FI69661B

FI69661B - FOERFARANDE FOER FOERBAETTRING AV BINDNINGSEGENSKAPERNA HOS ENEKANISK MASSA

Info

Publication number: FI69661B
Application number: FI773672A
Authority: FI
Inventors: Alkibiadis Karnis; John R Wood
Original assignee: Domtar Ltd
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1985-11-29
Also published as: SE433232B; NO153739B; FI773672A; NO774144L; NO153739C; SE7713762L; FI69661C; JPS5394601A

Description

I^Sr^l ΓΒ1 m/UULUTUSJULKAISU 9 6 ΛI ^ Sr ^ l ΓΒ1 m / ANNOUNCEMENT 9 6 Λ

•siPff B '' UTLÄGG NIN GSSKRIFT O^DDI• siPff B '' UTLÄGG NIN GSSKRIFT O ^ DDI

(4s)(4s)

(51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 D 21 D 5/2A(51) Kv.lk.4 / lnt.CI.4 D 21 D 5 / 2A

(21) Patenttihakemus — Patentansökning 773^72 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 02.12.77 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 02.12.77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offer tl ig 07.06.78(21) Patent application - Patentansökning 773 ^ 72 (22) Application date - Ansöknlngsdag 02.12.77 (EN) (23) Starting date - Giltighetsdag 02.12.77 (41) Published public - Blivit offer tl ig 07.06.78

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisjn pvm.— 29.11.85National Board of Patents and Registration Date of publication and publication - 29.11.85

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriftcn publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 06.12.76 USA(US) 7A7878 (71) Domtar Limited, P.O. Box 7210, Montreal, Quebec, Kanada(CA) (72) Alkibiadis Karnis, Dollard des Ormeaux, Quebec, John R. Wood, Dorion, Quebec, Kanada(CA) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Menetelmä mekaanisen massan sitoutumisominaisuuksien parantamiseksi -Förfarande för förbättring av bindningsegenskaperna hos en mekanisk massaPatent and registration authorities Ansökan utlagd och utl.skriftcn publicerad (32) (33) (31) Privilege claimed - Begärd priority 06.12.76 USA (US) 7A7878 (71) Domtar Limited, P.O. Box 7210, Montreal, Quebec, Canada (CA) (72) Alkibiadis Karnis, Dollard des Ormeaux, Quebec, John R. Wood, Dorion, Quebec, Canada (CA) (7 * 0 Berggren Oy Ab (5 * 0 Method of mechanical pulp -Förfarande för förbättring av bindningsegenskaperna hos en mekanisk massa

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää mekaanisen massan ja siitä valmistetun paperin ominaisuuksien parantamiseksi. Se koskee erikoisesti tällaisen paperin sitoutumisominaisuuksien parantamista ja tällaisen paperin näin saatuja pintaominaisuuksia.The present invention relates to a method for improving the properties of mechanical pulp and paper made therefrom. It relates in particular to the improvement of the bonding properties of such paper and to the surface properties of such paper thus obtained.

Mekaanisilla massoilla ymmärretään sellaisia massoja, jotka on valmistettu pääasiallisesti mekaanisen käsittelyn avulla käyttäen tai käyttämättä kemiallista tai fysikaalista luonnetta olevia lisävaiheita. Tällaisiin massoihin sisältyy tavanomainen hioke ja hienonnettu hioke, sekä sellaiset massat, jotka on valmistettu käyttäen sarjaa puolimekaanisia ja termomekaanisia menetelmiä. Tällaisilla massoilla on yleensä huonommat sitoutumisominaisuudet kuin kemiallisilla massoilla, ja niitä on käytetty tavallisesti esim. valmistettaessa sanomalehtipaperia, jolloin niihin sekoitetaan huomattava määrä kemiallista massaa. Taipumuksena on ollut pienentää yhä enemmän kemiallisen massan osuutta ja jopa käyttää pelkästään mekaanista massaa. Tätä taipumusta on huomattavasti edistänyt viime aikoina suoritettu termomekaanisten ja puolimekaanisten menetelmien kehittäminen ja saatujen massojen ominaisuuksien parantuminen.By mechanical pulps is meant pulps produced mainly by mechanical treatment with or without the use of additional steps of a chemical or physical nature. Such pulps include conventional ground and comminuted ground, as well as such masses prepared using a series of semi-mechanical and thermomechanical methods. Such pulps generally have poorer binding properties than chemical pulps and have been commonly used, for example, in the production of newsprint, in which case a considerable amount of chemical pulp is mixed with them. There has been a tendency to reduce the proportion of chemical pulp more and more and even to use mechanical pulp alone. This tendency has been greatly facilitated by the recent development of thermomechanical and semi-mechanical methods and the improvement of the properties of the obtained masses.

