FI71779B - FRAMEWORK FOR MECHANICAL REFINING - Google Patents
FRAMEWORK FOR MECHANICAL REFINING Download PDFInfo
- Publication number
- FI71779B FI71779B FI802654A FI802654A FI71779B FI 71779 B FI71779 B FI 71779B FI 802654 A FI802654 A FI 802654A FI 802654 A FI802654 A FI 802654A FI 71779 B FI71779 B FI 71779B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- pulp
- process according
- treatment
- weight
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/04—Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides
- D21C3/06—Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides sulfur dioxide; sulfurous acid; bisulfites sulfites
Landscapes
- Paper (AREA)
Description
II . KUULUTUSJULKAISU n < 7 n g lbJ (11) utlAggnincsskrift ( i < t y c (45) Patentti myönnettyII. ANNOUNCEMENT n <7 n g lbJ (11) utlAggnincsskrift (i <t y c (45) Patent granted
Patent rol/ciat Zd CC 1037 (51) Kv.lk.*/lnt.Cl.‘ D 21 B 1/16 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 80265^ (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 22.08.8 0Patent rol / ciat Zd CC 1037 (51) Kv.lk. * / Lnt.Cl. ‘D 21 B 1/16 FINLAND —FINLAND (21) Patent application - Patentansökning 80265 ^ (22) Application date - Ansökningsdag 22.08.8 0
(23) Alkupäivä — Giltighetsdag 22.08.SO(23) Starting date - Giltighetsdag 22.08.SO
(41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig ]g 06.8l(41) Made public - Blivit offentlig] g 06.8l
Patentti- ja rekisterihallitus ^ Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. -National Board of Patents and Registration ^ Date of submission and publication. -
Patent- oeh registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31-10-86 (86) Kv. hakemus -- Int. ansökanPatent- oeh registerstyrelsen 'Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31-10-86 (86) Kv. application - Int. ansökan
(32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet I 2.7S(32) (33) (31) Privilege requested - Begärd priority I 2.7S
USA(US) 10^*668 (71) Q.N.S. Paper Company Limited, 12^5 Sherbrooke Street West, Montreal, P.Q., Kanada(CA) (/2) Adrian John Barnet, St. Catharines, Ontario, Alan C. Shaw, St. Catharines, Ontario, Charles Donald Logan, St. Catharines, Ontario, Kanada(CA) (7^0 Oy Koi ster Ab (5^) Menetelmä hierteen valmistamiseksi - Förfarande för framstä11 ning av mekanisk raffinörmassaUSA (US) 10 ^ * 668 (71) Q.N.S. Paper Company Limited, 12 ^ 5 Sherbrooke Street West, Montreal, PQ, Canada (CA) (/ 2) Adrian John Barnet, St. Catharines, Ontario, Alan C. Shaw, St. Catharines, Ontario, Charles Donald Logan, St. Catharines, Ontario, Canada (CA) (7 ^ 0 Oy Koi ster Ab (5 ^) Method for making pulp - Förfarande för framstä11 Ning av mekanisk raffinörmassa
Esiteltävä keksintö kohdistuu parantuneet ominaisuudet omaavan hierteen valmistukseen, jota voidaan käyttää kemiallisen massan korvaamiseen.The present invention is directed to the manufacture of a pulp with improved properties that can be used to replace chemical pulp.
Termillä "mekaaninen massa" tässä käytettynä on alan tavanomainen merkitys ja se tarkoittaa puumateriaalia mekaanisesti hajottamalla saatua tuotetta, joka muodostuu pääasiassa vapautetuista ja erotetuista yksittäisistä puukuiduista ja niiden osista ja joka soveltuu paperin valmistukseen.The term "mechanical pulp" as used herein has the usual meaning in the art and refers to a product obtained by mechanically decomposing a wood material, consisting mainly of released and separated individual wood fibers and parts thereof, and suitable for papermaking.
Termillä "kuitu" tässä käytettynä on myös alalla tavanomainen merkitys ja se tarkoittaa yksittäisiä kasvisoluja, jotka muodostavan puumateriaalin ja jotka havupuiden suhteen tunnetaan kasvitieteellisesti nimillä parenchyma-solut ja trakeidit. Näiden kuitujen läpimitat ovat yleensä pienempiä kuin 0,05 mm ja niiden puulajien tapauksessa, joita tavallisesti käytetään massan ja paperin valmistukseen, kuten kuusen, jalokuusen, männyn, haavan ja poppelin tapauksessa huomattavasti pienempiä kuin 0,05 mm.The term "fiber" as used herein also has a conventional meaning in the art and refers to the individual plant cells that make up the wood material and are known botanically for conifers as parenchyma cells and tracheids. The diameters of these fibers are generally less than 0.05 mm and, in the case of wood species commonly used for pulp and paper production, such as spruce, spruce, pine, wound and poplar, considerably less than 0.05 mm.
2 717792 71779
Termillä "hierre" tarkoitetaan mekaanista massaa, joka on muodostettu johtamalla pienennettyä selluloosakuitumateri-aalia, tavallisesti haketta, kahden rivoilla varustetun yhdensuuntaisen pinnan välisen pienen raon lävitse, pintojen pyöriessä toistensa suhteen (tunnetaan kiekkojauhimen nimellä). Menettely voidaan suorittaa normaali-ilmanpaineessa, jolloin tuote tunnetaan nimellä "hierre" (RMP) tai painetta käyttäen, tavallisesti noin 1-2 ilmakehää normaalipaineen yläpuolella ja kohotetuissa lämpötiloissa, kuten esimerkiksi 120°C:ssa, jolloin tuote tunnetaan nimellä "kuumahierre" (TMP). Jauhatus suoritetaan tavallisesti kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vai-hessa kuidut vapautetaan ja erotetaan ja toisessa vaiheessa käytetään lisäjauhatusenergiaa kuitujen taipuisuuden, yhdenmukaisuuden, fibrilloitumisen ja sitoutumisen parantamiseksi. Tavallisesti noin puolet jauhatuksen kokonaisenergiasta noin 1800 - 2000 kWh/t kohti käytetään kuidun erotusvaiheessa.The term "grit" refers to a mechanical pulp formed by passing a reduced cellulosic fibrous material, usually wood chips, through a small gap between two parallel surfaces with ribs, the surfaces rotating relative to each other (known as a disc grinder). The procedure can be performed at normal atmospheric pressure, the product known as "tread" (RMP), or using pressure, usually about 1-2 atmospheres above normal pressure and at elevated temperatures, such as 120 ° C, where the product is known as "hot tread" (TMP). ). Grinding is usually performed in two steps. In the first stage, the fibers are released and separated, and in the second stage, additional grinding energy is used to improve the flexibility, uniformity, fibrillation and binding of the fibers. Usually about half of the total energy of grinding per about 1800-2000 kWh / t is used in the fiber separation step.
Koska mekaanisia massoja voidaan valmistaa yli 95 %:n saantoina minimaalisin saastumisongelmin, on tämä voimakas kiihoke niiden käytön lisäämiseksi paperinvalmistuksessa. Yleensä ei kuitenkaan ole mahdollista siirtää pelkästään mekaanisesta massasta valmistettua arkkia suurella nopeudella paperinvalmis-tuskoneen muodostus-, puristus-, kuivaus- ja kelausosastojen lävitse ilman liiallisten katkojen esiintymistä. Kemiallista massaa lisätään tavallisesti paperin raaka-aineisiin sen käsi-teltävyyden parantamiseksi koneessa. Sanomalehtipaperi valmistetaan tavallisesti raaka-aineista, jotka muodostuvat noin kolmesta osasta hioketta tai muuta mekaanista massaa ja yhdestä osasta kemiallista massaa.Because mechanical pulps can be produced in yields above 95% with minimal contamination problems, this is a powerful stimulus to increase their use in papermaking. In general, however, it is not possible to move a sheet made of mechanical pulp alone at high speed through the forming, pressing, drying and winding sections of a papermaking machine without excessive interruptions. Chemical pulp is usually added to paper raw materials to improve its processability in the machine. Newsprint is usually made from raw materials consisting of about three parts groundwood or other mechanical pulp and one part chemical pulp.
Termillä "käsiteltävyys" tarkoitetaan ominaisuuksien yhdistelmää, joka sallii märän arkin siirtämisen suuremmalla nopeudella paperikoneen muodostus-, puristus- ja kuivausosastojen lävitse ja sallii kuivan rainan kelaamisen ja painattamisen niin, että esiintyy vain hyväksyttävä määrä katkoja. Itse asiassa käsiteltävyys on mitta sille tehokkuudelle, jolla paperi kulkee paperikoneen ja painokoneen lävitse.The term "processability" refers to a combination of properties that allows a wet sheet to be transferred at a higher speed through the forming, pressing, and drying sections of a paper machine and allows the dry web to be wound and printed with only an acceptable number of breaks. In fact, processability is a measure of the efficiency with which paper passes through a paper machine and a printing press.
