FI71173C - Foerfarande foer framstaellning av blekt slipmassa - Google Patents

Description

1 71173

Menetelmä valkaistun puuhiokkeen valmistamiseksi

Keksintö koskee valkaistun puuhiokkeen valmistusmene-netelmää, jolla saadaan laadultaan parantunutta puuhioketta, 5 jonka valkoisuusaste on suuri.

Lähtömateriaalina hiokkeen valmistuksessa käytetään tavallisesti kuorittuja puutukkeja. SE-patenttihakemuksen 78 10749-7 mukaan on myös mahdollista valmistaa puuhioketta hakkeesta. Puumateriaalia painetaan pyörivää hiomakiveä 10 vastaan, jolloin puun kuidut irtoavat hiomakiveä vastassa olevasta puupinnasta ja vapautuvat. Hiomakone voi toimia sekä ylipaineessa että normaalipaineessa.

Hionnan aikana johdetaan hiomakiven ulkopinnalle ruis-kutusvettä kiven pinnan jäähdyttämistä ja puhdistamista var-15 ten, jolloin ruiskutusvesi tavallisesti kohdistetaan vinosti vapaaseen kiven pintaan kiven pyörimisliikkeen suuntaisesti tai siitä vastaan. Tarkemmin määriteltynä kohdistetaan tällöin ruiskutusvettä suunnassa, joka muodostaa noin 90° kulman hiomakiven tuki- ja käyttöakselin kanssa ja kos-20 ka puutukit ovat yhdensuuntaisia hiomakiven akselin kanssa, kohdistuu ruiskutusvesi myös noin 90° kulmassa puutukkien pituussuunnan suhteen. Ne kuidut, jotka vapautuvat hionnassa, kootaan yhdessä ruiskutusveden kanssa hiomakoneen poh-jakouruun tai altaaseen. Kuivaksi ajatellun massan pitoi-25 suus saadussa massasuspensiossa vaihtelee tavallisesti välillä 0,5-2 %.

Eräs vaikeus kivihionnassa on, että puun kitkan vaikutuksesta kiven pintaa vastaan tapahtuu määrättyä paikallista kuivumista puussa. Hiottaessa pienen kosteuspitoisuu-30 den omaavaa puuta voi tällöin tapahtua jopa vahingollista ylikuumenemista. Puun pienen kosteuspitoisuuden toinen epäkohta on, että se lämpötila, jossa ligniini pehmenee, kasvaa puun kosteuspitoisuuden pienentyessä. Tämä haitallinen ilmiö johtaa vuorostaan siihen, että saadaan verrattain 35 lyhytkuituista massaa, joka paperinvalmistuksessa antaa mm. heikon repäisylujuudenomaavaa paperia. Mainittujen vaiku- 2 71173 tusten suuruus vaihtelee puun kosteuspitoisuuden mukaan, mistä johtuu, että myös saadun hiokemassan laatu vaihtelee.

Toinen epäkohta hiottaessa pienen kosteuspitoisuuden omaavaa puuta on, että hionta-alueella esiintyy niin korkei-5 ta lämpötiloja (puun ja kiven kosketuskohdassa), että kuidut värjäytyvät ja saadaan heikon valkoisuusasteen omaavaa massaa ja joka lisäksi aiheuttaa suuren kemikaalien kulutuksen mahdollisesti seuraavassa valkaisussa.

Valkoisemman massan saamiseksi on tunnettua käyttää 10 peroksidivalkaisuvaiheesta saatua valkaisujäteliuosta. Menetelmä on tarkemmin esitetty US-patenttijulkaisussa 4 029 543. Tunnetaan myös valkaisukemikaalien lisääminen kuidutettaessa haketta levyraffinointilaitteessa. Tämän menetelmän epäkohtana on, että kemikaalien kulutus on huo-15 mattavasti suurempi kuin valkaistaessa tornissa. On myös tunnettua, että kuidutettaessa haketta levyraffinointilait-teessa, kasvaa energian tarve 50-100 % suuremmaksi kuin hiottaessa puutukkeja hiomakivcä vastaan.

Johdettaessa kivihionnassa ruiskutusvettä pelkästään 20 kiven vapaille pinnoille on vaikea saada tasaisen laadun omaavaa lujaa ja vaaleaa massaa, koska on vaikea säilyttää puumateriaalin kosteuspitoisuus tasaisena.

Tämä keksintö ratkaisee edellämainitut vaikeudet. Keksintö koskee menetelmää valkaistun hiokkeen valmistami-25 seksi lignoselluloosanitoisista materiaalista, jolloin tunnetulla tavalla kuorittuja puutukkeja tai haketta hiotaan suljetussa taskuhiomakoneessa normaalipaineessa tai ylipaineessa syöttäen ruiskutusvettä vinossa kulmassa hiomakiven taskuista vapaita vaippapintoja vastaan, näiden pintojen 30 pyörimisliikkeen suuntaisesti ja/tai sitä vastaan. Menetelmälle on tunnusomaista se, että tuoreita valkaisukemikaale-ja sisältävää ruiskutusvettä lisäksi syötetään suoraan jokaisen taskun hiontavyöhykkeeseen.

On yllättäen havaittu, että ruiskutusveden syöttämi-35 nen suoraan jokaisen taskun hiontavyöhykkeeseen estää puun epäsuotavan kuivumisen johtuen kitkasta hiomakiven pintaa 3 71173 vastaan ja mahdollistaa täten mm. että puun kosteuspitoisuus voidaan pitää halutulla korkealla ja tasaisella tasolla samanaikaisesti kun irronneisiin puukuituihin kohdistuu valkaisu mahdollisimman aikaisessa vaiheessa ruiskutusveden si-5 sältämien valkaisukemikaalien vaikutuksesta.

