FI57278C - Process foer framstaellning av pappersmassa ur cellulosahaltigt material - Google Patents

Description

Ι*Λ»Τ·Ι ΓβΊ μι\ K U U LUTUSJ U LKAISU c « 0 « l J υ utläggningsskrift 5/276 5«S[§ C (45) Patentti nyjr.n Ity 10 C7 1?00

Patent oeddolat ^ " (51) Kv.ik.»/Int.ci.» D 21 D 1/20 SUOMI — FINLAND (21) P««f>ttlh»k.mu. — Ptt«ntameknlng 2873/71 (22) Hak«mispUvi—Amttknlngidtg 13-10.71 ' ' (23) Alku pilvi—G f lti(h«tfdag 13.10.71 (41) Tulkit luikituksi — Blivit offtmllg 15.0^.72

Patentti· Ja rekisterihallitus .... .... . .. . , . .....

_ . . . . . ___ , (44) NlhtMUcsIpsnon ja kuuLJulkalsun pvm. —

Patent- och registerstyreisen ' 7 Ameicu utlagd och utUkriftm pubiic«rad 31.03.80 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeui—Begird prloritet lU .10.70

Japani-Japan(JP) U5~90205 (71) Japan Pulp & Paper Research Institute, Inc., No. 7~5, Ginza U-chome,

Chou-ku, Tokyo, Japani-Japan(JP) (72) Kyoichi Oku, Tokyo, Hiroshi Matsuura, Tokyo, Katsuhiko Ushikubo, Tokyo,

Japani-Japan(JP) (7U) Antti Injpola (5U) Prosessi paperimassan valmistamiseksi selluloosapitoisesta aineesta -Process för framställning av pappersmassa ur cellulosahaltigt material

Keksinnön kohteena on prosessi paperimassan valmistamiseksi selluloosapitoisesta kuituaineesta ja erikoisesti prosessi mekaanisten ja kemiallisten tai puolikemiallisten paperimassojen valmistamiseksi tällaisesta selluloosapitoisesta kuituaineesta.

Prosessit paperimassan valmistamiseksi voidaan yleensä luokitella seuraavaan kahteen tyyppiin, toisin sanoen ns. mekaanisiin kuidu-tusprosesseihin,joiden avulla massa yksinkertaisesti valmistetaan mekaanisesti hiomalla puuta, ja ns. kemiallisiin keittoprosesseihin, joiden avulla puuhakkeita käsitellään keittokemikaaleilla puun kuituja yhdistävän ligniinin liuottamiseksi, minkä jälkeen täten vapautuneet tai erottuneet kuidut otetaan talteen massana. Mekaanisten ja kemiallisten massanvalmistusprosessien kompromissina tunnetaan ennestään ns. puolikemiallinen massanvalmistusprosessi, jossa käytetään mekaanisen käsittelyn ja vähemmän perusteellisen kemiallisen käsittelyn yhdistelmää. Sekä kemialliset että puolikemialliset prosessit on normaalisti suunniteltu pienien, yleensä "hakkeiksi" nimitettyjen puukappaleiden käsittelemiseksi eri keittonesteillä, ja nämä molemmat massanvalmistus-prosessit perustuvat siihen periaatteeseen, että puuhakkeissa kiinteässä tilassa oleva ligniini liuotetaan pois hakkeista nestemäisinä keittonesteissä olevien keittokemikaalien vaikutuksesta. Toisin sanoen yritetään näissä prosesseissa erikoisesti saada delignifikaatio tapahtu- f 2 57278 maan kiinteässä tilassa Ja nestemäisessä tilassa olevien aineiden välisen reaktion tuloksena. Tasaisen ja korkealaatuisen massan saamiseksi tällaisen delignifikaatioreaktion avulla on välttämätöntä että keit-tonesteet tunkeutuvat tasaisesti hakkeisiin, mikä puolestaan pakottaa käyttämään riittävän pitkää kyllästämis- eli liuotusaikaa, jotta keit-tonesteet tunkeutuisivat riittävän syvälle hakkeisiin, ennen kuin keit-tonesteet kuumennetaan ennalta määrättyyn keittolämpötilaan, jossa de-lignifikaatioreaktio tapahtuu tyydyttävästi ja nopeasti.

Kaupallisessa mittakaavassa käytetyt sulfaatti-, sulfiitti- ja puolikemialliset massanvalmistusprosessit vaativat tavallisesti kylläs-tämisaikoja, joiden pituus on useista kymmenistä minuuteista useisiin tunteihin, ja tämän alan tekniikassa on tunnettua, että tällainen pitkä kyllästämisaika huomattavassa määrin pienentää näiden massanvalmistus-prosessien tuottavuutta. Haluttaessa lyhentää näitä kyllästämisaikoja, jotka eivät edistä massanvalmistusprosessin tuottavuutta, on helposti ymmärrettävissä, että raaka-aineena käytettyjen hakkeiden koon pienentäminen lyhentää vastaavasti kyllästämisaikaa. Nolan (Tappi 40:170. Tappi ^0:37¾ ja Kleinert (Tappi 4^:53) ovat kokeillaan todenneet tämän seikan oikeaksi ja ehdottaneet nopeata keittämistä hienoksi revittyjä hakkeita käyttämällä. Mitä hienommaksi hakkeet jauhetaan, sitä suurempi on kuitenkin hakkeiden kuitujen mekaaninen vahingoittuminen hiomisen takia. Hartlar'in (Svensk Papperstid 63 : 263, 279 (i960) ) ja muiden suorittamien lukuisten kokeiden avulla on selvinnyt, että mitä suurempi puuhakekuitujen mekaaninen vahingoittuminen «n, sitä heikompaa on näistä hakkeista valmistettu massa. Näin ollen on ilmeistä, ettei aina ole eduksi käyttää hakkeita, joiden kokoa on huomattavasti pienennetty kyllästämisjakson lyhentämiseksi.