Kemiallista massaa oleva aineseos valmistetaan tavallisesti sulfiittimenetelmän avulla saantoina, jotka ovat alueella 3 71779 noin 45-65 %. Kemiallinen massa on kallista, vaatii runsaasti puuraaka-aineita ja aiheuttaa huomattavia saastumisongelmia.The chemical pulp mixture is usually prepared by the sulfite process in yields in the range of 3,71779 to about 45-65%. Chemical pulp is expensive, requires a lot of wood raw materials and causes significant pollution problems.
Kuten edellä on mainittu, mekaanista massaa saadaan yli 95 %:n saantoina vähäisin saastumisongelmin.As mentioned above, mechanical pulp is obtained in yields of more than 95% with minimal contamination problems.
Huolimatta kaikista niistä epäkohdista, joita liittyy kemiallisen massan käyttöön, käytetään sitä yleisesti sanomalehtipaperia valmistettaessa, koska käsiteltävyys on ratkaiseva pa-perinvalmistuskoneessa ja painosalin tehokkuuden vuoksi, mikä vuorostaan on ratkaisevaa taloudellisuudelle.Despite all the drawbacks associated with the use of chemical pulp, it is commonly used in the manufacture of newsprint because handling is crucial in the papermaking machine and because of the efficiency of the printing hall, which in turn is critical to economy.
Tämän keksinnön avulla saadaan menetelmä parantuneen hierteen valmistamiseksi, joka soveltuu korvaamaan kemiallista massaa useissa sovellutuksissa, mukaan luettuna sanomalehtipaperin raaka-aineet.The present invention provides a method of making an improved pulp suitable for replacing chemical pulp in a variety of applications, including newsprint raw materials.
Tämän keksinnön ansiosta murtovenymä (märkävenymä) kasvaa ja massasta muodostetun märän rainan jännitys-muodonmuutosominaisuudet paranevat samalla kun nopea vedenpoisto säilyy. Nyt on havaittu tähän saakka tuntematon ilmiö, että korkea märkävenymä ja hyvät jännitys-muodonmuutoskarakteristikat märkänä yhdessä nopean vedenpoiston kanssa ovat perustavaa laatua olevat ominaisuudet, joka parantaa sanomalehtipaperimassan kulkua paperikoneessa .Thanks to the present invention, the elongation at break (wet elongation) is increased and the stress-strain properties of the wet web formed from the pulp are improved while maintaining rapid dewatering. It has now been observed a hitherto unknown phenomenon that high wet elongation and good stress-strain characteristics when wet, together with rapid dewatering, are fundamental properties that improve the flow of newsprint in a paper machine.
Kuitu-kuitusidos kuivassa paperiarkissa, joka on muodostettu hierteestä, joka on valmistettu keksinnön mukaisella menetelmällä, on parantunut, jolloin veto- ja repäisylujuus kasvavat ja arkin tiheys kasvaa.The fiber-fiber bond in a dry sheet of paper formed from a pulp made by the method of the invention is improved, thereby increasing the tensile and tear strength and the density of the sheet.
Eräs tämän keksinnön tärkeä piirre on, että valmistetaan hierrettä, jota voidaan käyttää korvaamaan kaikki tai osa kemiallisesta massasta useissa sen sovellutuksissa ja jolloin saadaan menetelmä, jossa muodostuu vain merkityksettömiä määriä saastuttavia päästöjä, milä poikkeaa täysin kemiallisen massan valmistusmenetelmistä, joissa on käsiteltävä suuria määriä saastuttavia päästöjä. Energian kokonaistarve jauhatuksessa etukäteen määrätyn laatutason omaavan massan muodostamiseksi vähenee myös verrattuna tavanomaiseen hierteen valmistusprosessiin.An important feature of the present invention is the production of a pulp that can be used to replace all or part of the chemical pulp in many of its applications, resulting in a process that produces only insignificant amounts of polluting emissions, which is completely different from chemical pulp production processes that require large amounts of polluting emissions. . The total energy required in grinding to form a pulp with a predetermined quality level is also reduced compared to a conventional milling process.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että se käsittää seuraavat vaiheet: 4 71779 (a) hakekkeeseen, jota ei ole pehmennetty kemiallisesti, kohdistetaan mekaaninen vaikutus kiekkojauhimessa ligniinin termisen pehmenemispisteen alapuolella olevassa lämpötilassa mekaanisen puumassan saamiseksi, joka koostuu pääasiassa erillisistä puukuidusta ja niiden osista; (b) massaa käsitellään korotetussa lämpötilassa noin 100°C yläpuolella ylipaineessa rikkihapokkeen liukoisen suolan vesi-liuoksella, joka sisältää riittävästi alkalia pH-arvon pitämiseksi suurempana kuin noin 3 käsittelyn aikana, jolloin käsittely suoritetaan sellaisessa lämpötilassa ja sellaisen ajan, että reaktio tapahtuu massan kanssa kemiallisesti käsitellyn massan saamiseksi, joka pystyy muodostamaan paperirainan, jonka märkälujuus on kasvanut ja venytys-muodonmuutosominaisuudet ovat parantuneet säilyttäen nopean vedenpoistokyvyn, jolloin käsittely suoritetaan sellaisessa lämpötilassa ja aikana, jotka riittävät antamaan käsitellyn massan saannoksi yli noin 85 pai-no-% ja (c) kemiallisesti käsiteltyyn massaan kohdistetaan mekaa-nimen käsittely kiekkojauhimessa massan laadun parantamiseksi ja hierteen saamiseksi, jonka Canadian Standard freeness-luku on noin 50 - 700.The method of the invention is characterized in that it comprises the steps of: 4 71779 (a) subjecting a non-chemically softened chip to mechanical action in a disc mill at a temperature below the thermal softening point of lignin to obtain a mechanical wood pulp consisting essentially of discrete wood fibers and parts thereof; (b) treating the pulp at an elevated temperature above about 100 ° C under an overpressure with an aqueous solution of a soluble salt of sulfuric acid containing sufficient alkali to maintain a pH greater than about 3 during the treatment at a temperature and for a time such that the pulp is chemically reacted to obtain a treated pulp capable of forming a paper web having increased wet strength and improved stretch deformation properties while maintaining rapid dewatering, the treatment being performed at a temperature and for a time sufficient to give a treated pulp yield of greater than about 85% by weight; and (c) chemically the treated pulp is subjected to the treatment of the name meka in a disc mill to improve the quality of the pulp and obtain a pulp with a Canadian Standard freeness number of about 50 to 700.
Selluloosakuitumateriaalilajit ja käsittelyolosuhteet, jotka vaaditaan käyttökelpoisen mekaanisen massan valmistamiseksi, ovat alalla hyvin tunnetut. Tiedetään esimerkiksi hyvin, että useimpia lehtipuulaatuja ei voida jauhaa riittävän lujuuden omaavan mekaanisen massan saamiseksi. Keksinnön sovellutus rajoittuu hierteeseen, joka on valmistettu puulajeista tai muista selluloosakuitumateriaaleista, joita teollisuudessa pidetään sopivina mekaanisen hierteen valmistamiseen. Keksintöä esitellään edelleen erikoisesti puulajeihin viitaten.The types of cellulosic fibrous material and processing conditions required to produce a useful mechanical pulp are well known in the art. For example, it is well known that most hardwood grades cannot be ground to obtain a mechanical pulp of sufficient strength. The application of the invention is limited to a pulp made of wood species or other cellulosic fibrous materials considered suitable in the industry for the production of a mechanical pulp. The invention is further presented with particular reference to wood species.
Keksinnön mukaisen menetelmän muodostavat kolme vaihetta on esitetty seuraavassa erikseen:The three steps that make up the method according to the invention are presented separately below:
Vaihe (a) Kuitujen erottaminenStep (a) Separation of fibers
Puukuitu muodostuu pääasiassa soluseinämästä, jonka ulkopinta taas muodostuu selluloosaa runsaasti sisältävistä kuitumaisista kerroksista, jotka tunnetaan S^- ja S2~kerroksina. Puussa 5 71779 kuitujen välisen tilan, joka tunnetaan keskilamellina, täyttää ligniinirikas materiaali.The wood fiber consists mainly of a cell wall, the outer surface of which in turn consists of fibrous layers rich in cellulose, known as S1 and S2 layers. In wood 5,71779, the space between the fibers, known as the middle lamella, is filled with a lignin-rich material.
Keksinnön mukainen materiaali vaatii, että kuitujen alku-vapautuksessa puusta kiekkojauhimessa irtoaminen tapahtuu pääasiassa S·^- ja S2~kerroksessa, jolloin paljastuu selluloosaa runsaasti sisältävää kuitumateriaalia, mikä antaa fibrillaatio-ominaisuudet hyvälle mekaaniselle massalle. Koska tämä kuitu-morfologia muodostuu kuidun vapautushetkellä, on välttämätöntä, että kuitujen irtautumistapahtuma jatkuu oleellisesti loppuun. Täten keksinnön mukaisen menetelmän aluksi tapahtuvassa mekaanisessa kuitujen erotteluvaiheessa saadun tuotteen täytyy muodostua pääasiassa yksittäisistä puukuiduista, joiden keskimääräinen läpimitta on luonnostaan pienempi kuin 0,05 mm. Voidaan käyttää enemmän kuin välttämättä tarvittava määrä energiaa tässä erotusvaiheessa, mutta se on tarpeetonta.The material according to the invention requires that, in the initial release of the fibers from the wood in the disc mill, the detachment takes place mainly in the S1 and S2 layers, thereby exposing a fibrous material rich in cellulose, which gives good mechanical pulp fibrillation properties. Since this fiber morphology is formed at the time of fiber release, it is essential that the fiber release process continue substantially to completion. Thus, in the initial mechanical separation step of the process according to the invention, the product obtained must consist mainly of individual wood fibers with an average diameter of less than 0.05 mm. More than the necessary amount of energy can be used in this separation step, but it is unnecessary.