Erikoisen edulliseksi on tällöin osoittautunut johtaa tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävää ruiskutusvettä suuressa paineessa puutukkien toiseen päätyosaan tai molempiin päätyosiin sekä ruiskutusvesisyötön kohdistaminen oleelli-10 sesti yhdensuuntaisesti tukkien pituussuunnan kanssa. Tällöin täyttyvät myös lähinnä hiomakiven yläpuolella olevien puutukkien väliset raot ruiskutusvedellä, mikä vaikuttaa edistävästi korkean ja tasaisen kosteustason ylläpitämiseen taskujen hiontavyöhykkeessä.

15 Erikoisen edulliseksi syötettäessä tuoreita valkaisu- kemikaaleja sisältävää ruiskutusvettä tukkien päätyä]ueille on osoittautunut vesilukon muodostaminen jokaiseen paine-laatikon (taskun) alimpaan osaan. Tällainen vesilukko voi sopivasti muodostua hiomakiven sivupäätyihin sijoitetuista 20 levyistä tai vastaavista osista, jotka on liitetty toisiinsa jokaisen painelaatikon ympäri siten, että ruiskutusvesi pysyy mahdollisimman hyvin tukkien hiontavyöhykkeessä ja mahdollistaa lähinnä kiven pintaa olevien tukkien välisten onteloiden tehokkaamman täyttymisen.

25 Tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävä ruiskutusvesi syötetään sopivasti tukkien hiontavyöhykkeeseen ruiskutus-putkien kautta ja niihin muodostettujen ohuiden reikien tai niihin kiinteästi asennettujen suuttimien kautta, jolloin on havaittu, että ruiskutusveden ylipaine täytyy pitää vä-30 Iillä 0,5-40 kp/cm2, edullisesti välillä 5-30 kp/cm2. Ruiskutusvesiputket reikineen tai suuttimineen voivat olla kiinteästi asennettuja hiomakoneeseen tai voivat ne muodostaa edestakaisen liikkeen. Ruiskutusvettä voidaan lisäksi syöttää aika ajoin, 5-10 sekunnin välein. Hiomakiven 35 ulkokehän ja sen yläpuolella lähinnä olevien ruiskutusput-kien välinen etäisyys on edullisesti suurempi kuin 10 mm.

4 7Ή 7 ^

Syötettäessä ruiskutusvettä "oleellisesti yhdensuuntaisena tukkien pituussuunnan kanssa" tarkoitetaan tässä yhteydessä, että ruiskutettujen vesikimppujen keskeiset, suoraan rei’ista tai suuttimista poistuvat osat kohtaavat 5 tukkien ulkopinnan välillä 0-30° olevassa kulmassa, edullisesti välillä 0-15° olevassa kulmassa laskettuna jokaisen suihkukimpun ajatellun keskiviivan ja tukkien pinnalla pituussuunnassa kulkevan keskiviivan väliltä.

Toinen sopiva muoto tuoreita valkaisukemikaaleja si-10 sältävän ruiskutusveden syöttämiseksi - joka täydentää edellä mainittua syöttöä ruiskutusputkien kautta - perustuu siihen, että ruiskutusvettä syötetään lisäksi tukkipaketin yläpuolelta painelaatikoihin painelevyihin sijoitettujen aukkojen tai suuttimien kautta. Tämä tapa ruiskutusveden syöt-15 tämiseksi auttaa onteloiden täyttämisessä alempien, kiven pintaa lähinnä olevien tukkien välillä ja auttaa lisäksi halutun suuren ja tasaisen kosteuspitoisuuden yllä pitämiseksi hionta-alueella.

Ruiskutetun veden virtausmäärää säädetään sopivasti 20 siten, että se tilavuusmäärä ruiskutettua vettä, joka johdetaan tukkien kosketusalueelle, vaihtelee välillä 50-600 litraa minuutissa tunnissa valmistettua massatonnia kohti. Tunnissa yhtä tonnia kohti massaa syötetty ruiskutusvesi voi tällöin kaikkiaan vaihdella välillä 100-2000 litraa mi-25 nuutissa, koska hiomakiven vapaille pinnoille ruiskutetun veden tilavuusmäärä vaihtelee tavallisesti välillä 50-1400 litraa minuutissa.

Erikoisen edulliseksi on osoittautunut käyttää myös erittäin puhdasta vettä, jota voidaan saada suodattamalla 30 ruiskutusvettä jossain tähän sopivassa laitteessa, kuten kehysseulassa, rumpusuodattimessa, lingossa tai erikoissuo-dattimessa. Siten esimerkiksi ruiskutusvesi, joka on ultra-suodatettu, on erittäin sopiva käytettäväksi.

Puutukkien hiontavyöhykkeeseen syötetyn ruiskutusve-35 den lämpötilan täytyy olla alueella 65-120°C ja edullisesti välillä 80-1C5°C, joka on osoittautunut erikoisen edulliseksi .

