FI81132C - Foerfarande foer framstaellning av hoegutbytesmassa. - Google Patents

Description

1 81132

Menetelmä suursaantomassan valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää parannetun suursaantomassan valmistamiseksi ouusta, joka on tukkien tai hakkeen muodossa. Suur-saantomassalla tarkoitetaan hiokemassaa, termomekaanista massaa ja erilaisia kemimekaanisia massoja, jotka on valmistettu yli 60 %:n saannolla, sekä palautuspaperimassaa.

Hiokemassa valmistetaan saattamalla tukit tai puuhake kosketukseen pyörivän hiomakiven kanssa ja saatua kuitususpensiota käsitellään tavallisesti karkealla seulalla karkeampien hiukkasten poistamiseksi, kun taas hyväksytty massa johdetaan seulomoon.

Kemimekaanisen massan valmistuksessa hake kyllästetään ensin kemikaaleilla ja kuumennetaan korkeaan lämpötilaan, ns. esikeit-toon, jolloin saannoksi tulee syötetyn puun painosta laskettuna n. 65-95 %. Kuumennuksen jälkeen hake kuidutetaan levyraffinöö-rissä. On tavallista käsitellä kuidut toisessa levyraffinöörissä lisäkuidutusta ja työstöä, ns. raffinointia varten. Näin saatu massa ei ole kuitenkaan täysin kuidutettua, vaan sisältää kui-tukimoouja ja ns. päistäreitä, joka jälkimmäinen materiaali luokitellaan tavallisesti sellaiseksi materiaaliksi, joka seulottaessa laboratorioseulalla ei läpäise seulaa, jonka raon leveys on 0,15 mm. Päistäreiden erottamiseksi massan kuiduista sitä laimennetaan käsittelyn aikana suurilla vesimäärillä. Saadun suspension massaväkevyys kohoaa tavallisesti 0,5-3 %:iin ja tämä (syöttö) johdetaan tavallisesti jonkintyvppiselle seulalle, esim. keskipakoseulalle, jossa kuitususpensio jaetaan kahdeksi virraksi. Toisella osavirralla, hyväksytyllä osalla on pienempi pitoisuus kuin syötöllä, kun taas toinen osavirta on rikastunut oäistäreillä ja sitä nimitetään hylätyksi osaksi. Hyväksytty osa johdetaan pyörreouhdistimeen lisäpuhdistusta varten. Keskipakoseulalta ja pyörrepuhdistimilta saatu hylätty osa johdetaan levyraffinööriin kuidutusta ja massakuiduiksi jalostusta varten, jotka tavallisesti johdetaan takaisin keski-pakoseulalle. Hyväksytty osa keskipakoseulalta ja pyörrepuhdis- 2 81132 timilta johdetaan valkaisun jälkeen vastaanotto- tai paperikoneelle. Termomekaanisen massan valmistuksessa kuidutetaan vastaavalla tavalla esilämmitettyä haketta, jota ei ole käsitelty kemikaaleilla.

Palautuspaperimassa valmistetaan hajottamalla sanomalehtiä, kartonkia jne., seulomalla ja siistaamalla saatu massasuspensio sekä mahdollisesti valkaisemalla se.

Suursaantomassaa voidaan käyttää kaikenlaisiin tuotteisiin, joihin massakuituja sisältyy oleellisena aineosana. Suuria tuotealueita ovat mm. ns. untuvamassa absorptiotuotteiden valmistukseen, sekä massakartonkia, sanomalehtipaperia ja muita painopaperi-tyyooejä ja pehmopaperia varten. Painopaperin valmistuksessa asetetaan suuria vaatimuksia pienelle päistärepitoisuudelle ja vaaditaan, että massa tuottaa paperia, jolla on vähäinen pinta-karkeus ja suuri peittokyky. Suuri ongelma kemimekaanista tyyppiä olevan suursaantomassan valmistuksessa on saatujen tuotteiden suuri pinnan karkeus ja niiden suhteellisen huono peittokyky.

Eräs muunnos kemimekaanisesta massasta, jota mainitut ongelmat vaivaavat, on kemitermomekaaninen massa (CTMP), jota normaalisti saadaan 92-95 %:n saannolla. Valmistettaessa CTMP:a painopaperia varten saadaan suuri energiankulutus. Niinpä sähkönkulutus voi nousta 2-2,5 MWh:iin yhden massatonnin valmistusta kohti, jolla on vedenvalutuskyky mitattuna jauhatusasteena n. 100 ml Canadian Standard Freeness (CSF)-arvona. Huolimatta suuremmasta sähköenergiapanoksesta massan raffinoinnissa yhdessä tai useammassa levyraffinöörissä saadaan tällaiseen paperiin huonompi pintakerros CTMP-massalla kuin kemiallisella tai hiokemassalla.

Hiokemassaa käytetään tavallisesti sanomalehtipaperiin, muihin painopaperityyppeihin ja pehmopaperin valmistukseen, joilla laaduilla asetetaan suuria vaatimuksia pienen oäistärepitoisuuden suhteen. Suuri päistärepitoisuus aiheuttaa radan katkeamisia paperinvalmistuksessa, antaa paperille suuren pintakarkeuden ja tuo mukanaan häiriöitä paperin painatukseen. Suuri ongelma hio-kemassan valmistuksessa on tämän vuoksi saattaa päistärepitoisuus 3 81132 alhaiselle tasolle. Massa,jota käytetään mainittuihin tuotteisiin on tämän vuoksi hiottu suhteellisen matalaan jauhatusas-teeseen, ts. C.S.F.-arvoon 70-200 ml.

Hiokemassaa voidaan myös käyttää kartongin valmistukseen ja myös tällöin pieni päistärepitoisuus on toivottava, mutta hioke-massalla, jota käytetään kartonkiin, tulee samanaikaisesti olla suhteellisen korkea jauhatusaste, ts. C.S.F.-arvo 250-400 ml. Haittana hiomisessa suureen jauhatusasteeseen on kuitenkin, että päistärepitoisuus tulee suureksi ja massa suhteellisen heikoksi. Toinen haitta, joka rasittaa hiokemassaa, jota käytetään kartonkiin, on sen suuri uuttoaineiden (hartsin) pitoisuus, joka aiheuttaa haju- ja makuongelmia, mm. elintarviketeollisuudelle.