Ns. mekaanisten massanvalmistusprosessien parista tunnetaan ki-vihiontaan perustuva massanvalmistusprosessi ja tikkujauhatukseen perustuva massanvalmistusprosessi, joiden molempien prosessien avulla selluloosapatoinen kuituaine jauhetaan tai tikkujauhetaan mekaanisesti. Koska massanvalmistus levyjauhimen avulla jauhamalla paremmin soveltuu massan jatkuvaan valmistukseen kuin kivien avulla suoritettu valmistusprosessi, ja koska yhä suurempia jätehakemääriä on viime aikoina käytetty massanvalmistusaineena, on ilmeistä, että tikkujauhatukseen perustuva massanvalmistusprosessi tulee olemaan etualalla tulevaisuudessa puun jauhamiseen perustuvien massanvalmistusprosessien parissa.

Tikkujauhamiseen perustuvien massanvalmistusprosessien mukaan puuhakkeet jauhetaan levyjauhimen avulla siten, että puukuidut saadaan irrallisina edelleen käsiteltäväksi massaksi. On kuitenkin sangen vai- 57278 3 keata jauhaa hakkeet tasaisesti halutun hienoiksi kuiduiksi yhdessä ainoassa käsittelyvaiheessa levyjauhimen avulla, joten yleisesti menetellään siten, että levyjauhimessa käsiteltyihin hakkeisiin lisäksi kohdistetaan yksi tai useampi tikkujauhatuskäsittely karkeiksi jauhettujen hakkeiden heinontamiseksi ennalta määrätyiksi halutun hienoiksi kuiduiksi. Tällaiset lisäjauhatuskäsittelyt ovat tarpeen syystä, että on mahdotonta saada kuidut jauhetuiksi samankokoisiksi ja homogeenisiksi yhden ainoan levyjauhimen tai tämänkaltaisen hakkeiden murskaimen tai repimiskoneen avulla. Nämä vaikeudet johtuvat siitä, että tällainen levyjauhin, murskain tai repimiskone on suunniteltu tuottamaan massaa erikokoisten ja muotoisten kuitujen seoksena. Ensimmäisessä tikkujauhatusvaiheessa kuitujen käsittelyn tuloksena saatu tuote sisältää erään osan, joka koostuu hienoista osista tai hienoista hakkeista, joiden murskautuminen on edistynyt hyvin pitkälle, toisen osan, joka koostuu kohtuullisesti hajoittuneista kuidunosista, jotka ovat suhteellisesti homogeenisia, ja edelleen osan, joka koostuu "päistäreistä" tai oksista, joissa useat kuidut esiintyvät alkuperäisessä yhteensi-toutuneessa muodossaan. Tällä tavoin yhdestä ainoasta tikkujauhatusas-teesta saadun sekatuotteen jauhaminen paperimassaksi soveltuvaksi kui-tumassaksi edellyttää kahden tai useamman samantyyppisen ja/tai eri-tyyppisen levyjauhimen yhdistelmää, mikä kuluttaa paljon tehoa.

Hakijat ovat suorittaneet tutkimuksia tarkoituksella poistaa ne vaikeudet, jotka liittyvät mekaanisissa massanvalmistusprosesseissa käytettyihin hakelevyjauhimiin, samoin kuin niiden vaikeuksien poistamiseksi, jotka aiheutuvat erikokoisten hakkeiden käytöstä kemiallisissa ja puolikemiallisissa massanvalmistusprosesseissa, ja nämä tutkimukset ovat nyt esitettävän keksinnön perustana. Hiomalla hakkeita erityyppisten jauhatuskoneiden avulla eri olosuhteissa, jakamalla täten saadut jauhetut tuotteet jakeisiin ja tutkimalla näiden jakeiden koostumusta, ovat hakijat todenneet, että useimmissa tapauksissa hienoimpien jakeiden ominaisuudet ovat sellaiset, että nämä jakeet aivan hyvin soveltuvat käytettäviksi raaka-aineena tikkujauhatukseen perustuvassa massanvalmistusproeessissa, kun taas karkeammat jakeet, jotka ovat vähemmässä määrin mekaanisesti vahingoittuneet, soveltuvat hyvin käytettäviksi kemiallisissa ja puolikemiallisissa massanvalmistuspro-sesseissa.

