteytettyjä 25 haapalajeja ns. hybridihaapoja (esim. P. tremula x tremuloides, P. tremula x tremula, P. deltoides x trichocarpa, P. trichocarpa x deltoides, P. deltoides x nigra, P. maximowiczii x trichocarpa) ja muita geeniteknisesti tuotettuja lajeja sekä poppelia pidetään erityisen edullisina. Niistä saadaan tuotetuksi kemimekaanista massaa, jolla on riittävän hyvät kuituominaisuudet ja optiset ominaisuudet esillä olevassa keksinnössä käytettäväksi.

30

Edullisesti käytetään sopivan kuitujakauman omaavaa kemimekaanista massaa, jonka kuiduista ainakin 30 %, sopivimmin ainakin 50 % ja edullisesti ainakin 70 % on peräisin haavasta, hybridihaavasta tai poppelista. Erityisen edullisen sovellutusmuodon mukaan keksinnössä käytetään haapaCTMP-massaa, jonka kuiduista ainakin 20 paino-% sisältyy 5 kuitukokofraktioon < 200 mesh. Sopivimmin käytetään haapaCTMP-massaa, jonka kuiduista 20 - 40 paino-%, edullisesti noin 25 - 35 paino-%, sisältyy kuitukokofraktioon 28/48 mesh ja 20 - 40 paino-%, edullisesti noin 25 - 35 paino-%, kuitukokofraktioon < 200 mesh.

5

Merkinnällä 28/48 mesh tarkoitetaan tällöin fraktiota, joka läpäisee viiran, jonka lankatiheys on 28 lankaa tuumalle (mesh) mutta joka jää viiralle 48 mesh. Tällainen fraktio sisältää kuituja, jotka saavat aikaan sopivan huikin ja jäykkyyden paperikerrokselle. Kuitukokofraktio, joka läpäisee kaikkein tiheimmän viiran (< 200 mesh), saa puolestaan 10 aikaan hyvän pinnan sileyden. Kyseessä olevaa massaa voidaan valmistaa sinänsä tunnetulla tavalla kemimekaanisella prosessilla, jossa on useita jauhatus vaiheita, esimerkiksi 2 vaihetta ja sen jälkeen rejektilajittelu ja rejektin jauhatus. Kuitukokojakauma säädetään näiden vaiheiden yhteisvaikutuksena halutun mukaiseksi.

15 Edellinen kuitukokoj akautumia koskeva kuvaus pätee tyypillisesti paperin valmistuksessa käytettäville massoille silloin, kun paperin neliömassa on alle 150 g/m2 ja edullisesti alle 100 g/m2. Suuremman neliömassan papereille ja kartongeille kuitukokojakaumat ovat edullisesti toisenlaiset.

20 Kemimekaanisella massanvalmistuksella tarkoitetaan tässä keksinnössä prosessia, johon sisältyy sekä kemiallinen että mekaaninen kuidutusvaihe. Kemimekaanisia prosesseja ovat CMP- ja CTMP-prosessit, joista CMP-prosessissa puuraaka-aine hierretään normaalipaineessa, kun taas CTMP-prosessissa valmistetaan painehierre. CMP-prosessin saanto on yleensä CTMP-prosessia pienempi (alle 90 %), mikä johtuu siitä, että sen 25 kemikaaliannostus on suurempi. Molemmissa tapauksissa puun kemikaalikäsittely tapahtuu perinteisesti natriumsulfiitilla (sulfonointikäsittely), jolloin lehtipuuta voidaan myös käsitellä natriumhydroksidilla. Tyypillinen kemikaaliannostus on tällöin CTMP-prosessissa noin 0 - 4 % natriumsulfiittia ja 0,1-7 % natriumhydroksidia ja lämpötila noin 60 - 120 °C. CMP-prosessissa kemikaaliannostus on 10 - 15 % natriumsulfiittia ja/tai 30 4 - 8 % natriumhydroksidia (annostukset laskettu kuivasta puusta) ja lämpötila 130-160 ja vastaavasti 50 - 100 °C.