Viime vuosina on kehitetty kemimekaaninen massa, jolla on erittäin korkea jauhatusaste, ts.. 400-700 ml C.S.F. ja sitä oaitsi pieni päistärepitoisuus, joka massa on erittäin sopiva absorptiotuot-teiden valmistukseen. Nykyisellä tekniikalla kivihiokemassa1le tarkoitetussa hiokemassa ei ole mahdollista valmistaa absorptio-tuotteisiin käyttökelpoista massaa, jonka jauhatusaste on yli 500 ml C.S.F. siksi, että hiokemassalla, jolla on suuri jauhatusaste, on liian suuri uuttoainepitoisuus ja liian pieni vapautettujen kuitujen osuus ja se koostuu suureksi osaksi päistäreistä ja tikuista.

Olisi erittäin toivottavaa voida parantaa yllä mainittujen suur-saantojen ominaisuuksia tarkoituksena laajentaa niiden käyttöalueita .

Ratkaisu Tämä keksintö ratkaisee yllä kuvatut ongelmat ja aikaansaada menetelmän parannetun suursaantomassan valmistamiseksi. Keksinnölle on luonteenomaista, että massa valkaisun ja laimennuksen jälkeen pieneen massaväkevyyteen yhdessä voimakkaan sekoituksen kanssa niin, että esiintyvät kuituhöytäleet hajoavat, jaetaan fraktiointilaitteessa kahteen massavirtaan, joilla on erilaiset keskimääräiset kuitupitoisuudet - oitkäkuitujakeeksi ja hieno- 4 81132 kuitujakeeksi - jolloin pitkäkuitujakeen jauhatusaste normin SCAN-21:65 saatetaan ylittämään 150-600 ml :11a hienokuitujakeen jauhatusastearvo. Hienokuitujakeen osuus saatetaan tällöin muodostamaan 35-70 painoprosenttia valkaisun jälkeen saadusta massamäärästä.

Edut

Ehdotetulla menetelmällä saadaan pienellä energiakulutuksella käytännöllisesti katsoen päistäreetön ja vaalea suarsaantomassa, joka on sopiva esim. LWC-paperin (LWC = light weight coated) valmistukseen ja sekoitettavaksi muihin korkealaatuisiin painopa-pereihin. Erilleen erotetulla pitkäkuitujakeella, joka valmistetaan erittäin pienellä sähköenergiankulutuksella, on pieni uutto-aineiden (hartsien) pitoisuus, suuri jaunetusaste (200-700 ml Cl/S.F.) ja se on erittäin sopiva käytettäväksi yksin tai sekoitettuna toiseen massaan, absorptiotuotteisiin, joilla on suuri puhtaus, suuri tilavuuspaino, hyvä absorptionopeus ja suuri absorp-tiokvky. Pitkäkuitujae, jonka jauhatusaste on 300-500 ml C.S.F., on erityisen sopiva kartongin valmistukseen. Sekoittamalla tätä jaetta toiseen voidaan sitä paitsi valmistaa massaa, joka sopii oehmopaperiin.

Sekoittamalla jakamatonta massaa tähän jakeeseen saadaan vielä eräs mahdollisuus ohjata massan ominaisuuksia. Niinoä on mahdollista valmistaa massoja, joiden ominaisuudet ovat erinomaisen tasaisella tasolla.

Vastaavia etuja saadaan käsiteltäessä oalautusoaperimassaa tämän keksinnön mukaisesti.

Kuvien selitys

Kuva 1 esittää periaatteessa lohkokaaviota valkaistun suursaanto-massan valmistamiseksi tunnetun tekniikan mukaisesti, joka kattaa sekä hiokemassan että kemimekaanisen massan. Kuva 2 esittää periaatteessa samanlaista lohkokaaviota, johon tätä keksintöä on sovellettu. Kuva 3 esittää yksityiskohtaisemmin kemitermo-mekaanisen massan valmistusta tunnetun tekniikan mukaisesti, kun taas kuva 4 esittää tämän keksinnön soveltamista siihen.

i, 5 81132

Tunnetussa tekniikassa suursaantomassan valmistamiseksi, jota esitetään kuvassa 1, kuitususoensio kerätään säiliöön 1 ennen kuin päistäreet erotetaan seulonnassa 3, johon ne johdetaan putken 2 kautta.

Tämä systeemi koskee kaikkia tunnettuja suursaantomassoja eikä ole merkitystä sillä, onko massa valmistettu suoraan tukeista kivihionnalla vai onko massa valmistettu hakkeesta, joka on kui-dutettu levyraffinöörissä. Seulonnan jälkeen massasuspensio väke-vöidään tavallisesti 3-50 %:n massaväkevyyteen (mv) vedenooisto-laitteistossa 5f johon se johdetaan putken 4 kautta. Jos massa valkaistaan esimerkiksi vetyperoksidilla, massasusoensio väkevöi-dään tavallisesti vähintään 10 %:n mv:een. Uudemmissa valkaisi-moissa massaväkevyys voi olla jopa 40 %. Valkaistaessa pelkistävällä valkaisuaineella, kuten natrium- tai sinkkiditioniitilla, pidetään 3-6 %:n massaväkevyyttä parempana. Vedenooistolaitteis-tosta massa johdetaan valkaisussa putken 6 kautta sekoituslaitteis-toon (sekoitin) 7, jossa valkaisukemikaalit sekoitetaan joukkoon, minkä jälkeen massa valkaisukemikaaleineen johdetaan putken 8 kautta valkaisutorniin 9. Jos massa valkaistaan vli n. 8 %:n massaväkevyyde.l la, se laimennetaan 3-5 %:n massaväkevyyteen val-kaisutornin pohjalla. Tavallisesti massa johdetaan tämän jälkeen putken 10 kautta välivarastoon 11, ennen kuin se pumpataan putken 12 kautta vedenpoisto- tai paperikoneelle 13. Nesteylimäärä veden-poistokoneelta johdetaan pääasiassa takaisin valkaisutorniin putken 14 kautta.