Tiedetään hyvin, että kuumahierteen valmistuksessa, jos käytetty lämpötila ylittää ligniinin lämpötilan kuitujen erottaminen tapahtuu keskilamellissa, jolloin saadaan sileä kuitu, jonka pinta sisältää runsaasti ligniiniä. Tämä kuitu on vaikea tai mahdoton fibrilloida edelleen ja se on yleensä sopimaton käytettäväksi mekaanisena massana. Täten tämän keksinnön mukainen kuitujen alkuerotteluvaihe suoritetaan lämpötilassa, joka on ligniinin pehmenemislämpötilan alapuolella. Tämä jälkimmäinen lämpötila vaihtelee eri puulajeilla ja se riippuu kuumennus- ja hierto-olosuhteista, mutta se on yleensä noin 150°C:n alapuolella.It is well known that in the manufacture of a hot mill, if the temperature used exceeds the temperature of the lignin, the separation of the fibers takes place in a central lamella, resulting in a smooth fiber with a surface rich in lignin. This fiber is difficult or impossible to further fibrillate and is generally unsuitable for use as a mechanical pulp. Thus, the initial fiber separation step of this invention is performed at a temperature below the softening temperature of lignin. This latter temperature varies with different types of wood and depends on heating and rubbing conditions, but is generally below about 150 ° C.
On pyritty vähentämään kuitujen erotteluun tarvittavaa energiamäärää ja parantamaan massan laatua pehmentämällä puuta kemiallisesti ennen jauhatusta. Tällainen menetelmä, jossa käytetään sulfiittia käsittelykemikaalina, on esitetty US-patentissa nro 4 116 758. Tämän menetelmän mukaiset tuotteet ovat sileäsei-näisiä kuituja, joiden fibrilloitumispyrkimys on pieni vastaten edellä esitettyjä kuituja, jotka on saatu ligniinin pehmenemispisteen yläpuolella olevassa lämpötilassa eivätkä ne sovellu käytettäviksi tämän keksinnön mukaisena mekaanisena massana.Efforts have been made to reduce the amount of energy required to separate the fibers and to improve the quality of the pulp by chemically softening the wood before grinding. Such a process using sulfite as a treatment chemical is disclosed in U.S. Patent No. 4,116,758. The products of this process are smooth-walled fibers with a low tendency to fibrillate, corresponding to the above fibers obtained at a temperature above the softening point of lignin, and are not suitable for use in this process. as a mechanical pulp according to the invention.
Esiteltävään keksintöön kuuluu kuitenkin seuraavassa käsittelyvaiheessa tarvittavien kemikaalisen lisääminen hakkeeseen ennen niiden siirtymistä kiekkojauhimeen edellyttäen, että lämpö- 6 71 779 tila ja kosketusaika ovat sellaiset, että ei tapahdu oleellista reaktiota eikä hakkeen merkittävää kemiallista pehmenemistä.However, the present invention involves the addition of a chemical required in the next processing step to the chips prior to their transfer to the disc mill, provided that the temperature and contact time are such that no substantial reaction occurs or significant chemical softening of the chips.
Kiekkojauhin toimii massan ja kemikaalien tehokkaana sekoitti-mena tavallisesti käytetyissä suurissa sakeuksissa.The disc grinder acts as an efficient mixer of pulp and chemicals at the high consistencies commonly used.
Keksinnön alueeseen kuuluu myös hakkeen höyrykäsittely painetta käyttäen ennen jauhatusta ligniinin pehmenemispisteen alapuolella olevassa lämpötilassa, tyypillisesti noin 140°C alapuolella teollisuudessa tavanomaisesti käytetyn menettelyn mukaisesti valmistettaessa kuumahierrettä.Also within the scope of the invention is the steam treatment of chips using pressure prior to milling at a temperature below the softening point of lignin, typically below about 140 ° C, according to a procedure conventionally used in industry to produce hot milling.
Tämän keksinnön mukaan jatkokäsittelyyn soveltuva tuote vaiheesta (a) voidaan saada yksinkertaisesti alalla tunnetun jauhatusmenetelmän ensimmäisen vaiheen mukaisesti valmistettaessa hyvää mekaanista massaa. Tähän tavallisesti liittyy puukui-tujen esihöyrytys yleensä noin 120-135°C olevassa lämpötilassa ja 1-2 ilmakehän paineessa 2-10 minuutin ajan, esihöyrystetyn hakkeen, joka ei ole pehmennyt kemiallisen käsittelyn vaikutuksesta, siirtäminen kiekkojauhimeen ligniinin pehmenemispisteen alapuolella olevassa lämpötilassa ja käyttäen riittävästi energiaa mekaanisen massan saamiseksi, joka muodostuu pääasiassa yksittäisistä kuiduista ja niiden osista, jolloin näiden kuitujen ja niiden osien läpimitta on yleensä keskimäärin pienempi kuin 0,05 mm. Tämä vaihe suoritetaan yleensä noin 10-40 paino-%:n, erikoisesti 25-30 paino-%:n sakeudessa.According to the present invention, the product suitable for further processing from step (a) can be obtained simply according to the first step of the grinding method known in the art in the preparation of a good mechanical pulp. This usually involves pre-evaporating the wood fibers, usually at a temperature of about 120-135 ° C and 1-2 atmospheric pressure for 2-10 minutes, transferring the pre-vaporized chips that have not softened by chemical treatment to a disc mill at a temperature below the softening point of lignin and using sufficient energy to obtain a mechanical pulp consisting mainly of individual fibers and parts thereof, the diameter of these fibers and parts thereof generally being less than 0.05 mm on average. This step is generally carried out at a consistency of about 10 to 40% by weight, in particular 25 to 30% by weight.
Vaihe (b) Kemiallinen reaktioStep (b) Chemical reaction
Puukuitujen halutun fysikaalisen muodon saavuttamisen jälkeen vaiheessa (a) muutetaan kuitujen kemiallista luonnetta reaktiolla rikkihapokkeen liukoisen suolan, tavallisesti natrium-sulfiitin vesiliuoksen kanssa. Reaktio suoritetaan noin 110°C yläpuolella olevassa lämpötilassa ylipaineessa aikana, joka riittää muodostamaan kemiallisesti käsiteltyä mekaanista massaa, joka pystyy muodostamaan paperirainan, jonka märkälujuus- ja jännitys-muodonmuutosominaisuudet ovat parantuneet ja josta ve-denpoistuminen on nopeaa, mutta mikä aika ei ole riittävä aiheuttamaan ligniinin oleellista liukenemista, mikä aiheuttaisi saannon vähenemisen ja muodostaisi saastuttavia päästöjä. Tässä keksinnössä käytettyyn kemialliseen käsittelyyn liittyvien kemiallisten reaktioiden tarkkaa luonnetta ei tunneta, mutta li 71779 7 sulfonoitumisen oletetaan liittyvän niihin.After achieving the desired physical form of the wood fibers in step (a), the chemical nature of the fibers is changed by reaction with a soluble salt of sulfuric acid, usually an aqueous solution of sodium sulfite. The reaction is carried out at a temperature above about 110 ° C under an overpressure time sufficient to form a chemically treated mechanical pulp capable of forming a paper web with improved wet strength and stress deformation properties and rapid dewatering but not sufficient to cause lignin. substantial dissolution, which would lead to a reduction in yield and the formation of polluting emissions. The exact nature of the chemical reactions involved in the chemical treatment used in this invention is not known, but sulfonation of li 71779 7 is believed to be related to them.
Reaktion aikana liuoksen pH-arvo laskee ja alkalia kuluu. Esiteltävän keksinnön mukaiselle menetelmälle on oleellista, että kemikaalipanoksessa on riittävästi alkalia estämään pH-ar-von alenemisen pienemmäksi kuin kolme käsittelyn aikana kuitujen vaurioitumisen estämiseksi hydrolyyttisen vaikutuksen vuoksi, mistä aiheutuisi lujuuden heikkenemistä. Tarvittavan alkalin tarkka määrä vaihtelee puuraaka-aineen asetyylipitoisuuden mukaan eikä sitä voida määrittää tarkasti, mutta se on kokeiden avulla helposti todettavissa.During the reaction, the pH of the solution decreases and the alkali is consumed. It is essential for the process of the present invention that there is sufficient alkali in the chemical charge to prevent the pH from dropping below three during treatment to prevent damage to the fibers due to the hydrolytic effect, which would result in a decrease in strength. The exact amount of alkali required varies according to the acetyl content of the wood raw material and cannot be determined precisely, but it is easily detectable by experiments.