Jauhamalla hakkeet olosuhteissa, jotka on sopivasti valittu massan käyttötarkoituksen perusteella, jakamalla täten jauhettu tuote kahteen osaan sopivankokoisen sihdin avulla, toisin sanoen toiseen osaan tai jakeeseen, joka koostuu suhteellisesti hienommista hiukkasista, ja 4 57278 toiseen osaan eli jakeeseen, Joka koostuu suhteellisesti karkeammista hiukkasista, Ja käyttämällä hienompaa Jaetta tikkuJauhatukseen perustuvassa massanvalmistusprosessissa Ja karkeampaa Jaetta kemiallisessa tai puolikemiallisessa massanvalmistusprosessissa, on todettu voitavan huomattavasti supistaa tehonkulutusta tikkuJauhatukseen perustuvassa massanvalmistusprosessissa, kun taas keittonesteiden hyvä läpitunkeutuminen voidaan saavuttaa kemiallisissa tai puolikemialli-slssa massanvalmistusprosesseissa.

Vaikka jauhettujen hakkeiden Jakamiseksi kahteen Jakeeseen käytetyn seulan silmukkakoko on valittava hakkeiden Jauhatusolosuhteiden Ja saadun tuotteen käyttötarkoitusten perusteella, kun massaa valmistetaan kemiallisesti sulfaatti- Ja sulfiittiprosessien avulla, Joissa käytetään voimakkaita ligniinin poistamiskemikaaleja, käytetään sopivasti sellaisia Jauhatusolosuhteita, Joiden vaikutuksesta syntyy hake-kuitujen suhteellisesti karkeampi Jae, Joten on käytettävä suhteellisesti karkeampaa seulaa.

Valmistaessa toisaalta hakkeista massaa kemiallisesti käyttämällä suhteellisen lieviä kemikaaleja, kuten C102:a Ja senkaltaisia ligniinin poistamiseksi, käytetään sopivasti sellaisia Jauhatusolosuhteita, Joiden tuloksena saadaan suhteellisesti hienompia kuituja, Jolloin vastaavasti käytetään heinompaa seulaa.

Näiden tekijöiden valinta riippuu tietenkin myös siitä massan-valmistusprosessista, Jonka avulla jauhettuja kuituja käsitellään edelleen. Jos hakkeita lämpökäsitellään niiden kuiduissa läsnäolevan ligniinin pehmentämiseksi ennen hakkeiden Jauhatusta, voidaan tämän lämmi-tysesikäsittelyn avulla sekä jauhamalla hakkeet korotetussa lämpötilassa välttää kuitujen vahingoittuminen hakkeiden jauhatuksen aikana.

Ennen hakkeiden jauhatusta voidaan hakkeet myös pehmentää eräiden alkalien, kuten NaOH:n, Na2S:n, Na2Co^:n, NaHCO^tn, NH^OH:n ja senkaltaisten avulla, tai hakkeisiin voidaan kohdistaa lievä ligniinin poistamiskäsittely käyttämällä sulfiitteja, bisulfiitteja, Jne. Tällaiset vaihtoehdot lankeavat myöskin tämän keksinnön piiriin, ja keksinnön mukaiset edut voidaan tehokkaasti saavuttaa näissäkin tapauksissa.

Keksinnön mukaan saadaan näin ollen prosessi paperimassan valmistamiseksi selluloosapitoisesta kuituaineesta, jonka prosessin vaiheet ovat mainitun selluloosa-aineen jauhaminen levyjauhimen tai muun senkaltaisen jauhatuskoneen avulla massan raaka-aineen saamiseksi, ja tämän raaka-aineen jakaminen hienompia hiukkaisa sisältävään jakeeseen ja karkeampia hiukkasia sisältävään jakeeseen saattamalla raaka-aine menemään seulan läpi, jolloin mainittua heinompien hiukkasten1muodosta- 5 57278 maa jaetta käytetään levyjauhimessa jauhettuna massana sellaisenaan tai raaka-aineena tikku^auhatukseen perustuvan massan valmistamiseksi ja mainittua karkeampien hiukkasten muodostamaa jaetta käytetään kemiallisen tai puolikemiallisen massan valmistamiseksi.

Jotta keksinnön kohteet ja edut paremmin ymmärrettäisiin, selitetään keksintö seuraavassa useiden esimerkkien avulla, joissa keksinnön mukaista massanvalmistusprosessia on menestyksellisesti sovellettu. On kuitenkin muistettava, että nämä erikoiset esimerkit eivät millään tavoin rajoita keksintöä, vaan että voidaan ryhtyä monenlaisiin muunnoksiin keksinnön ajatuksesta poikkeamatta.

Esimerkki 1

Pyökkihakkeita liuotettiin kuumassa vesikylvyssä 80 °C:ssa, ja pidettiin tässä lämpötilassa noin 20 minuuttia, kunnes hakkeissa läsnäoleva ligniini oli pehmennyt, minkä jälkeen täten käsitellyt hakkeet jauhettiin karkeiksi kiekkojauhimen avulla, jossa kiekkojen välinen rako oli 0,18 mm massan raaka-aineen saamiseksi. Tässä esimerkissä oli tehonkulutus 252 MJ karkeiksi jauhetun raaka-aineen tonnia kohden, ja raaka-aineen tuotos oli 96 % käytetystä hakemäärästä.