Valmistettaessa suursaantomassaa, ts. hiokemassaa termomekaanista ja kemimekaanista massaa tämän keksinnön mukaisesti, mitä esitetään kaavamaisesti kuvassa 2, kerätään valmistuksen jälkeen saatu massasuspensio säiliöön 1,ennen kuin sen päistäreet ja muut epäpuhtaudet erotetaan seulomossa 3. Erotusastevaatimus tämän keksinnön mukaisesti on seulonnassa Dienemoi kuin massan puhdistuksessa tunnetun tekniikan mukaisesti. Niinoä massa voi seulonnan läpäistyään sisältää 50-500 % enemmän päistäreitä kuin massa, joka on valmistettu tunnetulla tekniikalla, ts. 0,05-0,30 painoprosenttia .

6 81132

Seulonnan jälkeen massasusoensio väkevöidään 3-50 %:n massa-konsistenssiin vedenpoistolaitteistossa 5. Sekoituslaitteistos-sa 7 massaan sekoitetaan valkaisukemikaaleja, minkä jälkeen saatu seos johdetaan outken 8 kautta valkaisutorniin 9. Massa johdetaan esim. kuljetusruuvien avulla valkaisutornista outken 10 kautta keräysaltaaseen 11 ja siihen sekoitetaan siinä lämmintä prosessivettä, jota syötetään putken 12 kautta. Tämä oro-sessivesi saadaan lyhvtkuitujakeen veden valutuksesta vedenpois-tokoneella 13. Osia samasta prosessivedestä käytetään massan laimennukseen valkaisutornin oohjavyöhykkeessä ja se syötetään putkien 14 ja 15 kautta. Altaaseen syötetään myös lämmintä prosessivettä putkien 16 ja 17 kautta. Myös osia tästä prosessivedestä johdetaan tarvittaessa valkaisutornin pöhjavyöhvkkeeseen ja ohjataan putkien 18 ja 15 kautta. Tämä prosessivesi saadaan oitkäkuitujakeen veden valutuksessa vedenvalutuslaitteistossa 21 olevasta fraktiointilaitteistosta. Prosessiveden lämpötila tulee pitää välillä 40-99°C. Hienojakoisen materiaalin pitoisuuden tulee sitä paitsi olla alle 300 mg/1 niin, että liian paljon sitä ei johdeta takaisin fraktiointilaitteistoon 19. Altaassa 11 massasuspensio saatetaan voimakkaaseen sekoitukseen sekoitus-laitteiston avulla niin, että esiintyvät kuituhövtäleet hajoavat. Jotta saataisiin optimitulos massan tulevassa jaossa kahteen laatuun on mitä tärkeintä käsitellä kaikki kuitukimput ja kuitu-hövtäleet. Mekaanisen käsittelyn on havaittu olevan tehokkain 3-7 *:n massakonsistenssilla. Nain ollen oidetään edullisena käsitellä kuitususpensiota ensin 3-7 %:n massakonsistenssilla ja laimentaa se sen jälkeen putkista 22 ja 25 tulevalla prosessivedellä juuri ennen kuin massa putken 23 kautta johdetaan fraktiointilaitteistoon 19. Tämän keksinnön mukaisesti tulee massa-konsistenssin laitteistossa 19 tapahtuvaan fraktiointivaiheeseen tultaessa olla 0,3-4 %. Fraktiointiseulan 19 muodostaa kaari-seula, keskioakoisseula tai sopivan tyyppinen suodatin. Tämän keksinnön mukaisesti sisäänmenevästä massamäärästä poistetaan vähintään 35 oainoprosenttia hienokuitujakeena, joka poistetaan putken 24 kautta. Tämän hienokuitujakeen jauhatusaste tulee oitää välillä 40-175 ml C.S.F. Päistärepitoisuuden Sommerville'n il 7 81132 mukaan (rakoleveys 0,15 mm) tulee olla välillä 0-0,07 %.

Hienokuitujae johdetaan putken 24 kautta vedenoosto- tai paperikoneelle 13. Se sisältää vähintään 30 % kuituja, jotka Bauer McNett'in mukaan läpäisevät viiran, jossa on 59 silmää/cm (150 mesh). Hienokuitujae, jolla on tällainen kuitukoostumus, antaa painopaperin, jolla on vähäinen pintakarkeus, mikä johtaa tasaiseen värin imeytymiseen ja suureen peittokykyyn verrattuna paperiin, joka on valmistettu tunnetuista suursaantomassoista. Pitkäkuitujae johdetaan putken 20 kautta vedenooistokoneelle 21 ja siitä poistuva vesi johdetaan pois putken 18 kautta. Pitkä-kuitujae voidaan johtaa myös levyraffinööriin tai ruuvikuidutti-meen massakuitujen lievää mekaanista muokkausta varten. Putkessa 20 olevalla Ditkäkuitujakeella on suuri jauhatusaste (200-750 mi C.S.F) ja pieni hartsioitoisuus, alle 0,3 % DKM ja se koostuu 85-100 %:sesti kuiduista, jotka jäävät Bauer McNett'in mukaiselle seulalle, jossa on 59 silmää/cm (150 mesh). Sillä on erinomaisia ominaisuuksia absorptiotuotteiden valmistukseen ja se antaa suuren tilavuuspainon, hyvän absorptionopeuden ja erittäin hyvän absorptiokyvyn. Tämän keksinnön mukaisesti ehdotetulla menetelmällä voidaan näin ollen sen sijaan, että tuotettaisiin vain yhtä suursaantomassaa, valmistaa vähintään kahta tuotetta, joilla kummallakin on erittäin hyvät ominaisuudet ja tämä voidaan tehdä käyttäen pienempää energiankulutusta, koska kokonaisenergiankulu-tus putkessa 20 olevalle keksinnön mukaiselle pitkäkuitujakeelle on 100-500 kWh/t kuivaa massaa, kun se esimerkiksi tyyppiä CTMP olevalle kemimekaaniselle massalle on n. 1000 kWh/t kuivaa massaa. Putkessa 24 olevan hienokuitujakeen valmistuksessa on energiankulutus 1300-2000 kWh/t kuivaa massaa, kun taas vastaavat luvut vastaavan laatuiselle CTMP-massalle ovat n. 2300 kWh/t kuivaa massaa. Keksinnön mukaisesti valmistettu pitkäkuitujako on erittäin sopiva sekoitettavaksi muihin massoihin, kuten sulfiittimas-saan ja suliaattimassaan... Se on myös erittäin sopiva kartongin ja absorptiotuotteiden valmistukseen. Pitkäkuitujakeeseen voidaan myös sekoittaa muita kuitumateriaaleja, kuten palautusku.itu ja, turvekuituja ja synteettisiä kuituja.