69661 Pääasiallisesti mekaanisista kuiduista valmistetun paperin pinta-ominaisuuksissa esiintyy kuitenkin usein vaikeuksia mikä ilmenee erikoisesti painatustekniikan muutosten johdosta, kuten esim. käytettäessä yhä enemmän offset-pairatusta. Eräs tällainen vaikeus on "nöyhdänmuodostus", so. kuitujen erottuminen arkista painamisen aikana ja kerääntyminen painopuristimeen. Vastaavia ilmiöitä ovat sekä märkien että kuivien rainojen "kuluminen" ja "pölyäminen" sekä kuitujen irtoaminen. Useimmissa tapauksissa käytettäessä termiä "nöyh-dänmuodostus", tarkoitetaan kaikkia edellä mainittuja ilmiöitä. Tavallisen paperin tai sanomalehtipaperin huomattava nöyhdänmuodostus on erittäin haitallinen painettaessa, ja muutamissa tapauksissa ei käyttäjä voi hyväksyä tällaista paperia.69661 However, there are often difficulties in the surface properties of paper made mainly of mechanical fibers, which is particularly evident due to changes in printing technology, such as the increasing use of offset pairing. One such difficulty is "fluff formation," i.e. separation of fibers from the sheet during printing and accumulation in the printing press. Similar phenomena include "wear" and "dusting" of both wet and dry webs, as well as fiber detachment. In most cases, when the term "furrow formation" is used, all the above-mentioned phenomena are meant. The considerable fluff formation of plain paper or newsprint is very detrimental when printed, and in a few cases such paper cannot be accepted by the user.

Paperin nöyhdänmuodostus ja siihen liittyvät muut hankaluudet ovat pääasiallisesti pintailmiöitä ja johtuvat suhteellisen heikosta kuitujen sitoutumisesta paperin pinnalla tai sen läheisyydessä. Sellaisenaan tämä ilmiö liittyy jossain määrin käytetyn paperikoneen laatuun, rainanmuodostusolosuhteisiin, veden poistoon jne. Määrättyä konetta käytettäessä esiintyy kuitenkin eroavaisuuksia eri ajankohtina saaduissa papereissa ja nämä erot johtuvat pääasiallisesti käytetyn massan laatueroista.Paper fluff formation and other related inconveniences are mainly surface phenomena and are due to the relatively poor binding of fibers on or near the surface of the paper. As such, this phenomenon is to some extent related to the quality of the paper machine used, web formation conditions, dewatering, etc. However, when a particular machine is used, there are differences in the papers obtained at different times and these differences are mainly due to differences in pulp quality.

On ehdotettu pienentää nöyhdänmuodostusta paperissa lisäämällä liimoja paperin pinnalle, mutta tämä menetelmä lisää huomattavasti kustannuksia eikä ole aina tehokas. On luonnollisesti tunnettua parantaa kuitujen sitoutumisominaisuuksia jauhamalla ja hienontamalla, jolloin massan hienonnusaste alenee. Tämä sitoutumisominaisuuksien parantaminen ei kuitenkaan aina ratkaise nyöhdänmuodostusprobleemaa. Lisäksi voi liian voimakas massan jauhaminen huonontaa sen ominaisuuksia ja myös pidentää vedenpoistoaikaa yli sen mikä voidaan paperia valmistettaessa hyväksyä. On myös tunnettua, että mekaanisen massan sitoutumisominaisuudet liittyvät edullisella tavalla (ja päinvastoin jauhatusastearvo negatiivisesti) massan ominaispintaan, joka on ominaisuus, joka voidaan mitata ja osoittaa kuitujen pinta-alan suhteena niiden painoon (esim. neliömetreinä/gramma). Massoilla, joilla on oleellisesti sama keskimääräinen ominaispinta, voi kuitenkin usein olla erilaiset nöyhdänmuodostusominaisuudet, ja muutamat massat, joilla on sangen alhainen jauhatusaste, muodostavat paperia, joka silti muodostaa huomattavasti nöyhtää.It has been proposed to reduce fluff formation in paper by adding adhesives to the surface of the paper, but this method greatly increases the cost and is not always effective. It is, of course, known to improve the binding properties of the fibers by grinding and comminuting, thereby reducing the degree of comminution of the pulp. However, this improvement in binding properties does not always solve the problem of nocturnal formation. In addition, excessive grinding of the pulp can degrade its properties and also prolong the dewatering time beyond what can be accepted in the manufacture of paper. It is also known that the bonding properties of a mechanical pulp are advantageously related (and conversely, the degree of grinding negatively) to the specific surface area of the pulp, which is a property that can be measured and indicated as a ratio of fibers to their weight (e.g. square meters / gram). However, pulps with substantially the same average specific surface area can often have different fluff-forming properties, and a few pulps with a relatively low degree of grinding form paper that still forms considerably fluff.

Ominaispinta voi vaihdella riippuen siitä menetelmästä, jolla se 3 69661 on määrätty. Se ominaispinta, johon viitataan tässä yhteydessä, saadaan käyttäen Robertson & Mason'in menetelmää, joka on kuvattu kirjoituksessa "Specific Surface of Cellulosa Fibres by Liquid Permeability Method", Pulp and Paper Magazine of Canada, sivu 103, joulukuu 19, 1949.The specific surface area may vary depending on the method by which it is determined. The specific surface referred to herein is obtained using the method of Robertson & Mason described in "Specific Surface of Cellulosa Fibers by Liquid Permeability Method", Pulp and Paper Magazine of Canada, page 103, December 19, 1949.