Karkeaksi jauhettu raaka-aine saatettiin kulkemaan 5 mesh'ln sihdin läpi tämän raaka-aineen jakamiseksi kahteen jakeeseen, joista toinen jäi seulalle ja toinen läpäisi seulan, jolloin edellisen ja jälkimmäisen jakeen välinen painosuhde oli 45:55· Karkeammasta jakeesta valmistettiin kemiallisesti massaa nopean höyrysulfaattiketon avulla, kun taas hienommasta jakeesta valmistettiin mekaanisesti massaa kohdistamalla tähän jakeeseen toinen tikkujauhatuskäsittely. Keksinnön mukaisen massanvalmistusprosessin etujen vertaamiseksi tavanomaiseen sulfaattiprosessiin ja tavanomaiseen tikkujauhatukseen perustuvaan massanvalmistukseen (kaksivaiheinen raffinointi), käytettiin samanlaisia pyökkihakkeita,joita käytettiin edellä selitetyssä esimerkissä 1, myös massan valmistamiseksi tavallisen sulfaattiprosessin a-vulla, ja tavallisen tikkujauhatukseen perustuvan massanvalmistusprosessin avulla. Näiden erityyppisten massanvalmistusprosessien a-vulla saadut tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa.

6 TAULUKKO 1 57278

" ' —' ' Il , ' ·Ι — I

Kemiallinen massa Mekaaninen massa

Keksinnön tavanomainen Keksinnön Tavanomainen mukainen ieste-vaihe- mukainen tikku- höyry-vaihe-sulfaatti- tikku- jauhatukseen massa iässä jauhatuk- perustuva seen perus- massa tuva massa

Massanvalmistus- olosuhteet

Kyllästämisvaihe 150°C:ssa Aika maksi- 15 min. milSmpöti-lan saavuttamiseksi : 60 min.

Keittämisvaihe 175°C:ssa 170°C:ssa 20 min. 60 min.

Aktiivin alkalin kulutus (90 12.6 16.0

Tehon kulutus MJ/tonni - _ 396 648

Massan tuotos K-luku 20.3 20.1

Kokonaistuotos (90 55.4 49.8 96 96

Seulontajätteet (90 0.1 2.1

Seulontamas san tuotos (90 52.3 47.7

Massan laatu C.S. rasvaisuus (ml) 400 400 120 120

Arkin tiheys , (g/cnr) 0.72 0.72 0.44 0.43

Valkoisuus (90 29.2 25.6 47.0 45.2

Puhkaisulujuus 56 55 98

Repäisylujuus 93 96 26 25

Katkeamispltuus 0®) 7.8 7.6 1.9 1.6 7 57278

Huomautukset: (1) Massan tuotos perustuu joka tapauksessa uunikuiviin hakkeisiin ennen niiden tikkujauhatusta.

(2) Tikkujauhatukseen perustuvan keksinnön mukaisen massanval mistuksen tehonkulutus on karkeassa jauhatusvaiheessa kulutetun tehon £252 MJ./tonnia kohden) ja seuraavassa tikkujauhatusvaiheessa kulutetun tehon (144 MJ tonnia kohden) summa.

(3) Massan laatu määriteltiin joka tapauksessa Tappi-standardien mukaan.

Taulukosta 1 huomataan, että vaikka keittoaika, 15 minuutin pituinen kyllästämisvaihe ja 20 minuutin pituinen höyrykeittovaihe, on lyhyt, niin saadaan keksinnön mukaisessa prosessissa käytetyn nopean höyryvaiheisen sulfaattikeittämisen tuloksena suuri seulottu tuotos, jossa ei ole juuri mitään oksia, jolloin tullaan toimeen suhteellisen pienellä määrällä keittokemikaaleja, ja massan laatu on ainakin yhtä hyvä kuin tavanomaisen sulfaattiprosessin avulla valmistetun massan laatu. On myös selvää, että keksinnön mukaisessa prosessissa puun tikkujsuhatus on hyvin edullinen huomattavasti pienentyneen tehonku lutuksen ansiosta.

Esimerkki 2

Kuusihakkeita liotettiin vesikylvyssä, jonka lämpötila oli 90°C, ja pidettiin tässä kylvyssä ja tässä lämpötilassa 15 minuuttia, kunnes hakkeissa läsnäollut ligniini oli pehmennyt, minkä jälkeen täten käsitellyt hakkeet jauhettiin kiekkojauhimessa, jonka kiekkojen välinen etäisyys oli 0,13 mm. Tässä esimerkissä oli sähkötehon kulutus 596 MJ karkeaksi jauhetun raaka-aineen tonnia kohden, ja tämän karkeaksijauhetun raaka-aineen tuotos oli 96,2 % hakkeiden määrästä. Karkeaksi jauhettu raaka-aine seulottiin sitten 20mesh’in sihdin läpi kahdeksi ja-keeksi, joista jae A jäi sihdille, ja toinen jae B läpäisi sihdin. Ja-keen B ominaisuudet olivat sellaiset, että tämä jae soveltui sellaisenaan mekaanisen massan valmistamiseksi, jolloin tästä B-jakeesta valmistetun massan laatu oli parempi kuin tavanomaisen tikkujauhatukseen perustuvan massanvalmistusprosessin avulla valmistetun massan laatu, kun käytettiin tämän esimerkin mukaisia jakeita tavanomaisissa olosuhteissa, jotka on lueteltu taulukossa 2. Vaikka toisaalta jae A oli karkeampi kuin jae B, oli jae A riittävän hienoa käytettäväksi kemiallisen massan raaka-aineena, joten tähän jakeeseen ei tarvinnut kohdistaa sellaisia ankaria ligniinin polstamiskäsittelyjä kuin tavanomai- 8 57278 sissa sulfiitti- ja sulfaattiprosesseissa. Jae A voitiin kemiallisesti käsitellä massaksi lievien ligniinin poistamiseen käytettyjen kemikaalien, kuten C102:n ja senkaltaisten avulla.