Keksintöä kuvataan seuraavilla suoritusesimerkeillä.

8 81132

Esimerkki 1

Esimerkki kuvaa keksinnön soveltamista CTMP-valmistukseen koe-tehdaslaitoksessa osittain tunnetun tekniikan (ks. kuva 3), osittain tämän keksinnön mukaisesti (ks. kuva 4). Kuvan 3 lohko-kaavio on näin ollen yhdenmukainen kuvan 1 periaatekaavion kanssa, mutta on yksityiskohtaisempi. Sama oätee kuviin 4 ja 2 nähden. Valmistettiin 10 tonnia kemimekaanista kuusimassaa ja se kuljetettiin tehtaalle seulontaa, valkaisua ja fraktiointia varten.

Kuusipuuhaketta, jonka pituus oli 30-50 mm, leveys 10-20 mm ja paksuus 1-2 mm, kuljetettiin ruuvisyöttölaitteella kvllästyskam-mioon 26 (ks. kuva 3). Tämä oli täytetty sulfiittiliuoksella, jonka oH oli 7,2. Kyllästyksessä hake absorboi keskimäärin 1,1 litraa sulfiittiliuosta kg:a kohti kuivaa haketta. SO^-pitoi-suudeksi tuli näin ollen 1,1 x 5 = 5,5 q/kg haketta tai 0,55 %. Kyllästyskammion 26 lämpötilaa pidettiin 130°C:ssa ja hakkeen ko-konaissäilytysaika siinä oli n. 2 minuuttia. Tämän säilytysajan aikana saatiin ouumateriaalin heikko sulfonointi. Kyllästetty hake johdettiin säiliöön 28 (keitto-osa) outken 27 kautta, johon lisättiin kylläistä höyryä niin, että saavutettiin 130°C:n lämpötila. Hakkeen säilytysaika keitto-osassa oli 5 minuuttia. Yhdessä kyllästvskammiossa 26 kertyneen säilytysajan kanssa tuli kokonaissulfonointiajaksi näin ollen 7 minuuttia. Keitto-osan 28 pohjalta hake syötettiin putken 29, kuljetusruuvin 30 ja putken 31 kautta levyraffinööriin 32, jossa se kuidutettiin ja puhdistettiin valmiiksi massaksi. Energiasyötöksi kuidutuksessa mitattiin 1500 kWh tonnia kohti tuotettua kuivaksi ajateltua massaa. Kuidutettu massa puhallettiin putken 33 kautta sykloniin (ei esitetty kuvassa) ylimääräisen höyryn erottamiseksi massakui-duista. Massakuidut kerättiin vaunuihin, jotka tyhjennettiin kuorma-autoihin, jotka sitten kuljettivat massan tehtaaseen jatkokäsittelyä varten. Massan saavuttua tehtaaseen se tyhjennettiin sekoittimella varustettuna altaaseen l, massakuiduttimeen, jossa sitä laimennettiin vedellä niin, että massakonsistenssiksi tuli 1,2 %. Mittaus osoitti, että massan jauhatusaste oli 160 ml C.S.F. Saatu kuitususpensio johdettiin Dutken 2 kautta paineseulal-le 3, joka oli varustettu kiinteällä sylinterimäisellä seula- 9 81132 korilla, jonka sisävaipan pinnalle kuitususpensiota syötettiin ylioaineen alaisena. Seula oli varustettu sisäpuolisella oyöri-vällä ja sykkivällä kaavintalaitteella. Paineseulan revitetyissä seulalevyissä olevien reikien halkaisija oli 2,1 mm. Kuitusus-oension virtausta paineseulalle säädeltiin niin, että 16 pain©-orosenttia syötetyn kuitususpension kuitupitoisuudesta jäi seula-levylle ja johdettiin edelleen hylkymassana putken 34 ja venttiilin 35 kautta putkea 36 pitkin levyraffinööriin 37 jatkokäsittelyä varten.

Levyraffinöörissä käsitelty massa johdettiin putken 38 kautta uudelleen kuiduttimeen 1. Paineseulalta 3 saatu hyväksytty massa, jonka massakonsistenssi oli 0,95 %, poistettiin putken 39 kautta ja puhdistettiin edelleen oyörrepuhdistimissa 40. Pyörrepuhdistimista saatu hyväksytty massa johdettiin putken 4 kautta vedenvalutuslaitteistoon 5. Pyörrepuhdistimista 40 saatu hylkymassa, joka nousi 10 %:iin sisääntulleesta massasta, puhdistettiin lisäpyörrepuhdistimessa (ei esitetty kuvassa), jossa epämieluisat epäpuhtaudet, kuten hiekka ja kuori erotettiin pois ja johdettiin putken 41 kautta erotuslaitteistoon 42, josta epäpuhtaudet tyhjennettiin putken 43 kautta. Pyörrepuhdistimista saatu puhdistettu hylkymassa johdettiin putken 44 kautta hylky-raffinööriin 37. Vedenvaluttimesta 5 saatu paksunnettu massa johdettiin putken 6 kautta sekoittimeen 7, jossa siihen sekoitettiin 3 % H2^2' 5 ^ natriumsilikaattia ja 2 % NaOH:a. Ennen vedenvalutinta 5 oli massaan lisätty 0,2 % kompleksinmuodostajaa dietyleenitriamiinipentaetikkahapon (DTPA) muodossa. Massa johdettiin putken 8 kautta valkaisutorniin 9. Noin 2 tunnin valkai-suajan jälkeen tornissa oleva massa laimennettiin 30 %:n mv:stä 4 %:n mvreen. Laimennusnesteenä, jota syötettiin putken 14 kautta, käytettiin hyväksi vedenpoistokoneelta 13 saatua ylimääräistä vettä. Massa poistettiin valkaisutornin pohjalta putken 10 kautta sekä johdettiin keräysaltaaseen 11, josta se putkea 12 pitkin siirrettiin vedenpoistokoneelle 13. Valkaistusta massasta otettiin näyte merkinnällä näyte A mm. jauhatusasteen, kuitukoostumuksen, paperiominaisuuksien ja absorptiotuotteiden ominaisuuksien määrittämiseksi.