On myös tunnettua erottaa massasta "jätefraktioita" hydrosyklonin avulla tällaisen fraktion ollessa yleensä erittäin pienen ja muodostuessa suhteellisen hientontamattomista osasista, ja hienontaa edelleen tällaisia "jätteitä".It is also known to separate "waste fractions" from the pulp by means of a hydrocyclone, such a fraction generally being very small and consisting of relatively unground particles, and further grinding such "waste".

Olemme todenneet, ettei nöyhdänmuodostustaipumus (sikäli kun se johtuu massan ominaisuuksista, eikä paperikoneen ominaisuuksista) liity massan ominaispinnan keskimääräiseen suuruuteen vaan erilaisen ommaispinnan omaavien kuitujen jakautumiseen massassa. Tämä ero on tärkeä. Sama keskiarvo voidaan saada laskemalla yhteen arvot, jotka ovat kaikki lähellä keskimääräistä arvoa, mutta myös ne arvot, jotka eroavat huomattavasti keskiarvosta kumpaakin ääriarvoa kohden. Massalla voi olla suuri keskimääräinen ominaispinta, mutta siinä voi silti olla huomattava fraktio, jolla on alhainen ominaispinta, jolloin sillä on taipumus muodostaa nöyhtää. Nöyhdänmuodostuksen välttämiseksi on välttämätöntä, että massa sisältää vain mahdollisimman pienen fraktion alhaisen ominaispinnan omaavia kuituja.We have found that the tendency to fluff (insofar as it is due to the properties of the pulp, and not to the properties of the paper machine) is not related to the average size of the pulp specific surface but to the distribution of fibers with different suture surfaces in the pulp. This difference is important. The same mean can be obtained by summing values that are all close to the mean, but also those values that differ significantly from the mean for each extreme. The pulp may have a high average specific surface area, but may still have a substantial fraction with a low specific surface area, in which case it tends to form a fluff. In order to avoid fluff formation, it is necessary that the pulp contains only the smallest possible fraction of fibers with a low specific surface area.

Esillä oleva keksintö koskee täten menetelmää mekaanisen massan nöyhdänmuodostustaipumuksen pienentämiseksi ja siitä valmistetun paperin nöyhdänmuodostuksen alentamiseksi, jonka menetelmän mukaisesti massa fraktioidaan vähintään kahteen fraktioon, joista toisen fraktion ominaispinta on alhaisempi kuin toisen fraktion, pienemmän ominaispinnan omaava fraktio erotetaan ja sitä käsitellään mekaanisesti sen ominaispinnan suurentamiseksi, ja käsitelty fraktio yhdistetään jälleen mainitun toisen fraktion kanssa.The present invention thus relates to a method for reducing the tendency of a mechanical pulp to form a fluff and to reduce the fluff formation of paper made therefrom, which method fractionates the pulp into at least two fractions having a lower specific surface area of the second fraction, separating and mechanically treating the lower specific surface fraction the treated fraction is combined again with said second fraction.

Esillä olevan keksinnön avulla aikaansaadaan erikoisesti menetelmä, jossa mekaaninen massa fraktioidaan vähintään kahteen fraktioon, joista toisen fraktion keskimääräinen ominaispinta on välillä 1,2 ja 4 m /g, ja toisen fraktion ominaispinta on suurempi kuin edellä mainitun fraktion, jolloin ensinmainittua fraktiota käsitellään mekaanisesti sen ominaispinnan suurentamiseksi arvoon yli 4 ja yleensä ei yli arvon noin 10 m /g, ja mekaanisesti käsitelty fraktio yhdistetään jälleen mainitun toisen fraktion kanssa.In particular, the present invention provides a method in which a mechanical pulp is fractionated into at least two fractions, the second fraction having an average specific surface area of between 1.2 and 4 m / g and the second fraction having a specific surface area larger than the above fraction, the former being mechanically treated. to increase to more than 4 and generally not more than about 10 m / g, and the mechanically treated fraction is recombined with said second fraction.