Niinpä tässä esimerkissä valmistettiin jakeesta A kemiallista massaa kolmivaiheisen käsittäyn avulla, jolloin ensin suoritettiin ensimmäinen C102-käsittely, sitten NaOH-käsittely ja lopuksi kolmantena vaiheena toinen C102-käsittely, jolloin massan tuotos oli 75 # ja saadun massan valkoisuus oli 68,8 #. Tässä tapauksessa ensimmäinen käsittelyvaihe suoritettiin lisäämällä 12 paino-# C102:a raaka-aineen painosta ja pitämällä lämpötila 3 tunita 70 °C:ssa, minkä jälkeen toinen vaihe suoritettiin lisäämällä 15 paino-# NaOH:a raaka-aineen painosta ja pitämällä lämpötila 60 °C:ssa tunnin ajan, ja kolmas vaihe suoritettiin lisäämällä 5 paino-# C102:a raaka-aineen painosta ja pitämällä lämpötila 90 °C:ssa 3 tuntia. Suuresta tuotoksesta huolimatta kesti saadun massan laatu vertailun niiden massojen kanssa, jotka saatiin soveltamalla tavanomaista sulfiittiprosessia ilman valkaisua ja sul-faattiprosessia puolivalkaisua käyttäen (taulukko 2) ja keksinnön mukaan saatu massa soveltui hyvin käytettäväksi keskinkertaisena ja hal-palaatuisena painopaperina samoin kuin sanomalehtipaperina. Esimerkkinä mainittakoon, että keksinnön tämän esimerkin mukaan saadut molemmat massatyypit sekoitettiin yhteen niiden tuotoksia vastaavassa suhteessa, joten totein sanoen 24,3 # jakeesta A valmistettua kemiallista massaa ja 75,7 # jakeesta B valmistettua mekaanista massaa sekoitettiin yhteen, ja seoksesta valmistettiin raina. Täten saaduin rainan ominaisuudet olivat erinomaiset sanomalehtipaperina käytettäessä, kuten taulukossa 3 on näytetty, ja rainan laatu kesti hyvin vertailun sellaiseen rainaan^ joka oli saatu sekoittamalla tavanomaista valkaisematonta sul-filttimassaa tai puolivalkaistua sulfaattimassaa mekaaniseen massaan. Taulukosta 3 nähdään myös, että keksinnön mukainen prosessi on tavanomaisiin massanvalmistusprosesseihin verrattuna edullisempi, kun on kysymys massapuun kulutuksesta sanomalehtipaperin yksikköä kohden.

9 TAULUKKO 2 57278

Kemiallinen massa Mekaaninen massa

Keks. Tavanomainen pro- Keks.muk. Tavanomai- muk. sessi prosessi nen prosesei prosessi halkaise- ipuolival- Massa maton kaistu tikku- sulfiitti- sulfaat- jauhetusta massa timassa puusta 1 2 3 4 5

Massanvalmistuk- Jaetta A hakkeita hakkeita Jaetta B hakkeita seen käytetty (jää 20 (Läpäisee materiaali mesh'in 20 mesh'in seulal- seulan) le) Käsittelyolo suhteet

Massanvalmistus Ca-perus- Sulfaat- käsitte- massa , iro-i teinen ti (2) lemätön tikku- gjjr ssr

Valkaisu I - 3-vaihei-

nen CEH

Massan tuotos (3) (%) 75.0 48.3 43.7 96.2 95.8

Massan valkoisuus (%) 68.8 58.5 65.0 56.3 55.1 kassan laatu C.S. rasvaisuus (ml) 500 500 500 120 120

Arkin tiheys , (g/cnr) 0.84 0.87 0.80 0.51 0.50

Puhkaisulujuus 87 71 75 18 16

Repäisylujuus 116 86 123 51 52

Katkeamispituus 11.0 9.7 10.3 3.1 2.9

Taittolujuus 2850 1980 2720

Huomautukset: (1) Ca-sulfiittiprosessin olosuhteet olivat seuraavat:

Keittonesteen konsentraatio: happoa yhteensä 1,5 %, koko happomäärä 7,0 %, nesteen ja puun välinen suhdeluku 4:1, maksimilämpötila 135 °C, maksimilämpötilan saavuttamiseen kuluva aika 3 tuntia, keitto-aika 3 tuntia ja valkaisemattoman massan K-luku 26,2.