10 81132 Tämän keksinnön mukaisesti modifioitiin tämän jälkeen CTMP:n valmistusta sillä tavoin kuin kuvassa 4 esitetään. Kuvan 3 yksiköt 26-32 on jätetty pois kiivasta 4 ja massa tulee suoraan säiliöön 1. Modifioinnissa pienennettiin energian syöttöä levv-raffinööriin 32 (kuva 3) arvosta 1900 kWh/t massaa arvoon 950 kWh/t. Tuloksena oli karkea massa, jonka jauhatusaste oli 580 ml C.S.c. Massa kuljetettiin kuorma-autoilla tehtaalle keksinnön mukaista jatkokäsittelyä varten ja syötettiin säiliöön 1, joka toimi pulp- perina (kuva 4). Massakuiduttimesta 1 johdettiin massasuspen-sio, jonka massakonsistenssi oli 0,95 %, putken 2 kautta oaine-seulalle 3. Hylkymassa johdettiin putken 34 kautta levvraffinöö-riin 37 ja puhdistettu massa johdettiin putken 38 kautta uudelleen kuiduttimeen. Paineseulalta 3 saatu hyväksytty massa johdettiin putken 39 kautta pyörrepuhdistimille 40. Hyväksytyn massan massakonsistenssi putkessa 4 oli 0,70 %. Hyväksytty massa johdettiin putken 4 kautta vedenvalutuslaitteistoon 5, jossa saavutettiin 30 %:n mv-arvo. Paksunnettu massa johdettiin outken 6 kautta sekoittimeen 7, jossa siihen sekoitettiin 3 % H202:a, 5 % natriumsilikaattia, 0,05 % MgSO^ia ja 2 % NaOH:a. Ennen : vedenvalutuslaitteistoa lisättiin 0,2 % kompleksinmuodostajaa ·;· (DTPA). Massa johdettiin putken 8 kautta valkaisutorniin 9.

Noin 2 tunnin viipymisajan jälkeen tornissa massavakevyys pienennettiin tornin pöhjavyöhykkeessä 28 %:sta 5 /iin mv-arvoon vadenpoistokoneelta 21 saadulla vedellä jota syötettiin putken 18 kautta. Laimennuksen jälkeen massasuspensio johdettiin putken 10 kautta altaaseen 11, jossa massa saatettiin voimakkaaseen mekaaniseen käsittelyyn sekoittimella 72°C:n lämpötilassa. Energian syötöksi mitattiin 12 kWh/t. Noin 3 minuutin käsittelyn jälkeen massasuspensio pumpattiin putken 23 kautta kaariseulalle 19, joka oli varustettu raoilla, joiden leveys oli 2,0 mm.

;·. Parhaan mahdollisen erotusvaikutuksen saavuttamiseksi kaariseu- lalla massasuspensio laimennettiin heti altaan jälkeen 1,1 %:n mv-arvoon putkista 14 ja 16 saadulla prosessivedellä. Johdettaessa massa kaariseulan läpi 40 painoprosenttia läpäisi kaari-seulan raot. Massasuspensio kerättiin vedenpoistckoneelle 13.

Tätä jaetta nimitetään tämän jälkeen hienokuitujakeeksi. Massan loppuosasta, ts. 60 %:sta sisääntulevaa massamäärää valutettiin l! 11 81132 vesi vedenpoistokoneella 21 48 %:n kuiva-ainepitoisuuteen.

Tätä massaa nimitetään pitkäkuitujakeeksi. Kummastakin massasta otettiin näytteitä, jolloin hienokuitujaetta nimitettiin näytteeksi B ja pitkäkuitujaetta näytteeksi C.

Lisäksi suoritettiin koe CTMP-massalla, joka oli valmistettu yllä esitetyn tunnetun tekniikan mukaisesti. Tämä massa johdettiin heti valkaisun ja 3 %:n mv-arvoon laimennuksen jälkeen putken 23 kautta kaariseulalle 19 (kuva 4). Hienokuitujakeen määräksi mitattiin tällöin vain 27 % sisäänmenevästä massamäärästä. Hie-nokuitujako analysoitiin ja sen näytteitä merkittiin näytteeksi D. Putkessa 20 oleva pitkäkuitujae analysoitiin niinikään ja sen näytteitä merkittiin näytteeksi E.

Suoritettujen kokeiden tulokset selvitetään taulukoissa 1-3.

Taulukko 1

Näytteen merkintä A B C D E

Lähtömassan jauhatusaste CSF, ml'^ 130 580 580 160 160 Näytteen jauhatusaste, CSF, ml 130 100 635 35 300 Näytteen osuus lähtömassasta,paino-% 10O 40 60 27 72 Päistärepitoisuus, Sommerville, % 0,06 0,01 0,25 0,01 0,08 2)

Kuitukoostumus Bauer McNett'in mukaan + 7,9 silmää/cm % 40,1 21,0 60,1 7,5 50,1 (+20 mesh) + 59 silmää/cm % 33,1 42,5 30,3 13,8 39,9 (+150 mesh) - 59 silmää/cm % 26,8 36,5 9,6 78,7 10,0 (-150 mesh)

Valkoisuus, IS03) 77,1 77,8 75,2 77,0 76,8 1^Normin SCAN-C 21:65 mukaan 2)

Normin SCAN-M 6:69 mukaan 3)

Normin SCAN-C 11:75 mukaan

Kuten taulukosta ilmenee on mahdollista valmistaa tämän keksinnön mukaisesti (näyte B ja C) valkaistuja massoja, joilla on erilaisia 12 81132 ominaisuuksia jakamalla suhteellisen karkea ja valkaistu massa kahdeksi virraksi. Erityisen yllättävää on, että on ollut mahdollista saada massasta, jolla on korkea jauhatusaste (580 ml C.S.F.) jooa 40 painoprosenttia hienokuitujaetta. Tätä on verrattava siihen 27 painoprosenttiin, joka saatiin fraktioitaessa massaa, jolla oli alhainen jauhatusaste (130 ml C.S.F.). Ottaen huomioon, että alhaisen jauhatusasteen massa sisälsi selvästi enemmän kuituja, jotka läpäisivät hienoimman viirakankaan Eauer McNett'in fraktioinnissa, olisi suhteen pitänyt olla päinvastainen. Tulos johtuu todennäköisesti siitä, että tämän keksinnön mukaisessa menettelyssä saadaan kuitukimppujen ja kuituhövtäleiden tehokas ja täydellinen hajoaminen ennen massan jakoa.