Alkalitarve voidaan tyydyttää pelkästään natriumsulfii-tilla. Kuitenkin, koska vain puolet natriumsulfiitin natriumista on käytettävissä neutralointiin on tavallisesti taloudellisempaa tyydyttää osa alkalitarpeesta lisäämällä natriumhydrok-sidia tai natriumkarbonaattia. Seoksen pH-arvo pidetään kuitenkin edullisesti pienempänä kuin noin 12, koska hemiselluloosat liukenevat puukuiduista suuremmilla pH-arvoilla saannon heiketessä vastaavasti.The alkali requirement can be met by sodium sulfite alone. However, since only half of the sodium in sodium sulfite is available for neutralization, it is usually more economical to satisfy part of the alkali requirement by adding sodium hydroxide or sodium carbonate. However, the pH of the mixture is preferably kept below about 12 because the hemicelluloses dissolve from the wood fibers at higher pH values as the yield decreases correspondingly.
Keksinnön suositellussa toteutuksessa kemiallisessa käsittelyssä käytetyn natriumsulfiitin määrä on alueella noin 4-15 paino-% vaiheesta (a) saadusta mekaanisesta massasta laskettuna, vaikkakin pienempiä pitoisuuksia, aina noin 1 paino-%:iin asti, voidaan käyttää edullisen vaikutuksen heikentyessä edellyttäen, että seoksen jäännössulfiittipitoisuus jodometrisesti mitattuna ei oleellisesti lähene nollaa ennen reaktion päättymistä. Natriumsulf iittimäärän ollessa pienemmän kuin 1 paino-%, parannukset ovat liian vähäiset käsittelykustannuksiin verrattuna. Vastaavia parannuksia havaitaan käytettäessä kemikaaleja noin 25 paino-%:iin asti mekaanisesta massasta, mutta lisäkustannukset eivät ole oikeutettuja saavutetun pienen parantumisen perusteella. Kemikaalipanos on siten yleensä noin 1-25 paino-%, edullisesti noin 4-15 paino-% mekaanisesta massasta laskettuna. Kemiallisen panoksen pH-arvo on edullisesti noin 7-12 ja se sisältää natriumsulfiittia ja riittävästi alkalia pH-arvon säilyttämiseksi arvossa yli 3 kautta koko reaktion.In a preferred embodiment of the invention, the amount of sodium sulfite used in the chemical treatment is in the range of about 4-15% by weight based on the mechanical pulp from step (a), although lower concentrations, up to about 1% by weight, may be used with reduced beneficial effect provided that the mixture has a residual sulfite content. iodometrically measured does not substantially approach zero before the reaction is complete. When the amount of sodium sulfite is less than 1% by weight, the improvements are too small compared to the treatment cost. Similar improvements are observed with the use of chemicals up to about 25% by weight of the mechanical pulp, but the additional costs are not justified on the basis of the small improvement achieved. The chemical charge is thus generally about 1 to 25% by weight, preferably about 4 to 15% by weight based on the mechanical pulp. The chemical charge preferably has a pH of about 7-12 and contains sodium sulfite and sufficient alkali to maintain the pH above 3 throughout the reaction.
Sulfiitin reaktioiden puun kanssa tiedetään käsittävän suuren määrän eri reaktioita, joiden nopeudet riippuvat reaktio-olosuhteista, erityisesti pH-arvosta ja lämpötilasta. Nykyinen 71779 tietämyksemme tästä monimutkaisesta tapahtumasta on esitetty yhteenvetona julkaisussa G. Gellerstedt, Svensk Papperstidning nro 16, 1976, sivut 537-543. On todettu, että reaktiot, jotka ovat välttämättömiä keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa ja niihin liittyvät tulokset, etenevät pH-arvoilla, jotka ovat yli 3 ja edullisesti yli 7 ja lämpötiloissa, jotka ovat korkeampia kuin noin 110°C ja edullisesti korkeampia kuin noin 130°C. Tunnetaan myös muita puumateriaalien reaktioita sulfiit-tien kanssa, jotka etenevät pienemmillä pH-arvoilla ja 100°C alapuolella olevissa lämpötiloissa ja joita on esitetty julkaisussa H.J. Kvisgaard, Norsk Skogindustri 19, Nro 4, 1965, sivut 155-163. Nämä reaktiot eivät kuitenkaan ole tehokkaita parannuksen saamiseksi märkä- ja kuivaominaisuuksiin, kuitujen tai-puisuuteen, niiden liittämiseksi yhteen eikä tehovaatimuksiin, jotka saavutetaan esiteltävän keksinnön avulla.Sulfite reactions with wood are known to involve a large number of different reactions, the rates of which depend on the reaction conditions, in particular pH and temperature. Our current 71779 knowledge of this complex event is summarized in G. Gellerstedt, Svensk Papperstidning No. 16, 1976, pages 537-543. It has been found that the reactions necessary for the application of the process of the invention and the results associated therewith proceed at pH values above 3 and preferably above 7 and at temperatures above about 110 ° C and preferably above about 130 ° C. . Other reactions of wood materials with sulfite pathways that proceed at lower pH values and temperatures below 100 ° C and are described in H.J. Kvisgaard, Norsk Skogindustri 19, No. 4, 1965, pages 155-163. However, these reactions are not effective in improving wet and dry properties, fibers or woodiness, bonding them together, or the performance requirements achieved by the present invention.
Nyt on havaittu, että suurin parannus, nimittäin suurin märkälujuuden kasvu, suurin parannus jännitys-muodonmuutosominaisuuksissa, suurin parannus vetolujuuteen ja suurin väheneminen hierreprosessin energiatarpeessa toista vaihetta varten (vaihe (c) esitetty seuraavassa), saavutetaan keksinnön mukaisessa menetelmässä, josa vaiheesta (a) saatua mekaanista massaa lisättyjen kemikaalien kanssa kuumennetaan noin 160°C:ssa 30 minuuttia. Kuten jokaisessa muussa kemiallisessa reaktiossa lämpötilaa voidaan alentaa, jos reaktioaikaa pidennetään.It has now been found that the greatest improvement, namely the largest increase in wet strength, the greatest improvement in stress-strain properties, the largest improvement in tensile strength and the largest reduction in the energy requirement for the second step of the tritering process (step (c) below) is achieved in the process of step (a). the mechanical mass with the added chemicals is heated at about 160 ° C for 30 minutes. As with any other chemical reaction, the temperature can be lowered if the reaction time is extended.
Noin 120°C alapuolella tulee reaktioaika epäkäytännöllisen pitkäksi ja 110°C alapuolella vaadittavat reaktiot keskeytyvät perusteellisesti. Vastaavasti reaktiolämpötilaa voidaan nostaa, jos reaktioaikaa lyhennetään. Lämpötilan käytännöllinen yläraja osoittautuu olevan noin 200°C, jolloin reaktioajat ovat noin 1-2 minuuttia, koska optimaalisen tuotteen saamiseksi tarvit-vien olosuhteiden ja reaktioaikojen tarkka valvonta on vaikea suorittaa.Below about 120 ° C the reaction time becomes impractically long and below 110 ° C the required reactions are thoroughly interrupted. Similarly, the reaction temperature can be raised if the reaction time is shortened. The practical upper limit of the temperature turns out to be about 200 ° C, with reaction times of about 1-2 minutes, because it is difficult to carry out precise control of the conditions and reaction times required to obtain the optimal product.
On myös mahdollista käyttää optimaalista reaktioaikaa lyhyempiä tai pitempiä aikoja tuotteen saamiseksi, joka ei ole aivan optimaalinen, mutta kuitenkin vielä käyttökelpoinen. Jos reaktioaika on optimaalista reaktioaikaa lyhyempi, parannukset märkävenymässä, jännitys-muodonmuutosominaisuuksissa ja lujuudessa sekä energiatarpeessa ovat pienempiä kuin ne olisivat toimit- 9 71779 taessa optimiolosuhteissa. Jos reaktioaika on liian pitkä, tapahtuu ligniinin huomattavaa liukenemista massasta käsittely-kemikaaleihin saannon heikentyessä ja saastuttavien päästöjen syntyessä. Vaikka menetelmää voidaan vielä käyttää ominaisuuk-siensa parantamiseksi näissä olosuhteissa, eräät puumateriaaliin taloudellisuuteen ja pieneen saastumiseen liittyvät edut menetetään ja tätä on yleensä vältettävä.It is also possible to use shorter or longer times than the optimal reaction time to obtain a product which is not quite optimal, but still usable. If the reaction time is shorter than the optimal reaction time, the improvements in wet elongation, stress-strain properties and strength, and energy requirements are less than they would be when delivered under optimum conditions. If the reaction time is too long, considerable dissolution of lignin from the pulp into the treatment chemicals occurs as the yield decreases and polluting emissions occur. Although the method can still be used to improve its properties under these conditions, some of the benefits of wood economy and low contamination are lost and generally avoided.