Keksintöä kuvataan edelleen oheenliitettyihin piirustuksiin viita ten, joissa 6 9 6 61 kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön erästä toteuttamismuotoa hiomon hienonnuskäsittelyn yhteydessä, kuvio 2 esittää massassa olevien kuitujen ominaispinnan jakaantumista, jolloin käyrä esittää aminaispintaa painotraktion funktiona (prosenttia koko massasta), kuvio 3 esittää massan nöyhdänmuodostustaipumuksen ja alhaisen ominaispinnan omaavan fraktion esiintymisen suhdetta massassa, kuvio 4 esittää ominaispinnan jakaantumista lämpömekaanisessa massassa ennen keksinnön mukaista käsittelyä ja sen jälkeen.The invention will be further described with reference to the accompanying drawings. Referring to Fig. 1, Fig. 1 schematically shows an embodiment of the invention in connection with grinding grinding, Fig. 2 shows the specific surface area distribution of fibers in the pulp, the curve shows the amine surface as a function of weight fraction. and the ratio of the presence of the low specific surface area fraction in the pulp, Figure 4 shows the distribution of the specific surface area in the thermomechanical pulp before and after the treatment according to the invention.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti mekaaninen massa, esim. sellainen, joka on valmistettu puuosasista hienonnuslaitteessa, jaetaan vähintään kahteen fraktioon, joista toisella on alhainen ominaispin-ta, ja tämä fraktio johdetaan toisen hienonnuslaitteen kautta. Massan fraktioiminen ominaispinnan perusteella suoritetaan tavallisesti hydrosyklonien avulla. Nämä ovat tavanomaisia laitteita paperimassa-ja paperiteollisuudessa, jossa niitä on käytetty useita vuosia "jätefraktion" poistamiseksi massasta, joka fraktio sisältää tavallisesti tikkuja, kuitukimppuja ja raskaita osasia. Tavallisesti syklonista tuleva jätefraktio pidetään mahdollisimman pienenä ja mekaanista massaa käsiteltäessä se ei yleensä ylitä 10 % massasta. Tavanomaisessa järjestelmässä puhdistimien avulla saatu jätefraktio on sellainen, että sen keskimääräinen ominaispinta on noin 0,8-1 eikä ylitä 1,2 m^/g.According to the present invention, a mechanical pulp, e.g. one made of wood parts in a shredder, is divided into at least two fractions, one of which has a low specific surface area, and this fraction is passed through the other shredder. The fractionation of the pulp on the basis of the specific surface area is usually carried out by means of hydrocyclones. These are conventional equipment in the pulp and paper industry, where they have been used for several years to remove a "waste fraction" from a pulp, which fraction usually contains sticks, fiber bundles and heavy particles. Normally, the waste fraction from the cyclone is kept to a minimum and, when treated with mechanical pulp, does not normally exceed 10% of the pulp. In a conventional system, the waste fraction obtained by the purifiers is such that its average specific surface area is about 0.8-1 and does not exceed 1.2 m 2 / g.

Fraktioiminen hydrosyklonien avulla tapahtuu kuitujen erilaisten fysikaalisten ja geometristen ominaisuuksien perusteella, mutta olemme todenneet, että mekaanisissa massoissa pääasiallinen mitattavissa oleva ominaisuus, joka erottaa toisistaan hydrosyklonista tulevan "yläjuoksun" siitä tulevasta "alajuoksusta", on ominais-pinta. ("Alajuoksutraktiolla" tarkoitetaan sitä fraktiota, joka poistuu hydrosklonin kärjestä). Esillä olevan keksinnön mukaisesti johdetaan massa täten hydrosykloniin tai hydrosyklonisarjaan, joka on tarkoitettu aikaansaamaan sellaisen alafraktion, jonka ominais-pinta ei ylitä määrättyä arvoa, ja ylävirtausfraktiolla on mainittua 5 69661 arvoa suurempi arvo. Se ominaispinnan arvo, joka on täten valittu kriteeriksi, voi vaihdella riippuen siitä millaiset ominaisuudet paperille halutaan, viimemainitun seikan riippuessa vuorostaan muun muassa käytetystä painatusmenetelmästä, musteen laadusta jne. Tutkittaessa sellaista nöyhtää, joka on saatu tavanomaisesta offset-pai-natuspuristimesta keskivaikeata painatusta suoritettaessa (kaksi väriä, kohtalainen tahmea muste), on todettu, että nöyhtäkuitujen keskimääräinen ominaispinta on suunnilleen 2,5 m2/g. Tämä nöyhtä-kuitujen keskimääräinen ominaispinta vaihtelee riippuen pairatuksen vaikeusasteesta, mutta on yleensä alueella noin 1-4 m /g. Kaikissa tapauksissa on läsnä erillisiä nöyhtäkuituja, joiden ominaispinta on kuitenkin tämän keskiarvon ylä- ja alapuolella, eikä nöyhdässä oleteta olevan huomattavaa määrää sellaisia kuituja, joiden ominaispinta on enemmän kuin noin 1 m2/g nöyhtämateriaalin keskimääräisen ominaispinnan yläpuolella määrättyä paperikonetta ja määrättyä käsittelytapaa käytettäessä, koska tällaisen suuren ominaispinnan omaavalla materiaalilla on taipumus sitoutua lujasti arkkiin. Näiden toteamusten perusteella on määritelty, että paperin tai massan nöyh-täytymisominaisuuksien parantamiseksi on kuituja, joilla on alhaisempi ominaispinta, käsiteltävä edelleen mekaanisen hienonnuksen avulla niin, että nöyhtäytymiselle altis materiaali massassa pienenisi sopiviin rajoihin ottaen huomioon sen spesifisen käyttötarkoituksen, johon paperi on aiottu.Fractionation by hydrocyclones occurs on the basis of different physical and geometric properties of the fibers, but we have found that in mechanical pulps the main measurable property that distinguishes the "upstream" from a hydrocyclone from the "downstream" from it is the characteristic surface. ("Downstream fraction" means the fraction leaving the tip of the hydroscone). According to the present invention, the pulp is thus introduced into a hydrocyclone or series of hydrocyclones intended to provide a lower fraction whose specific surface area does not exceed a certain value, and the upstream fraction having a value greater than said value 5,666,661. The value of the specific surface area thus selected as a criterion may vary depending on the properties desired for the paper, the latter in turn depending on, among other things, the printing method used, ink quality, etc. When examining a fluff obtained from a conventional offset press for medium printing color, moderately sticky ink), it has been found that the average specific surface area of fluff fibers is approximately 2.5 m2 / g. This average specific surface area of the fluff fibers varies depending on the severity of the mating, but is generally in the range of about 1-4 m / g. In all cases, discrete fluff fibers are present but have a specific surface area above and below this average, and the fluff is not expected to contain a significant amount of fibers with a specific surface area greater than about 1 m 2 / g above the average specific surface area of the fluff material using a particular paper machine and treatment method. material with a high specific surface area tends to bond firmly to the sheet. Based on these findings, it has been determined that in order to improve the flocculation properties of paper or pulp, fibers with a lower specific surface area must be further treated by mechanical comminution so that the fluff-prone material in the pulp is reduced to appropriate limits for its specific use.