Näytteet A, B, D ja E testattiin paperiteknisten ominaisuuksien suhteen ja niiden tulokset on koottu taulukkoon 2.

Taulukko 2

Näytemerkinnät A B D E

Jauhatusaste C.S.F., ml 130 100 35 300

Vetoindeksi, Nm/g 37,1 40,7 x 29,5 2

Repäisyindeksi, mNm /g 7,2 5,8 x 8,3

Valon diffraktiokerroin, m^/g 42,2 59,0 x 38,9

Peittokyky, % 82,3 89,2 x 80,3

Pinnan karkeus, Bendtsen, ml/min 340 205 x 610 x = ei mitattavissa, koska ei ollut mahdollista valmistaa koearkkia.

Kuten taulukosta ilmenee ei ollut mahdollista valmistaa koearkkia hienokuitujakeesta (näyte D), joka oli saatu massasta, joka oli valmistettu suurelta osin tunnetun tekniikan mukaisesti. Tällöin saadun pitkäkuitujakeen (näyte Ξ) kaikki ominaisuudet lukuunottamatta repäisyindeksiä, ovat huonontuneet verrattuna lähtömassan (näyte A) ominaisuuksiin.

Kuten taulukosta 2 ilmenee, tämän keksinnön mukaisesti valmistetulla massalla (näyte B) on hyvin mielenkiintoisia ominaisuuksia painopaperin valmistukseen. Erityisen edullinen on massan korkea

II

13 81132 valon diffraktiokerroin ja peittokyky. Paperin alhainen pinnan karkeus on toinen ominaisuus, joka on erityisen arvokas korkealaatuisen painopaperin valmistuksessa.

Näytteistä C ja E otettiin massoja, jotka kuivattiin 92,1 %:n kuivapitoisuuteen. Lisäksi otettiin näytteitä vastaavien näytteiden lähtömassoista (näyte C/U ja näyte E/U). Kuivattu massa hajotettiin levyraffinöörissä untuvamassaksi vaippojen valmistusta varten. Näytteiden ominaisuudet koskien tilavuuspainoa ja absorptio-ominaisuuksia testattiin normin SCAN-C 33:80 mukaan ja tulokset on koottu taulukkoon 3.

Taulukko 3

Kuohkeutetun massan ominaisuudet Näytteen merkintä C/U C E/U E

Tilavuuspaino, cm"^/g 18,2 21,3 14,3 16,0

Absorptiokyky, g H20/g 10,4 10,9 9,7 9,9

Absorptionopeus, s 8,1 8,7 8,2 8,2

Kuten nähdään on tämän keksinnön mukaisen untuvamassan (näyte C) valmistuksessa saatu ylivoimaiset ominaisuudet. Erityisen edullinen on suuri tilavuuspaino, joka on korkein, mitä on koskaan mitattu laboratoriossa.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki esittää keksinnön soveltamista hiokemassan valmistukseen. Tunnetun tekniikan mukaisesti valmistettiin paine-hiokemassaa kuusipuusta. Massasusoensio johdettiin täryseulalle puu jäännösten lajittelemiseksi pois. Täryseulalta saatu hyväksytty massa kuljetettiin esimerkissä 1 kuvattuun laitokseen (ks. kuva 4). Niinpä massasusoensio johdettiin altaaseen 1. Altaasta massa pumpattiin putken 2 kautta keskipakoseulalle 3. Seulalta 3 saatu hylkymassa johdettiin putken 34 kautta levy-raffinööriin 37, jossa hylkymassan päistäreet työstettiin vapaiksi kuiduiksi. Keskipakoseulalta 3 saatu hyväksytty massa pumpattiin putken 39 kautta pyörrepuhdistimilie 40. Hylkymassa 1« 81132 johdettiin putken 41 kautta toisen vaiheen pyörreouhdistimelle, jota ei ole esitetty kuvassa. Tästä toisesta pyörreouhdistusvai-heesta saatu hylkymassa johdettiin pois laitoksesta putken 43 kautta, kun taas hyväksytty massa johdettiin hylkyraffinöönin 37.

Ensimmäisen vaiheen hyväksytyllä massalla oli jauhatusaste 305 ml C.S.F. ja se johdettiin putken 4 kautta vedenvaluttimeen 5. Siinä massasuspensio Daksunnettiin 26 %:n kuiva-aineoitoisuu-teen. Paksunnettu massa johdettiin sekoituslaitteistoon 7 valkaisukemikaalien sekoittamista varten. Massa valkaisukemi-kaaleineen johdettiin outken 8 kautta valkaisutorniin 9. Noin 2 tunnin viipymisajan jälkeen tornissa massa laimennettiin 26 %:n kuiva-aineDitoisuudesta 5 %:n kuiva-ainepitoisuuteen tornin pohja-vyöhykkeessä prosessivedellä, jota syötettiin putken 18 kautta. Valkaistu ja laimennettu massa johdettiin altaaseen 11, jossa se saatettiin voimakkaaseen mekaaniseen käsittelyyn sekoittajan avulla 69°C:n lämpötilassa. Energiansyötöksi mitattiin tällöin 10 kWh/t. Noin 3 minuutin käsittelyn jälkeen massasuspensio pumpattiin putken 23 kautta kaariseulalle 19, joka oli varustettu raoilla, joiden leveys oli 2,0 mm. Jotta saavutettaisiin paras .)·' mahdollinen erotusvaikutus kaariseulal la, massasuspensio laimen nettiin heti altaan jälkeen 1,1 ?»:η mv-arvoon putkista 14 ja 16 ·’: tulevalla prosessivedellä. Johdettaessa massa kaariseulan läpi 45 painoprosenttia läpäisi kaariseulan raot. Massasuspensio kerättiin vedenpoistokoneelle 13. Tätä jaetta nimitetään tämän jälkeen hienokuitujakeeksi. Loppuosasta massaa, ts. 55 % sisään-tulevasta massamäärästä valutettiin vesi vedenpoistokoneella 21 48 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Tätä massaa nimitetään pitkä-kuitujakeeksi. Kummastakin massasta otettiin näytteitä, jolloin hienokuitujaetta nimitettiin näytteeksi F ja oitkäkuitujaetta nimitettiin näytteeksi G.