(2) Sulfaattiprosessin olosuhteet olivat seuraavat: 57278 10

Keittonesteen sulfidipitoisuus 25 96, aktiivi alkalipanos Νβ£θ uu-nikuivista hakkeista laskettuna 20 %, nesteen Ja putm välinen suhde 4:1, maksimilämpötila 170°C, maksimilämpötilan saavuttamiseen kuluva aika 90 min., keittoaika 90 min.f Ja valkaisemattoman massan K-luku 28,3.

(3) Massan tuotos on laskettu uunikuivien hakkeiden määrästä.

TAULUKKO 3

Vertailu keksinnön mukaisen prosessin Ja tavanomaisten prosessien avulla valmistettujen sanomalehtipaperin raaka-aineiden välillä.

Keksinnön mukai- Tavanomaisten prosessien avul-sen prosessin a- la valmistetun sanomalehtipa-vulla valmiste - perin raaka-aine tun sanomalehti- ......... .

paperin raaka- (1) (2) aine Valkaisematon Puolivalkaistu sulfiittimassa sulfaattimassa

Massakomponenttien sekoitussuhde 1. Kemiallista massaa

Jakeesta A 24.396 2. Mekaanista massaa

Jakeesta B 75.796 3. Valkaisematonta sulfiittimassaa - 2596 4. Puolivalkastua sulfaattimassaa - - 2596 5. LevyJauhimen avulla

Jauhettua puumassaa - 7596 7596

Arkin laatu

Valkoisuus (96) 58.6 55.5 57.0 Läpikuultamattomuus (96) 95.2 95.9 95.8

Tiheys (g/cm3) 0.58 0.59 0.58

Puhkaisulujuus 35 31 32

Katkeamispituus (km) 5.0 4.5 4.8

Massapuun kulutus 1.11 1.30 1.35 (tonnia valmistetun sanomalehtipaperin tonnia kohden;

Huomautus: Läpikuultamattomuus perustuu Jokaisessa eri tapauksessa neliömetrin peruspainoon 60 g.

» * * 11 57278

Esimerkki 3

Pyökkihakkeita liotettiin kuumennetussa vesikylvyssä 90 °C:ssa ja pidettiin tässä lämpötilassa 20 minuuttia. Täten käsitellyt hakkeet jauhettiin sitten kiekkojauhimessa, jonka kiekkojen välinen etäisyys oli 0,13 mm jauhetun raaka-aineen saamiseksi, jolloin tämän raaka-aineen tuotos oli 97 #. Raaka-aine seulottiin 24 mesh'in seulan läpi ja jaettiin täten kahteen jakeeseen, joista jae A jäi seulalle ja jae B läpäisi seulan. Jakeen B ja jakeen A välinen painosuhde oli 43:57. Ja- j keeseen B kohdistettiin toinen tikkujauhatuskäslttely tikkujauhettu! * massan saamiseksi. Jakeeseen A kohdistettiin viisi kemiallista käsittelyä, nimittäin ensimmäinen klooridioksidikäsittely, toinen alkaliuutta-miseen perustuva käsittely, kolmas klooridioksidikäsittely, neljäs al-kaliuuttamiskäsittely ja viides klooridioksidikäsittely sellaisen massan saamiseksi, jonka valkoisuus oli 88,2 # ja tuotos 66,3 96. Näissä viidessä vaiheessa käytetyt käsittelyolosuhteet olivat: ensimmäinen käsittely suoritettiin lisäämällä 10 paino-# klooridioksidia raaka-aineeseen, tämän panosta laskettuna, ja pitämällä tämä raaka-aine 70°C:ssa 3 tuntia, toinen käsittely suoritettiin lisäämällä 10 paino-# natrium-hydroksidia raaka-aineeseen ja pitämällä tämä 60 °C:ssa tunnin ajan, kolmas käsittely suoritettiin lisäämällä 1,86 paino-# klooridioksidia raaka-aineeseen ja pitämällä tämä 80 °C:ssa 4 tuntia, neljäs käsittely suoritettiin lisäämällä 1,54 paino-# natriumhydroksidia raaka-aineeseen, ja viimeinen eli viides käsittely suoritettiin lisäämällä 1,0 paino-# klooridioksidia raaka-aineeseen ja pitämällä tämä 80 °C:ssa 4 tuntia. Täten saadun kemiallisen massan laatu oli valkaistun sulfaatti-massan ja valkaistun sulfiittimassan välillä (taulukko 4).