Kemimekaanisessa prosessissa hake voidaan impregnoida myös alkalisella peroksidi-liuoksella (APMP-prosessi). Peroksidin annostus on yleensä 0,1 - 10 % (kuivan massan 6 painosta), tyypillisesti noin 0,5 - 5 %. Alkalia, kuten natriumhydroksidia, syötetään saman verran, eli noin 0,1-10 paino-%.

CTMP-prosessin raaka-aine voi koostua pelkästään haavasta tai muusta poppeli-suvun 5 puuaineksesta, mutta siihen voidaan myös sisällyttää muita puulajeja, kuten lehtipuuta, esimerkiksi koivua, eukalyptusta ja mixed tropical hardwoodia, tai havupuuta, kuten kuusta tai mäntyä. Erään sovelluksen mukaisesti käytetään kemimekaanista massaa, joka sisältää ainakin 5 % havupuukuituja. Keksinnössä voidaan esim. käyttää kemimekaanista massaa, joka sisältää 70 - 100 % haapakuituja ja 0 - 30 % havupuukuituja. Nämä voivat 10 olla peräisin yhdestä tai useammasta havupuulajista.

Havupuukuiduilla, etenkin kuusikuiduilla, voidaan massan huikkia, lujuusominaisuuksia ja jäykkyyttä kasvattaa. Tosin on myös mahdollista CTMP-prosessin prosessiparametrejä säätämällä vaikuttaa puhtaasti haavasta tai sentapaisesta lähtöaineesta koostuvan massan 15 huikkiin ja jäykkyyteen.

Mekaanisia kuidutus- eli fibrillointimenetelmiä ovat perinteiset hioke-ja hierremenetelmät (GW ja TMP) sekä niiden modifikaatit.

20 Rejektin käsittelyssä voidaan edetä joko siten, että ensin rejekti valkaistaan ja sitten jauhetaan ennen kuin se sekoitetaan massan pääosan muodostavaan akseptiin tai sitten se jauhetaan ennen valkaisua. Edullisesti jauhatus suoritetaan valkaisun jälkeen, jolloin tehokkaasti säästetään jauhatukseen tarvittavaa energiaa. Molemmissa tapauksissa rejektinä erotetaan fibrilloinnin ja seulonnan jälkeen noin 20 - 60 %, edullisesti 20 - 40 %, 25 massasta.

Sekä rejektin että yhdistetyn akseptin+rejektin valkaisussa valkaisukemikaaleina käytetään peroksidia tai perhappoyhdisteistä. Viimeksi mainituista voidaan erityisesti mainita alemmat peroksialkaanihapot, etenkin permuurahaishappo, peretikkahappo ja 30 perpropionihappo, sekä permonorikkihappo (Caron happo) ja näiden seokset.

Peretikkahappo, joka on erityisen sopiva peroksialkaanihappo, valmistetaan saattamalla etikkahappo reagoimaan vetyperoksidin kanssa moolisuhteella 1:1-1:2 käyttämällä pientä rikkihappomäärää katalyyttinä. Peretikkahappoa käytetään joko sellaisenaan tai 7 tasapainotuotteena tai tislattuna. Tyypilliset olosuhteet peretikkahappokäsittelylle ovat annos: 2-40 kg/BDt, pH 3 - 8, lämpötila 50 - 90 °C ja reaktioaika 30 min - 6 tuntia. Tarvittaessa pcrhappovaiheeseen voidaan sisällyttää lisäaineita, kuten magnesiumsulfaattia ja/tai keltointiainetta, kuten EDTA:ta or DTPA:ta, jonka määrä on noin 0,5 - 3 kg/BDt.

5 Erityisen edullisesti peretikkahappokäsittelyn olosuhteet ovat: pH 4,5 - 7, reaktioaika 30 -180 min ja 50 - 80 °C:n lämpötila.