Lisäksi suoritettiin koe hiokemassalla, joka oli valmistettu tunnetun tekniikan mukaisesti. Tämä johdettiin kokeessa heti val-: : kaisun ja 3 &:n mv-arvoon laimennuksen jälkeen putken 23 kautta :·· kaariseulalle 19. Hienokuitumassan määräksi mitattiin tällöin vain 26 % sisääntulevasta massamäärästä. Hienokuitujae analy-

II

is 81132 soitiin ja näytteitä siitä merkittiin näytteeksi H. Pitkäkuitu-jae analysoitiin niinikään ja näytteitä siitä merkittiin näytteiksi K.

Suoritettujen kokeiden tulokset esitetään taulukossa 4.

Taulukko 4

Näytteen merkintä F G H K

Lähtömassan jauhatusaste C.S.F., ml 305 305 320 320 Näytteen jauhatusaste C.S.F., ml 80 590 40 480 Näytteen osuus lähtömassan painosta, % 45 55 26 74 Päistärepitoisuus Sommerville, % 0,01 0,28 0,01 0,29

Kuitukoostumus Bauer McNett'in mukaan + 7,9 silmää/cm (+ 20 mesh), % 11,1 29,0 8,1 31,2 + 59 silmää/cm (+ 150 mesh), % 54,2 61,2 29,4 58,7 - 59 silmää/cm, % 34,7 9,8 62,5 10,1

Valkoisuus, ISO, % 80,3 79,7 80,2 80,0

Tulokset osoittavat, että tämän keksinnön mukaisesti (näyte F ja G) on mahdollista valmistaa hiokemassasta massaa, jolla on suuri pitkien kuitujen pitoisuus ja samanaikaisesti yllättävän pieni hienon materiaalin (- 59 silmää/cm) pitoisuus. Erityisen yllättävää on, että on ollut mahdollista saada massasta, jolla on korkea jauhatusaste (305 ml C.S.F.) jopa 45 painoprosenttia hieno-kuitujaetta. Tätä on verrattava niihin 26 painoprosenttiin, jotka saatiin massan fraktioinnissa heti valkaisun jälkeen (näyte H ja K). Tulos johtuu todennäköisesti siitä, että tämän keksinnön mukaisessa menettelyssä aikaansaatiin kuitunippujen ja kuitu-höytäleiden tehokas ja täydellinen hajotus ennen massan jakamista osiin.

Näytteet F ja H testattiin paperiteknisten ominaisuuksien suhteen ja tulokset on koottu taulukkoon 5.

ie 81132

Taulukko 5

Näytemerkinnät F H

Jauhatusaste C.S.F., ml 80 40

Vetoindeksi, Nm/g 40,1 34,2 2

ReDäisyindeksi Mn M /g 4,7 3,0 2

Valon diffraktiokerroin, m /g 66,3 66,5

Peittokyky, % 92,5 92,3

Pinnan karkeus, Bendtsen, ml/min 195 205

Kuten taulukosta 5 ilmenee tämän keksinnön mukaisesti valmistetulla massalla (näyte F) on erittäin mielenkiintoisia ominaisuuksia painopaperin valmistukseen. Erityisen edullinen on massan korkea valon diffraktiokerroin ja peittokyky. Paperin alhainen pinnan karkeus ja korkea repäisyindeksi ovat muita ominaisuuksia, jotka ovat erityisen arvokkaita korkealaatuisen painopaperin valmistukseen.

Näytteistä G ja K kuivattiin massaa, joka sitten käytettiin levy-raffinöörissä kuivassa tilassa untuvamassan valmistamiseksi vaippojen valmistusta varten. Vertailua varten otettiin valkaisun jälkeen massaa altaasta (näyte L). Näytteet testattiin tilavuuspainon ja absorptio-ominaisuuksien suhteen ja tulokset on koottu taulukkoon 6.

Taulukko 6

Kuohkeutetun massan ominaisuudet Näytteen merkintä G KL

Tilavuuspaino, cm3/g 20,0 19,2 14,7

Absorptioaika, s 7,3 7,8 7,2

Absorptiokapasiteetti, g H20/g 11,1 10,4 9,9

Tulokset osoittavat selvästi, että se pitkäkuitujae, joka saatiin keksinnön mukaisessa fraktioinnissa (näyte G) on erinomainen raaka-aine absorptiotuotteen valmistukseen. Kuten taulukosta ilmenee, lähtömassalla on oleellisesti huonommat ominaisuudet kuin pitkäkuitujakeella.