5 71173

Sovellettaessa keksinnön raukaista tapaa ruiskutusve-den johtamiseksi on yllättäen osoittautunut mahdolliseksi valmistaa hiokemassaa, joka on lujempaa ja valkoisempaa ja jonka laatu on tasaisempi kuin tunnetun tekniikan mukaan 5 valmistettu hiokemassa. Seuraava ja oleellinen etu on, että on myös osoittautunut mahdolliseksi valmistaa korkealaatuista hiokemassaa puusta, jota on varastoitu ja jonka kosteuspitoisuus siten on pieni. Eikä vähiten tärkeää ole, että puun lisäkuivuminen hionnassa näyttää täysin estyvän, jol-10 loin vaara haitallisten ylikuumentumisten muodostumiselle näyttää täysin estyvän. Tästä aiheutuu myös se, että hioma-kiven vaurioituminen estyy, jolloin kiven käyttöaika nite-nee oleellisesti. Tasaisen lämpötilan ja kosteuspitoisuuden säilyminen koko hionta-alueella, jonka keksinnön mukainen 15 menetelmä tekee mahdolliseksi, on selvästi edullista ja vaikuttaa edullisesti sekä massan ominaisuuksiin että hiomaki-ven käyttöikään. Erikoisen edullista ja tärkeää on luonnollisesti se, että tuotannon keskeytymiset hiomakiven vaurioituessa jäävät käytännöllisesti katsoen pois, koska tällai-20 set keskeytykset aiheuttavat merkittäviä taloudellisia tappioita .

Toinen oleellinen etu perustuu siihen, että keksinnön mukaan valmistetun massan valkoisuusaste on niin korkea, että yleensä ei vaadita seuraavaa valkaisuvaihetta.

25 Keksintöä sovellettaessa saatava toinen etu on, että ruiskutettavan veden kokonaismäärää voidaan pienentää, koska syötetty ruiskutusvesi jakautuu hiomalaitteessa optimaalisilla tavalla. Alentunut ruiskutusvesimäärä vuorostaan johtaa suurempaan massapitoisuuteen (mk) saadussa massasus-30 pensiossa. Tämä on erikoisen edullista, jos massa hionnan jälkeen varastoidaan torniin, koska torni voidaan tällöin tehdä huomattavasti pienemmäksi ja voi se samanaikaisesti toimia puskuritankkina. Mainittua tornia voidaan käyttää myös hiomalaitoksesta saadun massasuspension jälkivalkai-35 sussa. Toinen suuren massapitoisuuden etu on, että vedenpoisto massasuspensiosta on halvempaa ennen kuivausta.

6 71173

Keksinnön mukaan valmistetun massan valkoisuusaste on osoittautunut korkeaksi ja se sisältää runsaasti pitkiä ja taipuisia kuituja, mikä tekee mahdolliseksi valkoisen ja lujan paperin valmistamisen. Vaihtoehtoisesti voidaan mainit-5 tuja ominaisuuksia käyttää hyödyksi hyvät optiset ja mekaaniset ominaisuudet omaavan paperin valmistamiseksi, mutta jonka neliöpaino on tavanomaista pienempi. Edelleen voidaan keksinnön mukaan valmistettua massaa käyttää suurempi määrä sekoitettaessa kemiallisen massan, kuten sulfaatti- tai sul-10 fiittimassan kanssa kuin tavallisesti, jolloin kustannuksia puupitoisen paperin valmistamiseksi voidaan alentaa. Massa soveltuu edelleen raaka-aineeksi valmistettaessa laajemman ja vaihtelevamman laatualueen omaavaa paperia kuin on tavanomaista vaihtelualueella 92-98 % oleville massoille. Tämä 15 aiheutuu saadun massankorkeasta valkoisuusasteesta ja pitkien kuitujen suuresta osuudesta sekä massan suuresta lujuudesta.

Kuviot 1-3 esittävät kaaviollisesti tunnettua tekniikkaa sekä keksinnön mukaista menetelmää, jolloin 20 kuvio 1 esittää poikkileikkausta hiomakivestä, jolle ruiskutetaan vettä tunnetun tekniikan mukaisesti, so. vettä ruiskutetaan vinossa kulmassa neljään kohtaan vapaita pinnan kohtia vastaan, jotka kuviossa on merkitty kirjaimilla A ja B.

25 Kuvio 2 esittää hiomakiveä ylhäältä päin katsottuna, jolloin suoraan kiven vapaille pinnoille ruiskutetun veden lisäksi käytetään myös veden ruiskutusta keksinnön mukaisesti .

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti poikkileikkausta hio-30 malaitteesta varustettuna keksinnön mukaisella ruiskutus-veden syötöllä, jolloin kuitenkaan ei käytetä veden ruiskuttamista kiven vapaille pinnoille keksinnön mukaisen menetelmän selvempää esittelyä varten.

Keksinnön mukaisen menetelmän suositeltavat toteutus-35 muodot esitetään tässä yhteydessä parhaiten kuviossa 1 esitetystä tunnetusta tekniikasta lähtien, jolloin kuorit- 7 71173 tuja puutukkeja 1, joiden kosteuspitoisuus on välillä 20-70 %, puristetaan voimakkaasti hiomakiveä 3 vastaan mäntien 2 avulla, jolloin mäntäpaine on sopivasti välillä 4-40 kp/cm .

Suljetun hiomalaitteen sisällä (ei esitetty kuviossa) val- 5 litsee tavallisesti normaalipaine tai ylipaine, joka voi 2 nousta arvoon 1C kp/cm saakka. Ruiskutusvesi johdetaan hionnan aikana putkien 4-7 kautta ja johdetaan hiomakiven vapaille pinnoille A, B vinossa kulmassa pintaa vastaan, mutta suorassa kulmassa kiven tuki- ja käyttöakselia 8 vas-10 taan.