Peroksidivalkaisu suoritetaan puolestaan vetyperoksidilla tai natriumperoksidilla. Valkaisuliuokseen lisätään tavallisesti natriumsilikaattia ja magnesiumsulfaattia peroksidin 10 stabiloimiseksi. Valkaisu suoritetaan aikalisissä olosuhteissa ja pH-arvo on tavallisesti noin 9-12 valkaisun alkuvaiheessa. Peroksidiannos on tyypillisesti noin 0,5 - 10 %, ja jo 1-3 %:n annoksella saadaan hyviä valkaisutuloksia. Massan sakeus on noin 5 - 40 % ja valkaisun viipymäaika, lämpötilan ja sakeuden mukaan on noin 0,1-20 h, tyypillisesti noin 0,5 - 4 tuntia 5-40 %:n sakeudessa. Peroksidivalkaisulla voidaan parantaa massan 15 ISO-vaaleutta noin 15-20 %-yksikköä.

Erikseen valkaistu rejekti jälkijauhetaan ennen sen sekoittamista akseptin joukkoon. Rejektin jauhatukseen käytetään, ominaisenergiana ilmaisuna, 15 - 30 % päälinjan jauhatusenergiasta.

20 Päämassa, eli aksepti, ja rejekti yhdistetään erilliskäsittelyjen jälkeen ja ne yhdessä tyypillisesti valkaistaan ja pestään. Yhdistetty massa valkaistaan haluttuun loppu-vaaleuteen, kuten edellä on selostettu, peroksidilla tai peroksihapoilla. Varsinkin CTMP-prosessissa massa voidaan vielä kuivata j a puristaa paaleiksi ennen toimittamista paperi-25 tai kartonkitehtaalle. Rejektivalkaisussa aikaansaatujen yllättävien muutosten saamiseksi esille erityisen edullisella tavalla yhdistetylle massalle (aksepti+rejekti) suoritetaan ns. jälkijauhatus, jossa käytetään energiaa 10-1000 kWh/t, edullisesti 10-400 kWh/t. Periaatteessa tämä jälkijauhatus voi tapahtua missä vaiheessa hyvänsä akseptin ja rejektin yhdistämisen jälkeen ja se voidaan tehdä joko korkeasakeus että matalasakeustekniikalla 30 mutta tyypillisin sovellusmuoto on nykyisin matalasakeusjauhatus. Jälkijauhatus, kuten mainittu matalasakeusjauhatus, suoritetaan sopivimmin ennen massan annostelua paperi-tai kartonkikoneelle.

8

Yhdistetty massa valkaistaan haluttuun loppuvaaleuteen, kuten edellä on selostettu, peroksidilla tai peroksihapolla.

Edellä esitetyn pohjalta prosessia selostetaan seuraavassa esimerkissä prosessikaavioon 5 viitaten. Prosessin päävaiheita ovat hakkeen käsittely, imeytys, jauhatus, lajittelu, rejektin käsittely, valkaisuja pesu.

Prosessikaaviossa viitenumeroilla 1-12 viitataan seuraaviin prosessivaiheisiin ja säiliöihin: 10 1. Jauhatus 2. Latenssinpoistosäiliöt 3. Primääri vaiheen lajittelu 4. Sekundäärivaiheen lajittelu 5. Rejektisäiliöt 15 6. Rejektin sakeutus 7. Rejektin puristus 8. Rejektin valkaisu 9. Rejektin jauhatus 10. Jauhetun rejektin säiliö 20 11. Rejektin lajittelu 12. Pyörrepuhdistus A. Hakkeen käsittely 25 Kemimekaanisen massanvalmistuksen (BCTMP:n) raaka-aineena käytetään haapapuuta sekä joillakin lajeilla myös kuusta. Kuusihake toimitetaan tehtaalle valmiina hakkeena. Haapa kuoritaan kuivakuorinta- menetelmällä kuorimolla. Kuoritut pöllit haketetaan ja hake seulotaan. Hake varastoidaan neljässä katetussa hakkeen varastosiiloissa.