Hydrosyklonien voidaan sanoa fraktioivan massan ala- ja yläfraktioi-hin ja niiden suhteet määräytyvät hydrosyklonin geometrisista ominaisuuksista (tulo- ja menoaukkojen suhde, kartiokulma jne), samoin kuin käsittelyolosuhteista (paine, tiheys). Keksinnön mukaisesti hydrosyklonit saatetaan muodostamaan sellainen alafraktio, jonka 2 keskimääräinen spesifinen pinta on alueella 1,2-4 mÄ/g, edullisesti 2 1,5-4 m /g. Tämän fraktion suuruus vaihtelee riippuen massan val-mistusolosuhteista, puun laadusta jne. Käsiteltäessä hienonnettua hioketta ja jauhatusasteen ollessa sellaisen, jota useimmat tehtaat käyttävät, on alafraktio 15-70 %, edullisesti 25-50 %, massan kokonaismäärästä. Alafraktion edullisin suuruus voidaan määrätä tehtaassa vaihtelemalla jätefraktion määrää ja määräämällä sen paperin nöyhdänmuodostus, joka täten saadaan tai suorittamalla alustavia kokeita laboratoriossa, esim. suorittamalla massanäytteen moninkertainen fraktioiminen käyttäen hydorosyklonia ja mittaamalla kunkin fraktion keskimääräinen ominaispinta kuitujen spesifisen pinta-jakautumisen aikaansaamiseksi näytteessä.Hydrocyclones can be said to fractionate the lower and upper fractions of the pulp and their ratios are determined by the geometric properties of the hydrocyclone (inlet to outlet ratio, cone angle, etc.) as well as the processing conditions (pressure, density). According to the invention, the hydrocyclones are made to form a subfraction having an average specific surface area in the range of 1.2-4 mÄ / g, preferably 1.5-4-4 m / g. The size of this fraction varies depending on the pulp manufacturing conditions, the quality of the wood, etc. When treating the ground grind and the degree of grinding is that used by most mills, the sub-fraction is 15-70%, preferably 25-50%, of the total pulp. The most preferred size of the subfraction can be determined at the mill by varying the amount of waste fraction and determining the fluff formation of the paper thus obtained or by preliminary laboratory tests, e.g., multiple fractionation of a pulp sample using a hydrocyclone and measuring the average specific surface area of each fraction.

6966169661

Alafraktio johdetaan hienontajan kautta, jossa sitä hienonnetaan riittävästi keskimääräisen ominaispinnan lisäämiseksi vähintään 2 m^/g, edullisesti sen ominaispinnan saattamiseksi arvoon, joka on ainakin yhtä suuri kuin alkuperäisessä massassa, ja vielä edullisemmin sellaiseen arvoon, joka vastaa yläfraktion arvoa tai on sen yläpuolella. Hienonnettu alafraktio yhdistetään sitten jälleen yläfraktion kanssa ja yhdistetty, parannetut ominaisuudet omaava massa käsitellään edelleen halutulla tavanomaisella tavalla ja johdetaan paperikoneeseen.The subfraction is passed through a comminuter, where it is sufficiently comminuted to increase the average specific surface area to at least 2 m 2 / g, preferably to a specific surface area at least equal to the original mass, and even more preferably to a value equal to or above the upper fraction. The comminuted lower fraction is then combined again with the upper fraction and the combined pulp with improved properties is further processed in the desired conventional manner and fed to a paper machine.