12 TAULUKKO 4 57278

Kemiallinen massa Ι»ΖΒΓ“11'

Keks. Tavanom. prosessi muk.

proses- Sulfaat- Sulfiit- Keks. Tavanom.

sl timassan timassan mukainen prosessi valmis- valmis- prosessi tus tus

Massan valmistukseen käytetyn aineen tyyppi Jaetta hakkeita hakkeita Jaetta B hakkeita

A

Käsittelyolosuh teet

Massanvalmistus \ sulfaat- Ca-perus- ] ti (1) täinen / sulfiitti ( (2)

Valkaisu JDEDED CEHD CEHD

Massan tuotos (96) 66.3 44.6 43.8

Massan valkoisuus (96) 88.2 87.8 88.0

Massan laatu C.S.rasvaisuus (ml) 400 400 400 100 100

Tiheys (g/cm3) 0.740 0.680 0.770 0.505 0.490

Puhkaisulujuus 44.1 45.5 27.2 8.7 9.3

Repäisylujuus 73.0 102 59.5 19.8 20.5

Katkeamispituus (km) 7.08 7.05 4.60 2.17 2.30

Taittolujuus 212 562 30 -

Huomautukset: (1) Sulfaattiprosessin keitto-olosuhteet olivat seuraavat:

Aktiivi alkalipanos 16 %t uunikuivista hakkeista laskettuna, keitto— nesteen sulfidimäärä 25 %, maksimilämpötilan saavuttamiseen kuluva aika 60 min·, maksimilämpötila 170°C, käsittely maksimilämpötilassa 60 min., nesteen ja puun välinen suhdeluku 4:1.

(2) Sulfiittiprosessin keitto-olosuhteet olivat:

Hapon kokonaiskonsentraatio 7,5 96, yhdistetyn hapon konsentraatio 1,6 %, nesteen ja puun välinen suhdeluku 4:1, maksimilämpötilan 13 57278 saavuttamiseen kuluva aika 3 tuntia, käsittelyaika maksimilämpötilassa (170 °C:ssa) 3 tuntia.

(3) Massan tikku Jauhatus suoritettiin kiekkojauhimen avulla.

(4) Massan tuotos laskettiin valkaistuna massana.

Esimerkki 4 1 kilogrammaan uunikuivia pyökkihakkeita, Jotka olivat samanlaisia kuin esimerkissä 3 käytetyt, lisättiin 3 1 5-prosenttista NaOH- liuosta, Ja hakkeita käsiteltiin 53 °C:ssa 30 minuuttia. Käsitellvt hak- / keet Jauhettiin kiekkojauhimen avulla, Jonka kiekkojen välinen etäisyys oli 0,13 mm. Natriumhydröksidin kulutus oli 7,5 % hakkeista, Ja raaka-aineen tuotos oli 88,7 %· Raaka-aine seulottiin 24 mesh'in seulalla Ja Jaettiin kahteen Jakeeseen, Joista Jae A Jäi seulalle Ja Jae B läpäisi seulan. Jakeen A Ja Jakeen B välinen suhdeluku oli 59:41, painosta laskettuna. Jaetta B käytettiin sellaisenaan kemiallis-mekaa-nisena massana. Jakeella A suoritettiin viisi peräkkäistä käsittelyä, nimittäin ensin klooridioksidi-käsittely, toiseksi uuttamiskäsittely alkalin avulla, kolmanneksi käsittely klooridioksidin avulla, neljänneksi uuttaminen alkalin avulla, Ja viidenneksi käsittely klooridiok-sidilla, Ja täten saatiin valmistetuksi massa, Jonka valkoisuus oli 88,0 % Ja tuotos 60,7 %.

Edellä mainituissa käsittelyvaiheissa olivat käsittelyolosuhteet seuraavat: ensimmäisessä vaiheessa lisättiin raaka-aineeseen 8 % kloo-ridioksidia (lisäaineen prosenttimäärä perustui raaka-aineen määrään Jokaisessa vaiheessa) Ja käsiteltiin sitä 70°C:ssa 3 tuntia, toisessa vaiheessa massaan lisättiin 8 % natriumhydroksidia, Ja käsiteltiin sitä 60 °C:ssa tunnin ajan, kolmannessa vaiheessa massaan lisättiin 1,5 % klooridioksidia Ja käsiteltiin 80 °C:ssa 4 tuntia, neljännessä vaiheessa massaan lisättiin 1,5 % natriumhydroksidia Ja käsiteltiin sitä 60 °C:ssa tunnin ajan, Ja viidennessä vaiheessa massaan lisättiin 1,0 % klooridioksidia Ja käsiteltiin sitä 80 °C:ssa 4 tuntia. Jakeista A Ja B valmistettujen massojen laadut on näytetty taulukossa 5, Jossa myös on esitetty tavanomaisten kemiallis-mekaanisten massanvalmistusprosessien avulla valmistettujen massojen ominaisuudet.

TAULUKKO 5 14 57278

Kemiallinen Kemiallis-mekaaninen massa massa

Keksinnön Keksinnön Tavanomainen mukainen mukainen prosessi prosessi prosessi

Massanvalmistukseen käytetyn aineen tyyppi Jaetta A Jaetta B hakkeita Käsitelyolosuhteet

Massanvalmistus ) ) - tikkujauhatus D E D E D \ NaOH (1)-

Valkaisu ) * käsittelyn Jälkeen

Massan tuotos (%) 60.7 88.7 88.8 (valkaise- (valkaisematon) maton)

Massan valkoisuus (90 88.0 35.5 37.4 (valkaise- (valkaisematon) maton)

Massan laatu C.S.rasvaisuus (ml) 400 300 300

Tiheys (g/cm3) 0.745 0.512 0.497

Puhkaisulujuus 43.5 21.0 20.2

Repäisylujuus 80.8 42.3 46.5

Katkeamispituus (km) 6.95 3.78 3.80

Taittolujuus 253

Huomautukset: (1) Hakkeiden alkaliliotusolosuhteet kemiallis-mekaanisessa massanvalmistuksessa olivat samat kuin selitettiin esimerkin 4 yhteydessä.