Keksinnön uuden ja sille tunnusomaisen tavan mukaan syötetään lisäksi tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävää ruiskutusvettä puutukkien hiontavyöhykkeeseen. Sitä ruiskutetaan sopivasti kuviossa 2 esitetyllä tavalla suuttimilla 15 varustetuista ruiskutuslaatikoista 13, 14, joihin on asennettu ruiskutusputket 11, 12, puutukkien molempiin päätyihin 9, 10, jolloin ruiskutetun veden suunta on oleellisesti yhdensuuntainen tukkien pituussuunnan kanssa, mutta voi määrätyissä tapauksissa kohdata tukkien pinnan 60° saakka 20 olevassa kulmassa, edullisesti tämä kulma ei kuitenkaan ole suurempi kuin 15°.

Suoraan hiomakiven vapaille pinnoille ruiskutetun 2 veden ylipaine on tavallisesti välillä 0,5-30 kp/cm ja puutukkien kosketusalueelle ruiskutetun, tuoreita valkaisu- 25 kemikaaleja sisältävän veden ylipaineen tulisi olla välil- 2 lä 0,5-40 kp/cm , edullisesti välillä 5-10 kp/cm“.

Se ruiskutusvesi, joka keksinnön mukaisesti johdetaan puutukkien hiontavyöhykkeeseen, sisältää edullisesti valkaisukemikaale ja, kuten vetyperoksidia, vesilasia, natrium-30 hydroksidia, magnesiumsulfaattia ja kompleksinmuodostajia, esimerkiksi tyyppiä dietyleenitriamiinipentaetikkahappoa (DTPA) olevaa. Muita valkaisukemikaaleja, jotka soveltuvat käytettäviksi ruiskutusvedessä, ovat natriumperoksidi, natrium- tai sinkkiditioniitti, hydroksyyliamiini, bisul-35 fiitti, boorihydridi ja tioglykolihappo. Myös muita hapettavia tai pelkistäviä valkaisukemikaaleja voidaan edulli- 3 71173 sesti käyttää ruiskutusvedessä, jonka pH-arvo sopivasti säädetään välille 3-14 ja edullisesti välille 5-12.

Valkaisukemikaalien pitoisuus ruiskutettavassa vedessä voi vaihdella tarpeen mukaan, so. kemikaalien pitoi-5 suus määräytyy sen valkoisuusasteen mukaan, johon massa halutaan valkaista. Tällöin luonnollisesti kemikaalien pitoisuudet lasketaan grammoina litraa kohti riippuen tukkien kosketusalueelle ruiskutetun veden tilavuusmäärästä. Kemi-kaalilisäykset, laskettuna painoprosentteina kuivaksi aja-10 tellusta puusta, ovat sopivasti 0,3-5 %. Sopivia lisäkemi-kaaliannoksia ovat siten (peroksidivalkaisussa). vesilasia 0,5 - 9 % natriumhydroksidia 0,5 - 3 % magnesiumsulfaattia 0,01 - 0,5 % 15 kompleksinmuodostajaa 0,05 - 0,5 % Käytetyn ruiskutusveden kokonaismäärä voi, kuten edellä on mainittu, vaihdella välillä 100-2000 litraa minuutissa valmistettaessa 1 tonni massaa tunnissa. Ruiskutus-veden kokonaismäärään sisältyvän valkaisukemikaalien osuus 20 voi siten vaihdella välillä 50-600 litraa minuutissa.

Se osuus ruiskutettavasta vedestä, joka tunnetun tekniikan mukaan kohdistetaan hiomakiven vapaille pinnoille, voi myös edullisesti sisältää kemikaalioita, jotka ensi sijassa muodostuvat valkaisujäteliuoksen jäännös-25 kemikaaleista saatuina erillisestä valkaisuvaiheesta.

Myös kemikaalien lisäykset, kuten kompleksimuodostajia, bisulfiittia ja alkalia, voivat edullisesti tulla kyseeseen, Tämän ruiskutusveden lämpötila on edullisesti välillä 30-120°C.

30 Seuraavat toteutusesimerkit edustavat keksinnön suo siteltavia toteutusmuotoja, joita keksinnön valaisemiseksi edelleen on verrattu tunnettuun tekniikkaan.

9 71173

Esimerkki 1

Esimerkissä esitetään valkaistun hiokemassan valmistaminen kuoritusta kuusipuusta keksinnön mukaisesti, jolloin tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävää vettä 5 ruiskutettiin puutukkien päätyosiin.Vertailun vuoksi valmistettiin myös hiokemassaa tunnetun tekniikan mukaisesti (vertailukoe 1), jolloin vettä ruiskutettiin vain suoraan hiomakiven vapaille pinnoille.

Yksi puuhiomon yhdeksästä hiomakoneesta täydennet-10 tiin ruiskutusputkilla siten, että oli mahdollista johtaa ruiskutusvettä tukkien päätyosiin kuvissa 2 ja 3 esitetyllä tavalla. Hiomakoneeseen syötettiin kuorittuja kuusitukkeja, joiden keskimääräinen kosteuspitoisuus oli 53 %. Puutukkien paine hiomakiven pintaa vastaan oli 15 9 kp/cm2. Tällä mäntäpaineella mitattiin käyttömoottorin keskitehoksi 1950 kW. Hionta suoritettiin normaalipaineessa, mutta hiomakoneessa, joka oli hyvin suljettu sen höyryn häviöitä vastaan, jota muodostui puun kitkan vaikutuksesta hiomakiveä vastaan. Saatu massasuspensio poistet-20 tiin hiomalaitteesta suljetun kanavan kautta.Vesihöyryn talteenottamiseksi oli kanavaan liitetty imutuuletin. Tuuletin siirsi kuuman vesihöyryn lämmönvaihtajaan. Läm-mönvaihtajassa lärrmitettiin ilmaa noin +5°C lämpötilasta noin 40°C:een. Esilämmitettyä ilmaa käytettiin massan 25 osasten kuivaukseen.