Kuten kuviosta 1 ilmenee, johdetaan puulastuja tai jotain muuta hienojakoista selluloosapitoista raaka-ainetta johdon 11 kautta hienontajaan 10, jossa lastut hienonnetaan mekaanisesti massan muodostamiseksi. Hienontaja 10 esittää kaaviollisesti hienonnuslaitosta, joka voi toimia millä hyvänsä tunnetulla tavalla, ja siinä voi täten olla sellaisia yksityiskohtia, joita kuviossa ei ole esitetty, mutta jotka tältä alalta ovat tunnettuja, kuten lastujen esihöyryt-täminen, tarpeellisen ylipaineen ylläpitäminen hienonnuslaitteessa tai muunlainen hienonnusolosuhteiden säätö, kemiallinen käsittely jonkun hienonnusvaiheen yhteydessä jne. Saatu mekaaninen massa johdetaan tavallisesti säiliöön (ei esitetty) tuotteen laadun tasoittamiseksi ja myös massan laimentamiseksi sopivaan väkevyyteen, ja se johdetaan johdon 12 kautta seulalle 13, jossa poistetaan ylisuuret osaset tai liian pitkät kuidut tavanomaisella tavalla. Jäännös, joka käsittää yleensä noin 5-10 % massasta, poistetaan johdon 21 kautta ja sitä voidaan haluttaessa käsitellä edelleen. Se massan osa, joka kulkee seulojen lävitse, johdetaan johdon 14 kautta hydro-sykloneihin, esim. merkkiä "Centricleaners" oleviin, joita myy C-E Bauer Company, jctxa fraktioivat massan yläfraktioon, joka poistetaan hydrosykioneista johdon 17 kautta, ja alafraktioon, joka poistetaan johdon 18 kautta. Kaaviossa on esitetty kaksivaiheinen hydrosykloni-fraktioimisjärjestelmä, joka käsittää hydrosyklonit 15 ja 16, mutta voidaan myös käyttää yhtä vaihetta tai usemman kuin kaksi vaihetta käsittävää järjestelmää. Yläfraktio johdossa 17 on massan hyväksytty fraktio, jolla on sopiva ominaispinnan jakautuminen. Kuten mainittiin, on sen määrä noin 30-85 % seulojen lävitse johdetusta massasta. Johdossa 18 virtaava alafraktio on se fraktio, jolla on alhainen keskimääräinen ominaispinta (1,2-4 m^/g), ja se muodostaa noin 15-70 % massasta (seulomisen jälkeen). Alafraktio puhdistetaan sitten haluttaessa hydrosyklonissa 19 ("Magnacleaner") 69661 lian ja muiden vieraiden osasten (jäte) poistamiseksi tavanomaisella tavalla, ja täten puhdistettu alafraktio johdetaan johdon 22 kautta, jossa se yhdistetään haluttaessa johdosta 21 tulevien seulontajätteiden kanssa. On ilmeistä, että puhdistaminen "Magnacleaner'in" avulla voidaan jättää pois mikäli puhdistus ei ole tarpeellinen, ja samalla tavoin alafraktiota ei tarvitse yhdistää seulontajätteiden kanssa mikäli on edullisempaa käsitellä näitä virtauksia erikseen. Johdosta 22 tuleva alafraktio sakeutetaan sitten esim. puristimessa 23 sellaiseen väkevyyteen, joka on sopiva hienonnettavaksi hienonnus-laitteessa ja johdetaan hienontimeen 20, jossa se hienonnetaan siten, että sillä on sopiva keskimääräinen ominaispinta, edullisesti sellainen, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin johdossa 17 virtaavan yläfraktion ominaispinta. Hienonnuslaitteesta 20 tuleva massa johdetaan johdon 24 kautta ja joko sekoitetaan suoraan johdossa 17 olevan massan kanssa tai käsitellään edelleen ennen paperikonetta.As shown in Figure 1, wood chips or some other finely divided cellulosic raw material is passed through line 11 to a grinder 10, where the chips are mechanically comminuted to form a pulp. The shredder 10 schematically illustrates a shredder that can operate in any known manner and thus may have details not shown in the figure but known in the art, such as pre-vaporizing the chips, maintaining the necessary overpressure in the shredder, or otherwise adjusting the shredding conditions. chemical treatment in connection with some comminution step, etc. The resulting mechanical pulp is usually passed to a tank (not shown) to level the product and also to dilute the pulp to a suitable concentration, and passed through line 12 to a screen 13 to remove oversized particles or excessively long fibers. The residue, which generally comprises about 5-10% by weight, is removed via line 21 and can be further treated if desired. The portion of the pulp that passes through the screens is passed through line 14 to hydrocyclones, e.g., marked "Centricleaners" sold by CE Bauer Company, jctxa fractionated into the upper fraction removed from the hydrocyclones via line 17 and the lower fraction removed through line 18 through. The scheme shows a two-stage hydrocyclone fractionation system comprising hydrocyclones 15 and 16, but a single-stage or more-than-two-stage system can also be used. The upper fraction in line 17 is an accepted fraction of the pulp with a suitable specific surface area distribution. As mentioned, it amounts to about 30-85% of the mass passed through the screens. The sub-fraction flowing in line 18 is that fraction having a low average specific surface area (1.2-4 m 2 / g) and constitutes about 15-70% by weight (after screening). The subfraction is then purified, if desired, in hydrocyclone 19 ("Magnacleaner") 69661 to remove dirt and other foreign matter (waste) in a conventional manner, and thus the purified subfraction is passed through line 22, where it is combined with screening waste from line 21, if desired. It is obvious that purification with a "Magnacleaner" can be omitted if purification is not necessary, and similarly the sub-fraction does not need to be combined with screening waste if it is more advantageous to treat these streams separately. The subfraction from line 22 is then thickened, e.g. in a press 23, to a concentration suitable for comminution in a comminuting device and passed to a comminuter 20 where it is comminuted to have a suitable average specific surface area, preferably approximately equal to the upper fraction flowing in line 17. specific. The pulp from the shredder 20 is passed through line 24 and is either mixed directly with the pulp in line 17 or further processed before the paper machine.