Kemiallinen käsittely voidaan suorittaa aika/lämpötila-alueella välillä noin 110°C/12 h aikana ja noin 200°C/1 min aikana. On huomattava, että lämpötilan nousuun täytyy liittyä vastaava reaktioajan lyhennys. Esimerkiksi menetelmää ei voida käyttää 200°C lämpötilassa 12 h ajan. Maksimietujen saavuttamiseksi kemiallisessa käsittelyvaiheessa on edullista toimia rajoitetummalla alueella välillä noin 130°C noin 2 h aikana ja 180°c noin 15 min aikana.The chemical treatment can be performed in a time / temperature range of about 110 ° C / 12 h and about 200 ° C / 1 min. It should be noted that the increase in temperature must be accompanied by a corresponding reduction in reaction time. For example, the method cannot be used at 200 ° C for 12 h. To achieve maximum benefits in the chemical treatment step, it is preferred to operate in a more limited range between about 130 ° C for about 2 hours and 180 ° C for about 15 minutes.
Koska on epävarmaa määrittää tarkat ylärajat kemiallisen käsittelyvaiheen suhteen ajalle ja lämpötilalle, pidetään käyttökelpoisempana ja tarkempana määrätä yläraja kemiallisen käsittelyn tehokkuudelle siitä saadun saannon mukaan. Reaktio-olosuhteet, jotka alentavat saannon massasta laskettuna pienemmäksi kuin noin 85 %, ovat keksinnön mukaisen menetelmän ulkopuolella, koska puu-häviöt ja jätevesifaasin saastuttamiskyky kasvavat merkittävästi ja tulevat sietämättömiksi tämän rajan ulkopuolella. On suotavaa valita reaktion maksimiolosuhteet siten, että käsitellyn massan saanto on suurempi kuin noin 90 %. Vaadittavat tarkat olosuhteet vaihtelevat puulajien, kemiallisen panoksen ja sakeuden mukaan, mutta ne ovat edellä esitetyllä alueella ja ne voidaan helposti määrittää kokeellisesti.As it is uncertain to determine precise upper limits for the chemical treatment step for time and temperature, it is considered more useful and accurate to set an upper limit for the efficiency of the chemical treatment according to the yield obtained therefrom. Reaction conditions that reduce the yield by weight to less than about 85% are outside the process of the invention because wood losses and the contamination capacity of the effluent phase increase significantly and become intolerable outside this range. It is desirable to select the maximum reaction conditions so that the yield of treated pulp is greater than about 90%. The exact conditions required will vary depending on the tree species, chemical input, and consistency, but are within the range described above and can be readily determined experimentally.
Kemiallinen reaktio, joka suoritetaan vaiheessa (b) vaiheesta (a) saadulle mekaaniselle massalle, poikkeaa täysin niistä menetelmistä, joita käytetään puumateriaalin käsittelyssä sulfii-tin tai bisulfiitin kanssa kemiallisen massan saamiseksi. Sul-fiittikeitossa lämpöä ja kemikaaleja syötetään hakkeena olevaan puumateriaaliin (esim. kuitukimppuihin) kierrättämällä kuumaa keittoliuosta puumateriaalin muodostaman kerroksen lävitse. Tämän keksinnön mukaisen menetelmän vaiheessa (a) muodostetun mekaanisen massan vastus nestevirtauksen suhteen on niin suuri, että liuoksen kierrätys sen lävitse on epäkäytännöllistä. Täten 1° 71779 kaikki ne kemikaalit, jotka tarvitaan reaktiovaiheesa (b), täytyy lisätä massaan sen saapuessa reaktoriin. On edullista lisätä kemikaalit liuotettuna vesimäärään, jonka massa voi täysin absorboida. Käytännössä tämä merkitsee, että sakeuden kemikaali-lisäyksen jälkeen täytyy tavallisesti olla suurempi kuin 15 pai-no-%. Pienemmät kuin 50 paino-% olevat sakeudet ovat suositeltavia, koska on helpompi saavuttaa kemikaalien ja massan tasainen sekoittuminen tämän tason alapuolella. Sakeusalue on noin 15-50 paino-% on siten suositeltavaa mukavuussyistä, mutta sa-keus ei rajoita menetelmän käytettävyyttä.The chemical reaction carried out in step (b) on the mechanical pulp obtained from step (a) is completely different from the methods used in the treatment of wood material with sulphite or bisulphite to obtain chemical pulp. In sulphite cooking, heat and chemicals are supplied to the wood chips (e.g. fiber bundles) by circulating the hot cooking solution through a layer of wood material. The resistance of the mechanical mass formed in step (a) of the process of the present invention to the flow of liquid is so great that it is impractical to circulate the solution through it. Thus, at 1 ° 71779, all the chemicals required in reaction step (b) must be added to the pulp as it enters the reactor. It is preferred to add the chemicals dissolved in an amount of water that can be completely absorbed by the pulp. In practice, this means that the consistency after chemical addition must usually be greater than 15% by weight. Consistencies of less than 50% by weight are preferred because it is easier to achieve uniform mixing of chemicals and pulp below this level. A consistency range of about 15-50% by weight is thus recommended for convenience, but the thickness does not limit the applicability of the method.
Esiteltävän keksinnön mukainen kemiallinen käsittelyvaihe eroaa myös kemiallisista kuidutusmenetelmistä siinä, että keksinnön mukaista menetelmää ei voida käytännöllisesti suorittaa erämenetelmänä, kuten kemiallisen massan valmistuksessa. Tämä aiheutuu siitä, että mekaanisen massan lämpöeristysominaisuudet ovat niin hyvät, että suurta massamäärää ei voida kuumentaa reaktiolämpötilaan lämmönsiirron avulla kohtuullisen ajan kuluessa. Kemiallinen käsittely voidaan suorittaa erämenetelmänä käyttäen dielektristä tai mikroaaltokuumennusta, mutta nämä menetelmät ovat kalliita. On suositeltavaa suorittaa kemiallinen reak-tiovaihe laitteessa, jossa massaa jatkuvasti kuumennetaan reaktiolämpötilaan ja syötetään reaktioastian toiseen päähän, jonka astian koko on sellainen, että saadaan haluttu reaktion kesto ja käsitelty massa poistetaan samanaikaisesti toisesta päästä.The chemical treatment step according to the present invention also differs from the chemical fiberization processes in that the process according to the invention cannot be practically carried out as a batch process, such as in the production of a chemical pulp. This is due to the fact that the thermal insulation properties of the mechanical pulp are so good that a large amount of pulp cannot be heated to the reaction temperature by heat transfer within a reasonable time. Chemical treatment can be performed as a batch method using dielectric or microwave heating, but these methods are expensive. It is recommended to perform a chemical reaction step in an apparatus in which the pulp is continuously heated to the reaction temperature and fed to one end of a reaction vessel of a size such that the desired reaction time is obtained and the treated pulp is simultaneously removed from the other end.
Vaihe (c) JalostusStep (c) Processing
Keksinnön mukaisen menetelmän kolmannessa ja viimeisessä vaiheessa (c) vaiheesta (b) saadulle tuotteelle suoritetaan jauhatus kiekkojauhimessa teollisuudessa käytetyn tavanomaisen menetelmän mukaisesti, jota käytetään mekaanisen massan toisen vaiheen jauhatusta varten. Tulokset tästä toisesta jauhatuksesta eroavat niistä, jotka saadaan tavanomaista mekaanista massaa käytettäessä, koska tämän keksinnön mukaisten vaiheiden (a) ja (b) käyttö antaa massalle vaadittavan fysikaalisen ja kemiallisen konfiguraation lisäjauhatusenergian käyttämiseksi tehokkaasti ja taloudellisesti. On hyvin tunnettua, että mekaanisen massan laatua voidaan parantaa lisäjauhatuksella, mutta hitaamman vedenpoiston ja kasvaneen energiankulutuksen kustannuksella. Vaiheesta n 71779 (b) saatu tuote voidaan jauhaa vastaavaan laatutasoon käyttäen huomattavasti vähemmän energiaa ja saavuttaen nopeamman vedenpoiston kuin vaiheesta (a) saatua mekaanista massaa käytettäessä, jolle ei ole suoritettu vaiheen (b) käsittelyä. Nämä tulokset on esitetty graafisesti kuviossa 1, jossa massan laatu on esitetty jauhatustehon suhteen kahdessa tapauksessa. Massan laadulle käytetty mitta oli märän rainan vetomurtolujuus mitattuna 5 %:n märkävenymässä massan latenssin energian aiheuttamien vaikutusten poistamiseksi. Samanlaisia käyriä saadaan käytettäessä muita vastaavia massan laadun mittoja, kuten katkea-mispituutta tai puhkeamisindeksiä.In the third and final step (c) of the process according to the invention, the product obtained from step (b) is ground in a disc mill according to a conventional method used in industry for grinding the second stage of mechanical pulp. The results of this second grinding differ from those obtained using conventional mechanical pulp because the use of steps (a) and (b) of this invention provides the pulp with the required physical and chemical configuration to use the additional grinding energy efficiently and economically. It is well known that the quality of mechanical pulp can be improved by additional grinding, but at the expense of slower dewatering and increased energy consumption. The product obtained from step n 71779 (b) can be ground to a corresponding quality level using significantly less energy and achieving faster dewatering than using the mechanical pulp from step (a) which has not undergone the treatment of step (b). These results are shown graphically in Figure 1, where the quality of the pulp is shown in terms of grinding power in two cases. The measure used for pulp quality was the tensile breaking strength of the wet web measured at 5% wet elongation to eliminate the effects of pulp latency energy. Similar curves are obtained using other similar mass quality measures, such as break length or burst index.