Suljetusta kanavasta otettiin massasuspensioista näytteitä massan ja paperin testausta varten ja osa näytteistä sijoitettiin säiliöihin jälkivalkaisua varten. Säiliöt sijoitettiin vesihauteeseen, jonka lämpö-30 tila oli 80°C.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä oli hiomakiven vapaille pinnoille ruiskutetun veden lämpötila 78°C. Tämä ruiskutusvesi sisälsi myös peroksidivalkaisuvaiheesta saatua jätevalkaisuliuosta ja sisälsi se jätevalkaisuliuokses-35 ta peräisin olevia jäännöskemikaaleja seuraavasti: ΊΛ 17 λ

10 . > \ / S

Vetyperoksidia (100 %) 0,62 g/1

Dietyleenitr iami inipentaetikka-happoa (DTPA) 0,05 g/1

Na2Si03 (vesilasia) 1,92 g/1 5 Etikkahappoa 0,80 g/1

Hartsi- ja rasvahappoja 0,14 g/1

Mitattu pH-arvo 8,1

Hiomakiven vapaille pinnoille ruiskutetun veden määrä mitattiin 700 litraksi minuutissa ja sen syöttöpai-10 ne oli 9 kp/cm^.

Tässä tapauksessa puutukkien päätyosiin syötettiin samaa ruiskutusvettä kuin edellä on esitetty paitsi, että siihen oli lisätty tuoreita valkaisukemikaajela niin, että sen koostumus oli seuraava: 15 Vetyperoksidia 3,50 g/1

Na2Si03 (vesilasia) 6,00 g/1 DTPA 0,60 g/1

Hartsi- ja rasvahappoja 0,12 g/1

Mitattu pH-arvo 10,9 20 Tukkien päätyosiin ruiskutetun veden lämpötilaksi mitattiin 90°C ja sen tilavuusmäärä oli 100 litraa minuutissa. Syöttö tapahtui 10 kp/an2:n ylipaineessa. Ruiskutetun veden kokonaistilavuusmäärä oli siten 800 litraa minuutissa. Kuivaksi ajatellun massan tuotannoksi lasket-25 tiin edelleen 28 kg minuutissa. Tukkien päätyosiin ruiskutettuun veteen lisätyn valkaisukemikaalien kokonaismäärä oli siten painoprosentteina kuivasta puusta laskettuna seuraava:

Vetyperoksidia 1,25 % 30 Na2Si03 2,15 % DTPA(100-%) 0,22 %

Koska myös hiomakiven vapaille pinnoille ruiskutettu vesi sisälsi jätevalkaisuliuosta, saatiin tässä tapauksessa huomattava valkaisukemikaalien lisäys, 35 mikä ilmenee seuraavasta koostumuksesta: 71173 11

Vetyperoksidia 1,55 %

Na2Si03 4,85 % DTPA 0,30 % 5 Kaikkiaan lisättiin siten tässä kokeessa ruis kutettavaan veteen seuraavat määrät valkaisukemikaaleja: Vetyperoksidia 2,80 % DTPA 0,52 %

Na2Si0 7,00 % 10 Edellä esitetty DTPA-määrä on huomattavan suuri koska merktitävä osuus jätevalkaisuliuoksesta peräisin olevaa kompleksinmuodostajaa oli jo sitoutunut kompleksiksi, so. oli jo käytetty.

Kuten edellä on mainittu, otettiin tässä kokeessa 15 massanäytteitä suljetusta kanavasta ja seulottiin ne labor atorioseulassa ennen arkinmuodostusta ja paperin koes-tusta. Rinnan edellä mainittujen näytteiden kanssa otettiin lisänäytteitä, jotka sijoitettiin säiliöihin ja pantiin vesihauteeseen, jonka lämpötila oli 80°C. Säilytys-20 aika vesihauteessa oli 20 minuuttia, minkä ajan kuluttua massanäytteet pestiin ja niistä muodostettiin arkkeja val-koisuusasteen mittaamiseksi. Tulokset on esitetty taulukoissa 1 ja 2, joista jälkimmäinen esittää jälkivalkais-tuja näytteitä.

25 Vertailukoe 1 Tässä kokeessa käytettiin samaa hiomalaitetta kuin esimerkissä 1. Ennen vertailukoetta keskeytettiin veden syöttö putkiin 11 ja 12. Siten johdettiin tässä kokeessa ruiskutusvettä vain kiven pinnalle, ruiskutetun veden si-30 sältäessä kuitenkin valkaisukemikaaleja. Ruiskutetun veden määräksi mitattiin 1600 litraa minuutissa ja syöttöpai-ne oli 9 kp/cm2. Ruiskutetun veden lämpötila oli 70°C. Valkaisukemikaalilisäys kuivaksi ajatellusta puusta laskettuna oli seuraava: 12 71173

Vetyperoksidia 3,5 %

Na2Si03 11,1 % DTPA 0,2 %

Massaa käsiteltiin kuten esimerkissä 1. Tulokset on 5 esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1