30 Hake lämmitetään hakesiilossa ensin, minkä jälkeen siitä pestään kiertovedellä pois kivet, hiekka ja muut epäpuhtaudet. Pesuvesi erotetaan hakkeesta vedenerotusruuvissa.

9 B. Imeytys

Pesty hake kuumennetaan höyryllä paineellisessa syöttöruuvissa. Tämän jälkeen haketta puristetaan voimakkaasti ja sitten paisutetaan kemikaalien imeytymisen tehostamiseksi.

5 C. Jauhatus

Imeytetty hake johdetaan yksi- tai kaksivaiheiseen paineelliseen jauhatukseen. Jauhatuksesta massa johdetaan latenssinpoistosäiliöihin.

10 D. Lajittelu

Mekaanisen kuidutuksen jälkeen massa sisältää vielä epätäydellisesti kuiduttuneita fragmentteja sekä tikkuja. Ne erotetaan massasta monivaiheisessa lajitteluprosessissa ja 15 j ohdetaan tämän j älkeen rej ektinkäsittelyyn.

E. Rejektinkäsittely

Rejektinkäsittelyä on kuvattu kuviossa 1. Imeytetty hake johdetaan jauhatukseen 1, minkä 20 jälkeen massa pumpataan latenssin-poistoon 2. Tämän jälkeen massa pumpataan sakeudessa 1,4-1,8 % primäärivaiheen (P-vaihe) lajitteluun 3, josta akseptivirta pumpataan kiekkosuotimelle. P-vaiheen 3 rejekti pumpataan aina ajettavan puulajin mukaan joko sekundäärivaiheen (S-vaihe) lajitteluun 4 tai rejektisäiliöihin 5. P-vaiheen volumetrinen rejektisuhde määräytyy ajettavan lajin ja prosessin tilan mukaan ollen välillä 25 - 40 %. S-25 vaiheen lajittelun aksepti syötetään kiekkosuotimelle menevään massavirtaan ja S-vaiheen lajittelun 4 rejekti pumpataan rejektisäiliöihin 5. S-vaiheessa volumetrinen rejektisuhde vaihtelee prosessin tilan mukaan välillä 47 - 57 %.

Rejektisäiliöltä massaa pumpataan rejektin sakeutukseen 6, joka voidaan suorittaa esim.

30 kaarisihdeillä, massan sakeuttamiseksi. Ennen rejektin valkaisua massaa pestään ja siitä poistetaan vettä rejektipuristimillä 7. Rejektipuristimilta HC-sakeuksinen 28 - 38 % massa johdetaan kemikaalimikserin kautta rejektinvalkaisutomiin 8. Kemikaalimikserissä lisätään valkaisukemikaalit, alkali j a peroksidi j a/tai peryhdisteet.

10

Valkaisun jälkeen massaa jauhetaan rejektin jauhatuksessa 9. Rejektijauhatuksesta 9 massa johdetaan jauhetun rejektinsäiliöön 10, josta massa pumpataan rejektin lajitteluun 11. Rejektilajittelun aksepti johdetaan P-vaiheen lajittelun 3 akseptin kanssa samaan virtaan ja rejekti syötetään pyörrepuhdistukseen 12. Rejektilajittimilla volumetrinen rejektisuhde on 5 20-35 % ajettavan lajin mukaan. Pyörrepuhdistuksen 12 aksepti pumpataan rejekti- säiliöihin 5, josta se kiertää uudelleen koko rejektinkäsittelyn. Pyörrepuhdistuksen 12 rejekti johdetaan ulos prosessista. Rejektilajittelun rejekti (30 - 60 % massavirrasta) kierrätetään takaisin rejektisäiliöihin 5, josta se kiertää uudelleen koko rejektinkäsittelyyn.