Piste A kuviossa 1 määrittää massan tilan keksinnön mukaisen menetelmän vaiheen (a) jälkeen. Piste B esittää samaa massaa vaiheen (b) jälkeen. Viiva B-C esittää vaiheesta (b) saatujen massojen ominaisuuksia käytettäessä eri määriä jauhatusenergiaa keksinnön mukaisen menetelmän vaiheessa (c). Viiva A-D edustaa massan ominaisuuksia saatuna jauhamalla suoraan vaiheen (a) tuotetta käyttämättä vaihetta (b). Vaiheen (b) kemiallisen käsittelyn merkittävä vaikutus jauhetun massan vedenpoiston parantamiseksi, mitattuna kanadalaisen freenesstestin (C.S.F.) mukaan, massan lujuuden parantamiseksi ja energiatarpeen vähentämiseksi käytettäessä vaiheen (c) jauhatusta ilmenee selvästi kuvion 1 graafisesta esityksestä.Point A in Figure 1 determines the state of the pulp after step (a) of the method according to the invention. Point B represents the same mass after step (b). Line B-C shows the properties of the pulps obtained from step (b) using different amounts of grinding energy in step (c) of the process according to the invention. Line A-D represents the properties of the pulp obtained by grinding directly the product of step (a) without using step (b). The significant effect of the chemical treatment of step (b) to improve the dewatering of the ground pulp, as measured by the Canadian Freeness Test (C.S.F.), to improve the strength of the pulp and reduce the energy requirement when using the grinding of step (c) is clear from the graph in Figure 1.
Vaiheessa (c) käytettyjä sakeuksia voidaan vaihdella alueella, jota tavallisesti käytetään mekaanisen massan toisen vaiheen jauhatuksessa, mutta tuotteen ominaisuudet riippuvat jossain määrin valitusta jauhatussakeudesta. Noin 20 % suuremmat sakeudet antavat suuremman märkävenymän omaavia tuotteita, kun taas pienemmät tiiviydet massoja, joiden lujuus on suurempi. Jauhatus-sakeutta säätämällä voidaan saavuttaa haluttu tasapaino märkävenymän ja lujuuden välille kutakin sovellutusta varten. Useimmissa sovellutuksissa on edullista suorittaa jauhatusvaihe (c) noin 1-35 paino-%:n sakeuksilla.The densities used in step (c) can be varied in the range normally used in the second stage grinding of mechanical pulp, but the properties of the product depend to some extent on the grinding density chosen. About 20% higher consistencies give products with higher wet elongation, while lower densities give masses with higher strength. By adjusting the grinding consistency, the desired balance between wet elongation and strength can be achieved for each application. In most applications, it is preferred to perform the grinding step (c) at consistencies of about 1-35% by weight.
Vaiheessa (c) käytettyä energiamäärää voidaan vaihdella tuotteelle haluttujen ominaisuuksien ja käyttötarkoituksen mukaan. Tuotteeseen kohdistettavaa jauhatusta säädetään tavallisesti valmiin massan freenessluvun avulla. Useimmissa sovellu- i2 71 779 tuksissa tämän freenessluvun tulisi olla aluella noin 50-700 C.S.F. Esimerkiksi kotelonkartongin materiaalin freenessluku on tyypillisesti suurempi kuin aikakauslehtipainopaperin. Sanomalehtipaperia varten on suositeltavaa jauhaa alueella noin 100-400 C.S.F. olevaan freenesslukuun vaiheessa (c).The amount of energy used in step (c) can be varied according to the desired properties and intended use of the product. The grinding applied to the product is usually adjusted by the freeness number of the finished pulp. In most applications, this freeness number should be in the range of about 50-700 C.S.F. For example, the freeness number of a boxboard material is typically higher than that of magazine printing paper. For newsprint, it is recommended to grind in the range of about 100-400 C.S.F. to the freeness number in step (c).
Keksintöä esitellään seuraavien esimerkkien avulla.The invention is illustrated by the following examples.
Esimerkki 1 2Example 1 2
Kuusihaketta esihöyrystettiin 25 minuuttia 2,5 kp/cm :n paineessa ja johdettiin 1 000 HP Sprout-Waldron 26 ICP jauhimeen seuraavissa olosuhteissa:The spruce chips were pre-steamed for 25 minutes at 2.5 kp / cm and fed to a 1,000 HP Sprout-Waldron 26 ICP grinder under the following conditions:
Syöttö: 2,0 tonnia päivässäFeed: 2.0 tons per day
Poistosakeus: 25-30 %Depreciation rate: 25-30%
Ominaisenergia: 800 kwh tonnia kohtiSpecific energy: 800 kwh per tonne
Paineistetusta jauhimesta saatua massa, joka muodostui pääasiassa yksittäisistä kuiduista eikä siinä juuri ollut osasia, joiden läpimitta on suurempi kuin 0,05 mm, jaettiin kolmeen osaan. Yksi osa sekoitettiin 10 paino-%:n kanssa natriumsulfiittia pH-arvon ollessa 9 ja sitä kuumennettiin 18 %:n sakeudessa 90°C:ssa yksi tunti. Toinen osa sekoitettiin 10 paino-%:n kanssa natriumsulf iittia pH-arvossa 7 ja seosta kuumennettiin 18 %:n sakeudessa ja 160°C:ssa 5,25 kp/cm paineessa yksi tunti. Kolmas osa oli käsittelemätön. Jokaista osaa jauhettiin sitten edelleen 30 cm Sprout-Waldron avoinpoistojauhimessa 18 %:n sakeudessa ominais-energiasyötön ollessa 1 120 kWH tonnia kohti. Kaikkissa näissä massoissa käytettiin sitten kaikkiaan 1 920 kWh tonnia kohti jauhatusenergiaa.The pulp obtained from the pressurized refiner, which consisted mainly of individual fibers and had almost no particles larger than 0.05 mm in diameter, was divided into three parts. One portion was mixed with 10% by weight sodium sulfite at pH 9 and heated at 18% consistency at 90 ° C for one hour. The second portion was mixed with 10% by weight of sodium sulfite at pH 7 and the mixture was heated at 18% consistency and 160 ° C at 5.25 kp / cm for one hour. The third part was untreated. Each part was then further ground in a 30 cm Sprout-Waldron open-end grinder at a consistency of 18% with a specific energy supply of 1,120 kWh per tonne. A total of 1,920 kWh per tonne of grinding energy was then used in all these pulps.
Tavallinen käytäntö mekaanisessa kuidutuksessa on poistaa latenssi ennen seulomista, puhdistamista ja lopullista käyttöä. Tämä menettely on esitetty julkaisussa L.R. Beath, M.T. Neill & F.A. Masse "Latency in Mechanical Pulps", Pulp and Paper Magazine of Canada 67 (10) T423 (1966) . Tämän yleisen teollisen menettelyn mukaan poistettiin latenssi esillä olevista massoista käsittelemällä 90°C:ssa 15 minuuttia ennen testausta. Näiden massojen ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa I.A common practice in mechanical defibering is to remove latency before screening, cleaning, and final use. This procedure is described in L.R. Beath, M.T. Neill & F.A. In "Latency in Mechanical Pulps", Pulp and Paper Magazine of Canada 67 (10) T423 (1966). According to this general industrial procedure, latency was removed from the present pulps by treatment at 90 ° C for 15 minutes before testing. The properties of these masses are shown in Table I below.
71 779 1371 779 13
Taulukko ITable I
Käsittely Ei 90°C 160°CHandling Not 90 ° C 160 ° C
Saanto, % 100 98 93Yield,% 100 98 93
Freenessluku 194 197 80Freeness number 194 197 80
Vedenpoisto, sekuntia 0,83 0,93 2,16 Märkälujuus, N/m 62 63 75 Märkävenymä, % 3,3 3,7 5,3 Märkäpaksuus, mm 0,344 0,353 0,302Dewatering, seconds 0.83 0.93 2.16 Wet strength, N / m 62 63 75 Wet elongation,% 3.3 3.7 5.3 Wet thickness, mm 0.344 0.353 0.302
Kiintotiheys 2,68 2,57 2,12Fixed density 2.68 2.57 2.12
Puhkaisu 16 17 23Outbreak 16 17 23
Katkeamispituus 3100 3300 5100 Käyttäen samaa kokonaisjauhatustehoa käsittelemätön näyte ja 90°C:ssa käsitelty näyte jauhettiin oleellisesti samaan free-nesslukuun, jolloin esiintyi vain merkityksettömiä eroja märkä-ja kuivaominaisuuksissa. Sitä vastoin 160°C:ssa käsitellyllä näytteellä, joka oli jauhettu pienempään freenesslukuun samaa tehoa käyttäen saatiin suurempi kuin 60 %:n kasvu märkävenymään ja katkeamispituuteen sekä merkittävä kasvu märkävetolujuuteen ja puhkaisuun. Vedenpoistonopeus oli paljon suurempi kuin käsittelemättömällä, samaa laatua olevalla kuumahierteellä.Breaking Length 3100 3300 5100 Using the same total grinding power, the untreated sample and the sample treated at 90 ° C were ground to substantially the same free-ness number, with only insignificant differences in wet and dry properties. In contrast, a sample treated at 160 ° C ground to a lower freeness number using the same power gave a greater than 60% increase in wet stretch and break length, as well as a significant increase in wet tensile strength and puncture. The dewatering rate was much higher than with untreated hot mill of the same quality.