(2) Jauhatus suoritettiin kiekkoJauhimen avulla.

Esimerkki 5 1 kilogrammaan uunikuivia pyökkihakkeita, Jotka olivat samanlaisia kuin esimerkissä 3 käytetyt, lisättiin 3 1 5-prosenttista nat-riumsulfaattiliuosta (kokonaishappona), Ja kuumennettiin 155 °C:seen 90 minuutissa. Hakkeet pidettiin tässä lämpötilassa 60 minuuttia. Täten käsitellyt hakkeet Jauhettiin kiekkoJauhimessa, Jonka kiekkojen välinen etäisyys oli 0,13 mm, niin että saatiin karkeaksi Jauhettua 15 57278 raaka-ainetta 85#2 % tuotoksin. Raaka-aine seulottiin 24 mesh*in sihdillä ja Jaettiin täten Jakeeseen A, Joka Jäi sihdille, Ja Jakeeseen B, Joka läpäisi sihdin. Jakeen A Ja Jakeen B välinen painosuhde oli 61:39. Jaetta B käytettiin sellaisenaan kemiallis-mekaanisena massana. Jaetta A käsiteltiin kemiallisesti peretikkahapolla sellaisen massan saamiseksi, Jonka valkoisuus oli 84,5 96, Ja tuotos oli 62,2%. Peretikkahappo-käsittely suoritettiin lisäämällä 200 % peretikkahappoa, raaka-aineesta laskettuna, Ja pitämällä tätä 90 °C:ssa 60 minuuttia. Näiden kemiallis-mekaanisen Ja kemiallisen massojen laadut on esitetty taulukossa 6 samoin kuin ennestään tunnetun prosessin avulla saadun massan.

TAULUKKO 6

Kemiallinen Kemiallis-mekaaninen massa massa

Keksinnön Keksinnön Tavanomainen mukainen mukainen prosessi prosessi prosessi

Massanvalmistukseen käytetyn aineen tyyppi Jaetta A Jaetta B hakkeita Käsittelyolosuhteet

Massanvalmistus ^ tikkujsuhatus CH,C000H- Na~S0, (1)-

Valkaisu Jkälittely $git?elyn

Massan tuotos (96) 62.2 85.2 85.2 (valkaisema- (valkaisematon) ton)

Massan valkoisuus (96) 84.5 47.0 49.8 (valkaisema- (valkaisematon) ton)

Massan Laatu C.S.rasvaisuus (ml) 400 300 300

Tiheys (g/cm^) 0.750 0.620 0.604

Puhkaisulujuus 43.3 35.0 35.6

Repäisylujuus 82.2 41.6 45.4

Katkeamispituus (km) 6.90 4.60 4.78

Taittolujuus 249

Huomautukset: (1) Kemiallis-mekaanisessa massanvalmistuksessa käytetyt natrium-sul-fiitilla suoritetut keitto-olosuhteet olivat samat kuin esimerkin 5 yhteydessä käytetyt.

16 57278 (2) Jauhatus suoritettiin kiekkoJauhimen avulla.

Keksintö on edellä selitetty useiden esimerkkien perusteella, mutta ammattimiehet ymmärtävät, että näiden tarkoituksena on ainoastaan havainnollistaa keksintöä. Täten ne eivät rajoita keksintöä, Joka on määritelty seuraavissa patenttivaatimuksissa.

Claims (7)

17 57278 PAawraryAATIMDKSET

1. Prosessi paperimassan valmistamiseksi puuhakkeesta, joka hajotetaan mekaanisesti niin, että saadaan karkeasti jauhettua tai revittyä massaa, joka lajittelulla jaetaan jakeisiin, tunnettu siitä, että massa jaetaan kuitujakeeseen, joka läpäisee 5 mesh'n sihdin, ja karkeampaan jakeeseen, joka pidättyy 5 mesh'in sihdillä, ja että mainittua kuitujaetta käytetään paperimassana, jossa on suoritettu myös tikkujauhatus ja että karkeampi jae kuidutetaan kemiallisesti tai puolikemiallisesti paperimassaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että kuitujae läpäisee 5...25 mesh’in sihdit.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että puuhake lämpoesikäsitellään aineessa olevan ligniinin pehmentämiseksi ja mekaaninen hajottaminen suoritetaan esikäsittely-lämpötilassa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että puuhakkeesta poistetaan ligniini osittain käsittelemällä haketta sulfiitiliä tai hisulfiitiliä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että puuhakkeesta poistetaan ligniini osittain käsittelemällä haketta alkalilla, joka on valittu ryhmästä, jonka muodostaa NaOH, 2Ta2S, NagOOj, ffaHCO^ ja NH^OH.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että puuhakkeesta poistetaan ligniini osittain ennen lämpökäsittelyä ja mekaanista hajottamista.