10 F. Valkaisuja pesut

Massa pestään laimentamalla sitä puhtaammalla kiertovedellä ja puristamalla ruuvipuristimissa ns. ensimmäisessä pesuvaiheessa. Massaa valkaistaan vetyperoksidin avulla rejektin valkaisun lisäksi kaksivaiheisessa valkaisussa. Ensimmäinen valkaisu 15 tapahtuu n. 12 % sakeudessa (MC-valkaisu) ja toinen n. 30 % sakeudessa (HC-valkaisu). Valkaisuvaiheiden välissä on ns. toinen pesuvaihe, joka tehdään kaksoisviirapuristimilla. Kemikaalien käyttö on optimoitu, sillä MC-valkaisuun ei normaalisti lisätä vetyperoksidia, vaan sinne kierrätetään toisen valkaisuvaiheen jäännösperoksidia sisältäviä pesuvesiä.

20 Valkaisua seuraa kolmivaiheinen pesuprosessi. Pesu perustuu vastavirtapesuun eli laimennusvesien kierrätykseen myöhemmistä pesuista. Neljännen pesuvaiheen jälkeen massa laimennetaan haihdutuksen puhtaalla lauhteella MC-sakeuteen ja johdetaan varastotomiin.

25 7. Massan kuivaus ja paalaus

Puristettu massa johdetaan varastotomista kahdelle hiutalekuivauslinjalle, jotka ovat kaksivaiheisia. Massa hiutaloidaan ja johdetaan kuumaan ilmavirtaan. Massa johdetaan puhaltimen kautta jäähdytyssykloonaan, josta kuivunut massa johdetaan paalin-30 muodostajille.

Noudattamalla edellä esitettyä prosessia saatiin seuraavassa esimerkissä esitettävät tulokset. Huomautettakoon, että puun ominaisuudet vaihtelevat vuodenajan ja hakkuupaikan sekä pohjois-etelä -akselin mukaan, kuten alan ammattihenkilölle on selvää.

11 Tästä syystä seuraavan taulukon luvut on otettava huomioon tältä kannalta, vaikka kaksi suurimittai sta koeaj oa yritetti inkin tehdä mahdollisimman lähellä toisiaan j a mahdollisimman samasta paikasta hakatuista puista.

5 aika 26.9.2004 19.10.2004

Massan valmistus:

Impregnointi

NaOH kg/adt 2 2 10

Hapetettua viherlipeää kg/adt 6 6 DTPA kg/adt 0.6 0.8 15 Jauhatus/ linja 1 SRE MWh/adt 1,59 1,66 linja 2 1,77 1,64

Seulonta DTPA latenssitomiin kg/adt 0,6 0,8 20 Volumetrinen rejekti % 35 38 (volumetrisellä suhteella 35 % rejekti-massasuhde on 40 - 45 % tulosakeuden ja syöttö virtauksen mukaan) 25

Keskisakeus valkaisu

NaOH kg/adt 1 1

Suursakeus valkaisu 30 H2O2 kg/adt 37 28

NaOH 19 12

MgS04 2,5 1 35 Rejektin käsittely: H2O2 kg/adt 0 12

NaOH 0 12

MgS04 0 0,03 40

Rejektin erillisjauhatus RJ 1 MWh/adt 0.64 0,29 RJ 2 - ” - 0,68 Ο39 45 Volumetrinen rejektimäärä 35 % 28 % rejektin lajittelussa

NaOH kok.määra kg/adt 27 32 12

Ominaisuudet massanvalmistuksen jälkeen testatusta arkista: *CSF ml 110 100 5 Bulkkicm3/g 2,00 1,86