Ominaispinnan jakautuminen lämpömekaanisen massan fraktioissa, so. sellaisten fraktioiden painoprosenttimäärä, joilla on määrätty . ominaispinta, on esitetty kuviossa 2. Sekä massa I että massa IIDistribution of the specific surface in the fractions of the thermomechanical mass, i. the percentage by weight of fractions determined. specific surface, is shown in Figure 2. Both mass I and mass II

ovat näytteitä, jotka on otettu kuvion 1 johdosta 12, mutta ne eroavat toisistaan ominaispinnan fraktioiden jakautumisen perusteella, sillä massassa I on suunnilleen 60 % kuituja, joiden ominaispinta on 2,5 tai pienempi, kun taas massassa II on noin 40 % tällaisia alhaisen ominaispinnan ornaavia kuituja. Todellisuudessa massalla I on paljon suurempi nöyhdänmuodostustaipumus. Tämä taipumus voidaan mitata yksinkertaisella laitteella, joka on periaattessa samanlainen kuin painopuristin, jossa se nöyhtä, joka on irronnut paperiarkista, otetaan talteen määrätyissä olosuhteissa ja punnitaan tämän jälkeen, tai mitataan jollain muulla tavalla, kuitujen sen suhteellisen määrän mittaamiseksi, joka on poistunut arkista. Tämä menetelmä mahdollistaa eri paperien nöyhdänmuodostusasteen vertailun "nöyhtä-luvun" avulla, jolloin viimemainittu ilmoitetaan joko painon tai niiden kuitujen määrän (nöyhdän) perusteella, joka on irronnut paperiarkista paperin pinta-alayksikköä kohden. Se suora suhde, joka vallitsee massan alhaisen ominaispinnan omaavan fraktion painon, esim. alle 2,5 m /g (jota me nimitämme "nöyhtäluvuksi"), ja paperin nöyhtäluvun välillä, on esitetty kuviossa 3. Tämä on käyrä, joka esittää nöyhdänmuodostustaipumusarvoa (sellaisten kuitujen paino-fraktio, joiden ominaispinta on yhtä suuri tai pienempi kuin 2,5 m /g) paperin nöyhtäarvon funktiona (nöyhtäkuitujen lukumäärä pape 69661 rin pinnan yksikköä kohden). Käyrä B esittää näitä arvoja määrätylle paperikoneelle ja käyrä A eräälle toiselle koneelle. Pystyakselin arvot esittävät sitä kuitufraktiota (mitattuna jäljempänä kuvatulla menetelmällä) erilaisissa lämpömekaanisissa massoissa, jonka keskimääräinen ominaispinta on 2,5 m^/g tai pienempi, kun taas vaakatasolla olevat arvot esittävät paperin nöyhtäarvoa. Voidaan todeta, että vaikkakin eri paperikoneissa sama suhteellinen pienen ominais-pinnan omaavien kuitujen pitoisuus voi aikaansaada erilaisia paperin nöyhtäarvon arvoja, niin määrätyssä paperikoneessa on paperin nöyhtäarvo suoraan verrannollinen tällaisten alhaisen ominaispinnan omaavien kuitujen pitoisuuteen.are samples taken from line 12 of Figure 1, but differ in the distribution of specific surface fractions, as mass I contains approximately 60% fibers with a specific surface area of 2.5 or less, while mass II contains about 40% such low specific surface ornaments. fibers. In reality, the mass I has a much greater tendency to fluff. This tendency can be measured by a simple device, which is in principle similar to a printing press, in which the fluff detached from the sheet of paper is recovered under certain conditions and then weighed, or otherwise measured to measure the relative amount of fibers removed from the sheet. This method makes it possible to compare the degree of fluff formation of different papers by means of a "fluff number", the latter being reported either by weight or by the number of fibers (fluff) detached per unit area of paper per sheet of paper. The direct relationship between the weight of the low specific surface area fraction of the pulp, e.g. less than 2.5 m / g (which we refer to as the "fluff number"), and the fluff number of the paper is shown in Figure 3. This is a curve showing the fluff formation tendency value weight fraction of fibers with a specific surface area equal to or less than 2.5 m / g) as a function of the fluff value of the paper (number of fluff fibers per unit area of paper 69661 rin). Curve B shows these values for a given paper machine and curve A for another machine. The values on the vertical axis represent the fiber fraction (measured by the method described below) in various thermomechanical pulps with an average specific surface area of 2.5 m 2 / g or less, while the values on the horizontal plane represent the fluff value of the paper. It can be seen that although the same relative concentration of low specific surface area fibers in different paper machines can produce different values of paper fluff value, in a given paper machine the fluff value of paper is directly proportional to the concentration of such low specific surface area fibers.

Kuviossa 4 on esitetty ominaispinnan jakautuminen vastaavasti sellaisessa massassa, joka on otettu suoraan hienontajasta, massassa, jota on käsitelty keksinnön mukaisesti, sekä aikaisemmin yleisesti käytetyssä massassa. Käyrä A esittää ominaispinnan jakautumista hienontajasta poistetussa massassa (ennen seulomista ja puhdistamista johto 12 kuviossa 1), käyrä B esittää keksinnön mukaisesti käsiteltyä paperikoneelle johdettavaa massaa, ja käyrä C sellaista paperikoneelle johdettavaa massaa, jota on käsitelty tavanomaisella tavalla. Näiden käyrien arvot on esitetty taulukossa 1.Figure 4 shows the distribution of the specific surface area, respectively, in a pulp taken directly from the grinder, in a pulp treated in accordance with the invention, and in a pulp previously used in general. Curve A shows the distribution of the specific surface in the pulp removed from the grinder (before screening and cleaning line 12 in Figure 1), curve B shows the pulp fed to the paper machine treated according to the invention, and curve C shows the pulp fed to the paper machine treated in a conventional manner. The values of these curves are shown in Table 1.