Vertailu- Esimerkki 1 koe 1_

Canadian Standard Freeness, ml ^]_0 10 Pitkäkuitupitoisuus, Bauer

McNett'in mukaan(+30 mesh),% 13 26

Vetoindeksi, Nm/g 36 44 2

Repäisyindeksi nMm /g 3,5 5,5 3

Tiheys, kg/m 391 378 15 Valkoisuusaste, SCAN'in mukaan,% 69 76

Kuten taulukosta ilmenee, sisältää keksinnön mukaisesti valmistettu massa (esimerkki 1) yllättävän suuren märänpitkiä kuituja. Pitkien kuitujen pitoisuus on siten 20 100 % suurempi keksinnön mukaisesti valmistetussa mas sassa kuin tavanomaisesti valmistetussa massassa (vertailukoe 1). Erikoisen yllättävää on, että keksinnön mukaisesti valmistetun massan repäisyindeksi on huomattavasti suurempi. Repäisyindeksin kasvu aiheutuu oletettavasti 25 pitoien kuitujen suuresta pitoisuudesta. Erittäin yllättävää on edelleen suuri valkoisuusaste, mikä saavutetaan väli ttömästi hionnan jälkeen. Tuloksia on pidettävä erikoisen yllättävinä otettaessa huomioon, että keksinnönmukaisessa menetelmässä koko peroksidimäärä oli vain 2,80 % verrattu-30 na 3,55 prosenttiin tunnetussa menetelmässä käytettynä.

Valkaisu on selvästi tehokkaampaa, jos valkaisukemikaale-ja käytetään esiteltävän keksinnön mukaisesti. Tulokset merkitsevät myös, että vain pienehkö osa hiomakiven vapaille pinnoille ruiskutetusta vedestä tunkeutuu puun 35 ja hiomakiven väliseen hiontatilaan. Tämä voi vuorostaan 13 71173 johtaa siihen, että hionta-alueella esiintyy paikallisesti korkeita lämpötiloja hiottaessa tunnetun tekniikan mukaisesti. Tämän epäkohdan tulisi olla erikoisen merkittävän hionta-alueen päättyessä kiven pyörimissuunnassa 5 laskettuna. Keksinnön mukaisessa menetelmässä vältytään vaaralta paikallisten ylikuumenemisten esiintymiseksi johtuen lämpötilaa alentavan ruiskutetun veden jatkuvasta syötöstä tukkien kosketusalueelle.

Niistä näytteistä, joita jälkivalkaistiin 20 mi-10 nuuttia 80°C:ssa, analysoitiin valkoisuusaste ja tulokset on esitetty taulukossa 2 seuraavassa.

Taulukko 2

Vertailu- Esimerkki 1 15 koe 1_

Valkoisuusaste SCAN'in mukaan, % 69 77

Kuten taulukosta ilmenee, on valkoisuusaste kasva-20 nyt yhdellä yksiköllä 20 minuutin valkaisun jälkeen. Tulos on sinänsä yllättävä, koska jäännösperoksidin pitoisuus laskettuna prosentteina massasta oli hieman suurempi valmistettaessa massaa tunnetun menetelmän mukaan. Syy siihen, että keksinnön mukaisessa kokeessa saatiin val-25 koisuusasteen kasvu jälkivalkaisussa, voi mahdollisesti olla löydettävissä tällöin esiintyvästä suuremmasta mas-sapitoisuudesta. Esimerkissä 1 oli massapitoisuus tällöin 3,50 % ja vain 1,75 % vertailukokeessa 1. Toinen syy tähän voi olla suurempi pH-arvo, joka saavutettiin 30 massasuspeniossa keksinnön mukaisessa menetelmässä.

Sitenesimerkissä 1 mitattiin pH-arvoksi 8,5 ja vertailu-kokeessa 1 saatiin arvo 7,2.

Esimerkki 2 Tässä esimerkissä esitetään valkaistun hiokemas-35 san valmistus kuusipuusta keksinnön mukaista menetelmää käyttäen ruiskuttaen osaksi kemikaaliota sisältämätöntä vettä hiomakiven vapaille pinnoille ja osaksi tuoreita 71173 14 valkaisukemikaaleja sisältävää vettä tukkien päätyalueil-le. Vertailun vuoksi valmistettiin myös hiokemassaa tunnetun tekniikan mukaisesti, jolloin käytettiin kemikalioita sisältämätöntä ruiskutusvettä (vertailukoe 2). Tämä koe 5 täydennettiin seuraavalla erillisellä vetyperoksidivalkai-suvaiheella.

Sekä esimerkissä että vertailukokeessa käytettiin samaa hiomalaitetta sekä olosuhteita kuin esimerkissä paitsi seuraavassa esitettävin poikkeuksin.