Bentsen ml/min 435 254

Vetoindeksi Nm/g 31,2 38,3

Vetojäykkyys kNm/g 4,17 5,08 10 Vetoenergia indeksi TEAJ/g 0,31 0,43

Delaminointi energia =Scott liitos J/m2 177 188 15 ISO vaaleus % 83,2 81,5

Opasiteetti % 81,7 80,8

Ominaisuudet kun massaa on jälkijauhettu matalasakeusjauhimessa 60 kWh/adt 20 (jauhin on laboratoriomittakaavan Voith-Sulzer kartiojauhin) CFS ml 84 70

Bulkki CM3/g 1,84 1,72

Bentsen ml/min 246 106 25

Vetoindeksi Nm/g 37,0 46,2 TEAJ/g 0,41 0,56

Delaminointi energia J/m2 215 252 30 ISO Vaaleus % 82,9 81,4

Opasiteetti % 81,7 80,4 1 tarkoittaa, että muut tyypilliset ominaisuudet olivat riittävän lähellä toisiaan, ettei niitä tässä vertailussa kannata käsitellä.

35

Vertailusta nähdään, että sekä massanvalmistuksen että erityisesti jälkijauhatuksen Bentsen-sileys koearkeissa parani huomattavasti, samoin vetoindeksi ja delaminointi-energia. Kaiken kaikkiaan nähdään, miten keksinnön mukaisella menetelmällä käsitellyn massan ominaisuudet ovat hyvin yllättävällä tavalla edullisesti kehittyneet jälki-40 jauhatuksessa, kun vertailu on tehty jälkijauhatuksessa käytetyn energiankulutuksen mukaan. Samaan aikaan itse massan valmistuksessa rejektin jauhatusenergia putosi noin puoleen. Se jota tässä vertailussa ei voida esittää, mutta on ammattimiehelle selvää, että rejektin määrä voi luonnostaan vaihdella ja silloin sen ominaisuuksiin vaikuttaminen edellä 13 esitetyllä tavalla olennaisesti parantaa massan ja sitä kautta valmiin paperin laatua ja tasaa laatuvaihteluita.

Edellisessä esimerkissä käytettiin puuseosta, jossa oli 85 % haapaa ja 15 % kuusta.

5

Vastaava menettely sopii myös kuuselle, kun siitä tehdään hierrettä, hioketta tai kemi-hierrettä tai niiden paineistetussa muodossa suoritettuja käsittelyjä.

Claims (9)

1. Menetelmä mekaanisen tai kemimekaanisen massan valmistamiseksi paperin tai kartongin raaka-aineeksi, jonka menetelmän mukaan 5. massa fibrilloidaan sinänsä tunnetuilla menetelmillä lastuista, hakkeesta tai puusta ja - fibrilloitu massa valkaistaan aikalisissä olosuhteissa, tunnettu siitä yhdistelmästä, että - fibrilloinnin jälkeen seulotaan massa rejektin erottamiseksi akseptista, , 10. rejektinä erotetaan korkeintaan noin 60 % koko massasta, - rejekti valkaistaan ja jauhetaan halutussa järjestyksessä akseptista erillään, ja - valkaistu rejekti sekoitetaan tämä jälkeen akseptiin, jolloin aksepti ja rejekti yhdessä jälkijauhetaan energialla, joka on noin 10 - 1000 kWh/tonni. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rejekti jauhetaan ennen kuin se sekoitetaan massan pääosan muodostavaan akseptiin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rejekti jauhetaan 20 ennen valkaisua.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rejektinä erotetaan fibrilloinnin ja seulonnan jälkeen noin 20 - 40 % massasta. ,{

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rejekti valkaistaan peroksidilla tai perhapolla.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rejektin jauhatukseen käytetään, ominaisenergiana ilmaisuna, 15 - 30 % päälinjan 30 jauhatusenergiasta. 1

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päämassa j a rej ekti j älkij auhetaan energialla, j oka on 10 - 400 kWh/tonni.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jälkijauhatus suoritetaan matalasakeusj ahatuksena.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jälkijauhettu massa annostellaan paperi- tai kartonkikoneelle.