Märkäpaksuus ja kiintotilavuus ovat mittoja kuitujen kyvylle muodostaa paperiarkki. Pienet arvot, jotka saatiin 160°C:ssa käsitellyllä massalla, merkitsevät taipuisia kuituja, jotka kiinnittyvät toisiinsa hyvin muodostaen tiiviin, yhtenäisen arkin.Wet thickness and solid volume are measures of the ability of fibers to form a sheet of paper. The low values obtained with the pulp treated at 160 ° C denote flexible fibers which adhere well to each other to form a dense, uniform sheet.
Esimerkki 2Example 2
Kuumahierre, joka oli valmistettu paineistetussa jauhimessa esimerkin 1 mukaisesti sekoitettiin 10 %:n kanssa natriumsulfiit-tia pH-arvolla 9,0 ja seosta kuumennettiin 18 %:n sakeudessa 160°C:ssa ja 5,3 kp/cm^ paineessa yksi tunti. Käsiteltyjä ja käsittelemättömiä kuumahierrenäytteitä jauhettiin sitten vastaaviin freenesslukuihin ja massan ominaisuudet mitattiin latenssin poistamisen jälkeen 90°C:ssa 15 minuutin aikana.The hot mill prepared in a pressurized mill according to Example 1 was mixed with 10% sodium sulfite at pH 9.0 and the mixture was heated at 18% consistency at 160 ° C and 5.3 kp / cm 2 for one hour. The treated and untreated hot mill samples were then ground to the corresponding freeness numbers and the pulp properties were measured after removal of latency at 90 ° C for 15 minutes.
Energiakulutus ja vastaavat massan ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa II.The energy consumption and corresponding mass properties are shown in Table II below.
71 779 1471 779 14
Taulukko IITable II
Käsittelemätön Käsitelty Käsittelemätön KäsiteltyUntreated Treated Untreated Treated
Energiatarve, kWh/tonni 2 255 1 800 1 800 1 468Energy consumption, kWh / ton 2 255 1 800 1 800 1 468
Freeness 107 118 305 331Freeness 107 118 305 331
Vedenpoisto, sekuntia 1,27 1,63 0,66 0,83 Märkävetolujuus, N/m 58 77 59 76 Märkävenymä,% 4,0 5,1 3,3 4,3 Märkäpaksuus, mm 0,322 0,290 0,385 0,326Dewatering, seconds 1.27 1.63 0.66 0.83 Wet tensile strength, N / m 58 77 59 76 Wet elongation,% 4.0 5.1 3.3 4.3 Wet thickness, mm 0.322 0.290 0.385 0.326
Kiintotiheys 2,47 1,92 3,14 2,08Fixed density 2.47 1.92 3.14 2.08
Puhkeama 14 28 14 32Outbreak 14 28 14 32
Katkeamispituus 3200 5600 2800 5800Breaking length 3200 5600 2800 5800
Saanto, % 100 94 100 96 Nämä arvot osoittavat, että keksinnön mukaisella käsittelyllä energiantarvetta halutun freenessluvun ja vedenpoistonopeu-den saavuttamiseksi voidaan vähentää enemmän kuin 20 %. Tähän energian säästöön liittyy lisäksi huomattavat parannukset märkä-rainaominaisuuksiin, kuivalujuuteen ja kuitujen yhteenliittymiseen.Yield,% 100 94 100 96 These values show that with the treatment according to the invention the energy requirement to achieve the desired freeness number and dewatering rate can be reduced by more than 20%. In addition, this energy saving involves significant improvements in wet-web properties, dry strength, and fiber bonding.
Esimerkki 3Example 3
Kaupallisen sanomalehtipaperitehtaan ensimmäisen vaiheen jauhimesta saatua Pinus rigida-mäntymassaa käsiteltiin 145°C:ssa tunti 10 paino-%:n kanssa natriumsulfiittia pH-arvossa 9. Saatua massaa jauhettiin sitten 340 ja 680 kWh tonnia kohti olevilla energiamäärillä 30 cm:n Sprout-Waldron-jauhimessa.The Pinus Rigida pine pulp from the first stage mill of a commercial newsprint mill was treated at 145 ° C for one hour with 10% by weight of sodium sulfite at pH 9. The resulting pulp was then milled at 340 and 680 kWh per ton of energy at 30 cm Sprout-Waldron. in the refiner.
Käsittelemätöntä massaa jauhettiin samalla tavalla. Näiden tuotteiden ominaisuudet latenssinpoistokäsittelyn jälkeen 90°C:ssa 15 minuutin aikana on esitetty seuraavassa taulukossa III.The untreated mass was ground in the same manner. The properties of these products after the latency removal treatment at 90 ° C for 15 minutes are shown in Table III below.
Taulukko IIITable III
Käsittelemätön KäsiteltyUntreated Treated
Jauhatusenergia, kWh/tonni 680 340 680Grinding energy, kWh / tonne 680 340 680
Freeness, C.S.F. 194 243 146Freeness, C.S.F. 194 243 146
Vedenpoisto, sekuntia 0,64 0,65 0,82 Märkävetolujuus, N/m 36 42 46 Märkävenymä, % 4,4 5,4 5,9Dewatering, seconds 0.64 0.65 0.82 Wet tensile strength, N / m 36 42 46 Wet elongation,% 4.4 5.4 5.9
Paksuus, mm 0,402 0,375 0,348Thickness, mm 0.402 0.375 0.348
Kiintotiheys 3,65 2,74 2,56 15 71779Fixed density 3.65 2.74 2.56 15 71779
Taulukko III (jatkoa) Käsittelemätön KäsiteltyTable III (cont'd) Untreated Treated
Puhkeama 9 19 20Rest period 9 19 20
Katkeamispituus 2100 3400 3800Breaking length 2100 3400 3800
Repeytyminen 67 92 89 Nämä arvot esittelevät keksinnön mukaisen menetelmän soveltamista vaikeisiin puulajeihin; Pinus rigida-männyn kuidut ovat jäykempiä ja paksumpia kuin kuusen ja niistä yleensä saadaan heikkolaatuista kuumahierrettä. Kuitenkin keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä voidaan saada tuotetta, jonka laatu on sama 0 tai parempi kuin tavallisesti saadun ja jolla on lisäksi seuraavat lisäedut: 1) Tarvitaan vähemmän energiaa vastaavan freenessluvun saavuttamiseksi.Tearing 67 92 89 These values illustrate the application of the method according to the invention to difficult wood species; The fibers of Pinus Rigida pine are stiffer and thicker than spruce and usually result in poor quality hot rubbing. However, by using the process according to the invention, a product of the same quality as 0 or better than that normally obtained and having the following additional advantages can be obtained: 1) Less energy is required to achieve a corresponding freeness number.
2) Samoilla energiasyötöillä käsitelty massa jauhautui alempaan freenesslukuun sekä märkä- että kuivaominaisuuksien parantuessa suuresti. Puhkeama ja katkeamispituus likimain kaksinkertaistuvat .2) The pulp treated with the same energy feeds was ground to a lower freeness number with greatly improved both wet and dry properties. The burst and break length are approximately doubled.
3) Käytettäessä puolta toisen vaiheen energiansyötöstä ja suurempaa freenesslukua on käsitelty tuote vielä parempi kuin käsittelemättömästä kuumahierteestä saatu.3) Using half of the second stage energy input and a higher freeness number, the treated product is even better than that obtained from untreated hot milling.
4) Keksinnön mukaisen menetelmän avulla saadaan merkittävä parannus kuitujen yhteenliittymiseen, kuten märkäpaksuuden ja kiintotiheyden lasku osoittavat.4) The method according to the invention provides a significant improvement in the coalescence of the fibers, as shown by the decrease in wet thickness and solid density.
Esimerkki 4Example 4
Kuusihaketta jauhettiin Bauer 420 avoinpoistojauhimessa nopeudella 65 tonnia päivässä käyttäen energiamäärää 1 074 kWh/t. Yksi osa tästä hierteestä sekoitettiin 10 %:n kanssa natriumsul-fiittia pH-arvolla 9 ja kuumennettiin sitä 145°C:ssa paineessa 3,5 kp/cm yksi tunti. Sekä käsitelty että käsittelemätön massa jauhettiin edelleen 30 cm:n Sprout-Waldron jauhimessa 20 %:n sa-keudessa. Saadun hierteen ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa IV. Latenssi poistettiin 90°C:ssa 15 minuutin aikana.Spruce chips were ground in a Bauer 420 open debit mill at a rate of 65 tons per day using an energy of 1,074 kWh / t. A portion of this pulp was mixed with 10% sodium sulfite at pH 9 and heated at 145 ° C at 3.5 kp / cm for one hour. Both treated and untreated pulp were further ground in a 30 cm Sprout-Waldron grinder at a consistency of 20%. The properties of the obtained pulp are shown in Table IV below. The latency was removed at 90 ° C over 15 minutes.