6966169661

Taulukko 1 KESKIMÄÄRÄINEN OMINAISPINTA m2/g MASSANÄYTE Tavanomainen mene- Esillä oleva kek- telmä, hydrosyklo- sintö, hydrosyklo-nin alavirtaus 3 % nin alavirtaus 14 % ja seulajäte 10 % ja seulajäte 10 %Table 1 AVERAGE SPECIFIC SURFACE m2 / g MASS SAMPLE Conventional Process The present invention, hydrocyclization, hydrocyclone downstream 3% downstream 14% and screen waste 10% and screen waste 10%

Hienontajagrinding

Poistunut tuote (ennenDiscontinued product (before

seulomista ja puhdis- . Q . Qscreening and cleaning. Q. Q

...V 4 # ö H * O... V 4 # ö H * O

tamista) (johto 12, kuvio 1)(line 12, figure 1)

Seulajätteet (johto 21, kuvio 1) 1,6 1,6Screen waste (line 21, Figure 1)

Alavirtausfraktio (johto 22, kuvio 1) 0,9 1,2Downstream fraction (line 22, Figure 1)

Kokonaisjätemäärä - ennen hienontamista 1,5 1,3 (puristin 23, kuvio 1) Jätemäärä - hienontamisen jälkeen 6,7 6,2 (johto 24, kuvio 1)Total waste - before shredding 1.5 1.3 (press 23, Fig. 1) Waste - after shredding 6.7 6.2 (line 24, Fig. 1)

Keskipakoiserottaja, hyväksytty - „ ς RCentrifugal separator, approved - „ς R

(johto 17, kuvio 1) 5,0(line 17, Figure 1) 5.0

Paperikoneeseen johdettava massa 5,4 5,9 Nöyhdänmuodostustaipumusarvo koneeseen johdettavassa massassa (painofraktio, jonka 0,41 0,28 ominaispinta 2,5 mVg tai pienempi)Pulp to be fed to a paper machine 5.4 5.9 Fluff formation tendency value to be fed to a machine (weight fraction with a specific surface area of 0.41 0.28 2.5 mVg or less)

Paperin nöyhtäarvo (käyrä A, kuvio 3)Paper fluff value (curve A, Figure 3)

Voidaan todeta, että tässä esimerkissä alkuperäisessä massassa oli suunnilleen 50 % sellaisia kuituja, joiden ominaispinta oli 2,5 tai pienempi, ja että erottamalla ainoastaan 14 % massasta syklonissa ja suorittamalla mekaaninen käsittely pieneni tällaisen alhaisen ominaispinnan omaavien kuitujen prosenttimäärä noin 28 %:ksi paperikoneeseen johdettavassa massassa. Tämä pienensi paperin nöyhtäarvoa huomattavasti (arvosta 62 arvoon 47). Käyrä C esittää sellaisen massan ominaisjakautumista, joka on saatu massasta A erottamalla siitä syklonissa noin 3 %:n suuruinen alafraktio ja käsittelemällä tätä fraktiota hienonnuslaitteessa. On ilmeistä, ettei mitään oleellista sellaisten kuitujen määrän pienenemistä, joiden ominaispinta on pienempi kuin 2,5 (nöyhdänmuodostukselle taipuvainen raaka-aine), ole aikaansaatu.It can be seen that in this example, the initial pulp contained approximately 50% fibers with a specific surface area of 2.5 or less, and that separating only 14% of the pulp in a cyclone and performing mechanical treatment reduced the percentage of such low specific surface area fibers to about 28% in a paper machine. mass. This significantly reduced the fluff value of the paper (from 62 to 47). Curve C shows the specific distribution of the mass obtained from mass A by separating a sub-fraction of about 3% in a cyclone and treating this fraction in a comminution device. It is obvious that no significant reduction in the number of fibers with a specific surface area of less than 2.5 (raw material prone to fluff formation) has been achieved.

Claims

1 o 6 9 6 61 1., A method for producing a mechanical pulp, characterized in that the mechanical pulp is screened into a permeable fraction and a retained fraction, the hydrocyclone is used to fractionate essentially the entire permeable fraction into a downstream fraction containing about 15-70% of the permeable fraction and having an average a specific surface area of less than 2 preselected values between 1.2 and 4 m / g, and an upstream fraction having a larger specific surface area than the downstream fraction, the downstream fraction is treated to form a mechanically treated fraction with an increased average 2 surface area between 4-10 m / g and the treated fraction and the upstream fraction are combined into a combined pulp with a significantly lower tendency to fluff than the starting mechanical pulp.

Process according to Claim 1, characterized in that the downstream fraction comprises 25 to 50% of the permeable fraction.

Process according to Claim 1, characterized in that the mechanical pulp is fractionated in such a way that the downstream fraction has an average specific surface area which is less than a predetermined value between 1.5 and 4 m / g.

A method according to claim 1, characterized in that the treated fraction has an average specific pinca area which is at least equal to that of the upstream fraction. tl