Il 17 81132

Esimerkki 3

Palautuspaperia valmistavalta tehtaalta kuljetettiin siistattua paperia kuvan 4 mukaiseen laitokseen. Massasuspensiolla täytettiin näin ollen allas 1. Siitä massa pumpattiin putken 2 kautta keskipakoseulalle 3. Siitä saatu hylkymassa johdettiin putken 34 kautta levyraffinööriin, jossa hylkymassan paperinpalasten jäännökset hajotettiin kuiduiksi. Keskipakoseulalta saatu hyväksytty massa pumpattiin putken 39 kautta pyörrepuhdis-timille 40. Niiltä saatu hylkymassa johdettiin putken 41 kautta toisen vaiheen pyörrepuhdistimelle, jota ei ole esitetty kuvassa. Tästä toisesta pyörreouhdistusvaiheesta saatu hylky-massa johdettiin pois laitoksen erottimen 42 kautta putkea 43 pitkin, kun taas hyväksytty massa johdettiin hylkyraffinööriin putken 44 kautta. Pvörrepuhdistimilta 40 saadulla hyväksytyllä massalla oli jauhatusaste 100 ml C.S.F. ja se johdettiin putken 4 kautta veden valuttimeen 5. Tällöin massasuspensio paksunnettiin 26 %:n mv:n kuiva-ainepitoisuuteen. Paksunnettu massa johdettiin putken 6 kautta laitteistoon, jossa valkaisukemikaalit 7 sekoitettiin massaan. Massa valkaisukemikaaleineen johdettiin putken 8 kautta valkaisutorniin 9. Noin 2 tunnin viipymäajan kuluttua tornissa massa laimennettiin 26 %:n kuiva-ainepitoisuudesta 5 %:n kuiva-ainepitoisuuteen tornin pöhjavyöhykkeessä prosessivedellä, jota syötettiin putken 18 kautta. Valkaistu ja laimennettu massa johdettiin putken 10 kautta altaaseen 11. Altaassa 11 massasuspensio saatettiin voimakkaaseen mekaaniseen käsittelyyn sekoittajan avulla 73°C:n lämpötilassa. Energian syötöksi mitattiin 9 kWh/t. Noin 3 minuutin käsittelyn jälkeen massasuspensio pumpattiin putken 23 kautta kaariseulalle 19, joka oli varustettu raoilla, joiden leveys oli 2,0 mm. Jotta olisi saavutettu paras mahdollinen erotusvaikutus kaariseulalla, massa-suspensio laimennettiin heti altaan jälkeen 0,9 ?£:n mv-arvoon putkista 14 ja 16 saadulla prosessivedellä. Johdettaessa massa kaariseulan läpi 58 painoprosenttia läpäisi kaariseulan raot. Massasuspensio kerättiin putken 24 kautta vedenpoistokoneelle 13. Tätä jaetta nimitetään tämän jälkeen hienokuitujakeeksi. Loppuosa massasta, ts. 42 % sisäänmenevästä massamäärästä johdettiin ie 81132 putken 20 kautta vedenpoistokoneelle 21 ja vettä valutettiin 47 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Tätä massaa nimitetään pitkäkui-tujakeeksi. Kummastakin massasta otettiin näytteitä, jolloin hienokuitujaetta nimitettiin näytteeksi M ja pitkäkuitujaetta näytteeksi 0. Koetulokset ilmenevät taulukosta 7.

Taulukko 7 Näytteen merkintä M 0 Lähtömassan jauhatusaste C.S.F., ml 100 100 Näytteen jauhatusaste C.S.F., ml 60 295 Näytteen osuus lähtömassan painosta, % 58 42 Päistärepitoisuus, Sommerville, % O 0,08

Kuitukoostumus Bauer McNett'in mukaan + 7,9 silmää/cm ( + 20 mesh), % 4,3 15,8 + 59 silmää/cm (+ 150 mesh), % 51,3 70,0 - 59 silmää/cm, % 44,4 14,2

Valkoisuus, ISO, % 80,3 79,7

Tulokset osoittavat, että on mahdollista valmistaa palautuspape-rimassasta massaa, jolla on suuri pitkien kuitujen pitoisuus ja samanaikaisesti yllättävän pieni hienojakoisen materiaalin (- 59 silmää/cm) pitoisuus. Erityisen yllättävää on, että on ollut mahdollista saada massasta, jolla on matala jauhatusaste (100 ml C.S.F.), jopa 42 painoprosentin pitkäkuitujae.

Näytteet M ja O testattiin paperiteknisten ominaisuuksien suhteen ja tulokset on koottu taulukkoon 8.

li 19 81132

Taulukko 8

Näytemerkinnät M O

Jauhatusaste, C.S.F., ml 60 295

Vetoindeksi, Nm/g 33,1 30,0 2

Repäisyindeksi mNm /g 3,1 4,3

Valon diffraktiokerroin, m^/g 62,4 59,7

Peittokyky, % 91,1 90,0

Pinnan karkeus, Bendtsen, ml/min 190 210 Tämän keksinnön mukaisesti valmistetuilla massoilla on, kuten taulukosta 8 ilmenee, erittäin mielenkiintoisia ominaisuuksia painopaperin, pehmopaperin ja kartongin valmistukseen. Erityisen edullinen on massojen korkea valon diffraktiokerroin ja peittokyky. Paperin alhainen pintakarkeus ja korkea repäisy-indeksi ovat muita ominaisuuksia, jotka ovat erityisen arvokkaita korkealaatuisen painopaperin ja kartongin valmistukseen.

Claims (6)

20 81 1 32

1. Menetelmä parannetun suursaantomassan valmistamiseksi, jossa menetelmässä massa seulotaan, kuivataan ja valkaistaan, tunnettu siitä, että massa valkaisun ja laimennuksen jälkeen pieneen massaväkevyyteen saatetaan voimakkaaseen sekoitukseen niin, että esiintyvät kuituhoytäleet hajotetaan ja fraktiointilaitteistossa jaetaan kahteen massavirtaan, joilla on erilainen keskimääräinen kuitupituus - pitkäkuitujakeeseen ja hienokuitujakeeseen - sillä tavoin, että pitkäkuitujakeen jauhatusaste ylittää 150-600 ml :11a hienokuitujakeen jauhatus-asteen ja että hienokuitujae saatetaan muodostamaan 35-70 painoprosenttia valkaisun jälkeen saadusta massamäärästä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seulottu massa saatetaan sisältämään suurempi määrä päistäreitä kuin normaalisti, ts. yli 0,05-0,30 painoprosenttia.

3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoitus tapahtuu 3-7 %:n massaväkevyydellä ja että massa laimennetaan tämän jälkeen prosessivedellä ennen fraktioin-tia 0,3-4 %:n väkevyyteen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennus suoritetaan prosessivedellä, joka on peräisin fraktiointilaitteistosta poistuvan hienokuitujakeen veden valu-tuksesta ja että tämä sisältää korkeintaan 300 mg/1 hienokuitua.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienokuitujakeen jauhatusaste pidetään välillä 40-175 ml C.S.F. ja saatetaan sisältämään vähintään 30 painoprosenttia kuituja, jotka Bauer McNett'in mukaisessa seulassa läpäisevät viiran, jossa on 59 silmää/cm (150 mesh).

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pitkäkuitujakeen jauhatusaste pidetään välillä 200-750 ml C.S.F., että sen hartsipitoisuus on alle 0,3 % DKM ja että se 85-100 painoprosenttisesti koostuu kuiduista, jotka jäävät Bauer McNett'in mukaiselle seulalle, jossa on 59 silmää/cm (150 mesh) . Il 2i 81132