7177971779
Taulukko IVTable IV
16 Käsittelemätön Käsitelty16 Untreated Treated
Toisen vaiheen jauhatusteho, kWh/tonni 0 806 806 572Second stage grinding capacity, kWh / ton 0 806 806 572
Freeness, C.S.F. 388 122 81 156Freeness, C.S.F. 388 122 81 156
Vedenpoisto, sekuntia 0,61 1,16 2,3 1,28 Märkärainan ominaisuudetDewatering, seconds 0.61 1.16 2.3 1.28 Wet web properties
Vetolujuus, N/m 36 56 63 68Tensile strength, N / m 36 56 63 68
Venymä, % 3,2 4,3 5,6 4,7Elongation,% 3.2 4.3 5.6 4.7
Paksuus, mm 0,454 0,336 0,287 0,311Thickness, mm 0.454 0.336 0.287 0.311
Kuivaominaisuudetdry Features
Kiintotiheys 3,98 2,70 1,98 2,22Fixed density 3.98 2.70 1.98 2.22
Puhkeama 8 16 23 25Rest period 8 16 23 25
Katkeamispituus 1700 3300 4900 4700Breaking length 1700 3300 4900 4700
Venymä 1,2 1,8 1,7 1,9Elongation 1.2 1.8 1.7 1.9
Repeytyminen 61 66 52 69 Tässä esimerkissä voidaan havaita useita kohtia. Ensimmäisestä jauhimesta saatu hierre (ensimmäinen sarake) vaatii jauha-tustehon lisäkäyttöä riittävien ominaisuuksien saamiseksi. Käytettäessä vielä 806 kWh/tonni jauhatusenergiaa, saadaan sarakkeessa 2 esitetyt suuresti parantuneet tulokset. Kuitenkin käytet-teässä sama energiamäärä hierteelle, joka oli käsitelty esiteltävän keksinnön mukaisesti, saadaan tuote, jonka freenessluku on pienempi ja jonka märkä- ja kuivaominaisuudet ovat paljon paremmat (sarake 3). Käytettäessä vaihtoehtoisesti vain 572 kWh/ton-ni lisähiontaenergiaa, saadaan tuote, jonka freenessluku ja ve-denpoistonopeus ovat vastaavat, mutta jonka kaikki märkä- ja kuivaominaisuudet ovat parantuneet (sarake 4).Tearing 61 66 52 69 Several points can be observed in this example. The grit (first column) obtained from the first grinder requires additional use of grinding power to obtain sufficient properties. Using a further 806 kWh / ton of grinding energy gives the greatly improved results shown in column 2. However, using the same amount of energy for the pulp treated according to the present invention, a product with a lower freeness number and much better wet and dry properties is obtained (column 3). Alternatively, using only 572 kWh / ton of additional grinding energy gives a product with a similar freeness number and dewatering rate, but with improved all wet and dry properties (column 4).
Tämä osoittaa, että keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa hierteeseen sekä kuumahierteeseen.This shows that the method according to the invention can be applied to pulp as well as to hot pulp.
Yhteenvetona mainittakoon, että esiteltävä keksintö kohdistuu parannetun mekaanisen massan valmistamiseen, jota voidaan käyttää kemiallisen massan korvikkeena. Muutokset ovat mahdollisia keksinnön puitteissa.In summary, the present invention is directed to the production of an improved mechanical pulp that can be used as a substitute for chemical pulp. Modifications are possible within the scope of the invention.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10466879A | 1979-12-17 | 1979-12-17 | |
US10466879 | 1979-12-17 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI802654A FI802654A (en) | 1981-06-18 |
FI71779B true FI71779B (en) | 1986-10-31 |
FI71779C FI71779C (en) | 1987-02-09 |
Family
ID=22301732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI802654A FI71779C (en) | 1979-12-17 | 1980-08-22 | Process for the preparation of mechanical refiner pulp. |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0030778B1 (en) |
JP (1) | JPS5691093A (en) |
AU (1) | AU531907B2 (en) |
BR (1) | BR8005950A (en) |
CA (1) | CA1145107A (en) |
DE (1) | DE3064270D1 (en) |
FI (1) | FI71779C (en) |
MX (1) | MX156081A (en) |
NZ (1) | NZ194407A (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4502918A (en) * | 1981-06-10 | 1985-03-05 | Macmillan Bloedel Limited | Two-stage chemical treatment of mechanical wood pulp with sodium sulfite |
SE456430B (en) * | 1985-11-06 | 1988-10-03 | Sunds Defibrator | SET FOR MAKING MECHANICAL MASS |
US4718980A (en) * | 1985-12-30 | 1988-01-12 | Weyerhaeuser Company | Interstage treatment of mechanical pulp |
SE466060C (en) | 1990-02-13 | 1995-09-11 | Moelnlycke Ab | Absorbent chemitermomechanical mass and preparation thereof |
US5607546A (en) * | 1990-02-13 | 1997-03-04 | Molnlycke Ab | CTMP-process |
AU4271596A (en) * | 1995-12-19 | 1997-07-14 | Kvaerner Hymac Inc. | Process for treating refiner pulp |
CA2243228A1 (en) * | 1997-07-17 | 1999-01-17 | Donohue Inc. | Preparation of mechanical wood pulps with reduced energy |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4145246A (en) * | 1976-07-19 | 1979-03-20 | Crown Zellerbach Corporation | Process for making high-strength, high-yield sulfite-modified thermomechanical pulp and a linerboard composition produced therefrom |
-
1980
- 1980-07-16 AU AU60460/80A patent/AU531907B2/en not_active Ceased
- 1980-07-21 NZ NZ19440780A patent/NZ194407A/en unknown
- 1980-07-31 CA CA000356028A patent/CA1145107A/en not_active Expired
- 1980-08-08 DE DE8080302722T patent/DE3064270D1/en not_active Expired
- 1980-08-08 EP EP19800302722 patent/EP0030778B1/en not_active Expired
- 1980-08-11 JP JP10933480A patent/JPS5691093A/en active Pending
- 1980-08-22 FI FI802654A patent/FI71779C/en not_active IP Right Cessation
- 1980-09-17 BR BR8005950A patent/BR8005950A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-11-26 MX MX18491280A patent/MX156081A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0030778B1 (en) | 1983-07-20 |
MX156081A (en) | 1988-06-30 |
FI802654A (en) | 1981-06-18 |
JPS5691093A (en) | 1981-07-23 |
AU531907B2 (en) | 1983-09-08 |
FI71779C (en) | 1987-02-09 |
DE3064270D1 (en) | 1983-08-25 |
AU6046080A (en) | 1981-06-25 |
CA1145107A (en) | 1983-04-26 |
NZ194407A (en) | 1983-02-15 |
EP0030778A1 (en) | 1981-06-24 |
BR8005950A (en) | 1981-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI66925C (en) | FOERFARANDE FOER BEHANDLING AV VEDFLIS | |
US4120747A (en) | Use of ozone treated chemithermomechanical pulp in a high bulk tissue papermaking process | |
US6899790B2 (en) | Method of providing papermaking fibers with durable curl | |
CA1272563A (en) | Method of manufacturing bleached chemimechanical and semichemical fibre pulp by means of a one-stage impregnation process | |
JPH0215670B2 (en) | ||
CA2673175A1 (en) | Process for producing tissue paper | |
US4116758A (en) | Method of producing high yield chemimechanical pulps | |
JPS61275489A (en) | Production of bleached chemimechanical and semichemical fiber pulp by two-stage impregnation method | |
US7291247B2 (en) | Absorbent sheet made with papermaking fibers with durable curl | |
FI71779B (en) | FRAMEWORK FOR MECHANICAL REFINING | |
WO1989002952A1 (en) | Market paper pulp, process for making market paper pulp and use of such pulp in papermaking | |
FI69881C (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV SLIPMASSA | |
WO2004050983A1 (en) | Method and system for treatment of wood chips | |
FI61211B (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN HOEGUTBYTESMASSA LAEMPLIG FOER ABSORPTIONSPRODUKTER | |
JPH0523262A (en) | Softened pulp and tissue paper made from softened pulp | |
US4578147A (en) | Process for manufacturing groundwood pulp while maintaining a high and uniform moisture content in the wood in the grinding zone | |
CA1273454A (en) | Process for the manufacture of cellulose pulps and cellulose pulps obtained thereby | |
US3013931A (en) | Printing paper and process of making the same | |
US3073737A (en) | Wood pulp and process for producing same | |
US3591451A (en) | Pretreatment of vegetable matter and delignification of the refined matter with chloring dioxide | |
CA2036313C (en) | Method for processing mixtures of secondary fibers and mechanical pulps | |
JPS6247999B2 (en) | ||
FI57454C (en) | FRAMSTAELLNING AV FOERBAETTRAD HOEGUTBYTESMASSA | |
CA1145106A (en) | Procedure for improving properties of mechanical wood pulps | |
JPH0114357B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: Q.N.S. PAPER COMPANY LIMITED |