10 Keksinnön mukaisessa kokeessa oli ruiskutetun ve den lämpötila 85°C. Tukkien päätyosiin ruiskutettu vesi sisälsi tuoreita valkaisukemiakaaleja, joiden koostumus ja pitoisuudet olivat seuraavat:

Vetyperoksidia 5,0 g/1 15 Na2Si02 (vesilasia) 8,0 g/1

Dietyleenitriamiinipentaetikka- happoa (DTPA) 0,5 g/1

Mitattu pH-arvo 11,1

Se keraikaalivapaan ruiskutetun veden määrä, joka 20 johdettiin hiomakiven vapaille pinnoille ja jonka ylipai- 2 ne oli 10 kp/cm , mitattiin 900 litraksi minuutissa. Tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävän ruiskutetun veden määrä, joka 12 kp/cm^ ylipaineessa johdettiin tukkien päätyosiin, mitattiin 200 litraksi minuutissa. Ruiskutetun 25 veden kokonaismäärä tässä konesssa nousi siten 1100 litraan minuutissa. Kuivaksi lasketun massan tuotanto oli 35 kg minuutissa. Ruiskutettuun veteen lisättyjen kemikaa-lioiden määrä oli seuraava laskettuna prosentteina kuivatusta massasta: 30 Vetyperoksidia 2,85 %

Na2Si03 4,55 % DTPA 0,29 %

Suljetusta kanavasta otettujen mäytteiden massapi- toisuus oli 3,18 %, mikä vastaa viiden näytteen keskiarvoa. 35 Otetut näytteet seulottiin laboratorioseulassa, jonka rakoleveys oli 0,15 nm, minkä jälkeen valmistettiin käsin arkkeja paperin testausta varten. Analyysitulokset on 71173 15 esitetty taulukossa 3.

Vertailukoe 2

Kuten edellä on mainittu, käytettiin tässä kokeessa samaa hiomalaitetta kuin esimerkeissä Ija 2. Ennen koet-5 ta keskeytettiin vedensyöttö putkiin 11 ja 12. Täten ruiskutettiin tässä tapauksessa kemikaalivapaata vettä vain kiven vapaille pinnoille. Ruiskutetun veden määräksi mitattiin 1700 litraa minuutissa ja syöttöpaine oli 10 kp/cm^. Suljetusta kanavasta otettujen näytteiden massapitoisuus 10 oli 2,05 %. Massaa käsiteltiin esimerkissä 2 esitetyllä tavalla. Tulokset on esitetty taulukossa 3.

Taulukko 3

Vertailu- Esimerkki 2 koe 2_ 15 Canadian Standard Freeness, ml 195 175

Pitkäkuitupitoisuus, Bauer

McNett(+30 mesh), % 11 25

Vetoindeksi, Nm/g 32 43 2

Repäisyindeksi, nMm /g 3,4 5,4 20 Tiheys, kg/m^ 360 350

Valkoisuusaste, SCAN, % 60 76

Vertailukokeen mukaan valmistetusta massasta otettuja näytteitä valkaistiin 15 prosentin massapitoisuudel-25 la liuoksella, joka sisälsi 3,0 % vetyperoksidia, 5 % vesilaisia ja alkalia (1,7 % NaOH), kunnes valkaisuliuok-sen pH-arvoksi saatiin 11,1. Valkaistun massan valkoi-suusasteeksi mitattiin 76 %, so. saatiin sama valkoisuus-arvo kuin esimerkissä 2. Huolimatta siitä, että vetyperok-30 sidimäärä esimerkissä 2 oli hieman pienempi, saatiin siten keksinnön mukaisessa menetelmässä yhtä suuri valkoisuusaste, kuin mikä voidaan saavuttaa valkaistaessa tavanomaisesti valmistettua massaa erillisessä valkaisuvaiheessa.

Esiteltävänkeksinnön merkittävä etu on siten, että 35 sitä sovellettaessa on mahdollista jo hionnan aikana valmistaa massaa, jonka valkoisuus on niin suuri, että valkaisua erillisessä tornissa ei tarvita. Tämä ei ole mah- 71173 1 6

Ollista tavanomaista tekniikkaa käytettäessä.

Esimerkki 3 Tässä esimerkissä esitetään vaalean hiokemassan valmistus kuusipuusta, jonka kosteuspitoituus on pieni, 5 keksinnön mukaista menetelmää käyttäen. Hiomakiven vapaille noinnoille ruiskutettu vesi oli puhdasta vettä ilman valkaisujäteliuoksen lisäämistä ja tukkipuiden päätyalueilie ruiskutettu vesi sisälsi tuoreita valkaisu-kemikaaleja, Sähköteho hionnan aikana oli 2000 kW. Ver-10 tailun vuoksi valmistettiin samassa hiomalaitteessa samasta kuusipuuerästä myös hiokemassaa tunnetun tekniikan mukaan (vertailukoe 3) samaa sähkötehoa käyttäen.

Keksinnön mukaisessa kokeessa hiottiin kuorittuja kuusitukkeja, joiden keskikosteuspitoisuus oli 35 % 15 ruiskuttaen 100 litraa minuutissa vettä tukkien pääty- 2 alueille. Tämän ruiskutetun veden paine oli 10 kp/cm ja sisälsi se seuraavat määrät tuoreita valkaisukemikaa-le ja:

Vetoperoksidia 1,30 g/1 20 Na^Si03 6,00 g/1 DTPA 0,10 g/1

Se ruiskutettu vesi, jota samanaikaisesti joudettiin 8 kp/cm^ olevassa paineessa hiomakiven vapaille pin-25 noille, ei sisältänyt kemikaaleja ja sen määrä oli 950 litraa minuutissa. Ruiskutetun veden lämpötila oli 90°C.

Massatuotanto minuutissa oli 33 kg kuivaksi laskettua massaa. Kemikaalien käyttö laskettuna painoprosenttei-30 na kuivaksi ajatellusta massasta oli:

Vetyperoksidia 0,39 %

Na2Si03 1,82 % DTPA 0,30 %

Suljetusta kanavasta otettiin massanäytteitä ja 35 seulottiin ne laboratorioseulassa, jonka rakolevcys oli 0,15 mm. ennen arkinmuodostusta ja paperin testausta.

17 71 173

Tulokset paperin testauksesta on esitetty taulukossa 4.

Vertailukoe 3 Tässä kokeessa käytettiin samaa hiomalaitetta ja sähkötehoa kuin esimerkissä 3. Myös puutukkien kosteuspi-5 toisuus oli sama kuin esimerkissä. Ennen koetta keskeytettiin vedensyöttö kokonaan putkiin 11 ja 12. Tässä tapauksessa ruiskutettiin siten vain kiven vapaille pinnoille kemikaalivapaata vettä, so. käytettiin tunnettua menetelmää. Ruiskutetun veden määräksi mitattiin 1800 litraa 10 minuutissa. Sen syöttöpaine oli 8 kp/cmz ja lämpötila 70 C.

Massanäytteitä otettiin suljetusta kanavasta ja niitä käsiteltiin samalla tavalla kuin esimerkin 3 näytteitä. Tulokset on esitetty taulukossa 4.

15 Taulukko 4

Vertailu- Esimerkki 3 koe 3_

Canadian Standard Freeness,ml 140 160

Pitkäkuitupitoisuus, Bauer 20 McNett(+30 mesh),% 28 40

Repäisyindeksi, mNm^/g 3,3 4,9

Valkoisuusaste, SCAN, % 59 71

Kuten taulukosta ilmenee, on keksinnön mukaan val-25 mistetun massan lujuus yllättävän suuri ja sen valkoisuusaste erittäin korkea. Tämä on erittäin yllättävää otettaessa huomioon puun pieni kosteuspitoisuus ja pieni vetyperoksidin lisäysmäärä. Taulukosta ilmenee edelleen, että valmistettaessa hiokemassaa pienen kosteuspitoisuuden omaa-30 vasta puusta saadaan huomattavasti heikompaa massaa, jos hionta suoritetaan tunnetun tekniikan mukaisesti.

Esitellyn menetelmän oleellinen etu on siten, että on mahdollista valmistaa hiokemassaa, jonka laatu on korkea ja tasainen, myös jos esiintyy suuria vaihteluita 35 puun kosteuspitoisuudessa.

Claims (8)

71173 18

1. Menetelmä valkaistun hiokkeen valmistamiseksi lig-noselluloosapitoisista materiaaleista, jolloin tunnetulla 5 tavalla kuorittuja puutukkeja (1) tai haketta hiotaan suljetussa taskuhiomakoneessa normaalipaineessa tai ylipaineessa syöttäen ruiskutusvettä (4,5,6,7) vinossa kulmassa hioma-kiven (3) taskuista vapaita vaippapintoja (A,B) vastaan näiden pintojen pyörimisliikkeen suuntaisesti ja/tai sitä vas-10 taan, tunnettu siitä, että tuoreita valkaisukemikaa-leja sisältävää ruiskutusvettä lisäksi syötetään suoraan jokaisen taskun hiontavyöhykkeeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuoreita valkaisukemikaaleja sisäl- 15 tävää ruiskutusvesi (11,12), joka syötetään suoraan jokaisen taskun hiontavyöhykkeeseen, syötetään puutukkien (1) toiseen päätyosaan (9 tai 10) tai molempiin päätyosiin (9, 10) .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t u n -20 n e t t u siitä, että tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävä ruiskutusvesi (11,12), joka syötetään jokaisen taskun hiontavyöhykkeeseen puutukkien (1) päätyosien (9,10) kautta, syötetään pääasiallisesti yhdensuuntaisesti tukkien pituussuunnan kanssa.

4. Patenttivaatimuksien 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan jokaisen taskun alaosaa ympäröivä vesilukko hiomakiven (3) päätysivuihin sijoitettujen, toisiinsa yhdistettyjen levyjen tai vastaavien avulla.

5. Patenttivaatimuksien 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävää ruiskutusvettä lisäksi syötetään männän painelevyyn (2) sijoitettujen aukkojen tai suuttimien kautta siten, että tukkipakettiin (1) jokaisessa taskussa yläpuolel-35 ta kohdistuu täydentävä ruiskutusvesisyöttö, mikä edistää korkean ja tasaisen kosteuspitoisuuden ylläpitämistä taskun hiontavyöhykkeessä sekä hiomakiven pintaa lähinnä ole- 71173 19 vien tukkien välisten, aukkojen täyttymistä tuoreita valkai-sukemikaaleja sisältävällä ruiskutusvedellä.

6. Patenttivaatimuksien 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokaisen taskun hiontavyöhyk- 5 keeseen suoraan syötetyn, tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävän ruiskutusveden (11,12) tilavuusmäärä pidetään välillä 50-600 litraa minuutissa tunnissa valmistettua hioke-tonnia kohti.

7. Patenttivaatimuksien 1-6 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että ruiskutusvesi (4,5,6,7,11,12) ennen sen syöttöä hiomakoneeseen suodatetaan jossain tähän tarkoitukseen sopivassa laitteessa, kuten kehysseulassa, rumpusuodattimessa, lingossa, ultrasuodattimessa tai vastaavassa laitteessa.

8. Patenttivaatimuksien 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokaisen taskun hiontavyöhyk-keeseen suoraan syötetyn, tuoreita valkaisukemikaaleja sisältävän ruiskutusveden (11, 12) lämpötila säädetään välille 65-120°C, edullisesti välille 80-105°C ja että se syötetään 2 2 20 0,5 - 40 kp/cm :n, edullisesti 5-30 kp/cm :n ylipaineella. 71173 20