FI85041B - Foerfarande foer att bringa pappersmassa pao en pappersmaskins vira. - Google Patents

Description

85041 MENETELMÄ PAPERIMASSAN SAATTAMISEKSI PAPERIKONEEN VIIRALLE -

FÖRF ARANDE FÖR ATT BRINGA PAPPERSMASSA PÄ EN PAPPERSMASKINS VIRA

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä paperimassan saattamiseksi paperikoneen viiralle, jossa menetelmässä massa lietetään kiertoveteen suspensioksi, joka levitetään viiralle, ja jossa menetelmässä syntyvästä massaradasta viiran läpi suotautuva kiertovesi palautetaan liettoon.

Paperinvalmistusprosessissa on keskeisenä vaiheena massaradan muodostaminen, mikä tapahtuu liettämällä massanvalmistuksesta saatava sakea paperimassa laimeaksi suspensioksi ja johtamalla tämä pyörrepuhdistinten ja ilmanpoiston kautta paperikoneen perälaatikkoon ja siitä edelleen vettä läpäisevälle viiralle, jolle veden poistuessa muodostuu tasainen massarata. Tämä rata muokataan seuraavissa käsittelyvaiheissa valmiiksi paperiksi.

Paperinvalmistuksen taloudellisuus edellyttää mahdollisimman — hyvää retentiota, eli sitä, että suspension sisältämät kuidut , saadaan mahdollisimman tarkoin pidätetyiksi viiralle muodostuvaan massarataan. Tätä silmälläpitäen on prosessin vesi-!!! kiertoa suljettu palauttamalla radasta viiran läpi suotautuva vesi takaisin liettovaiheeseen, jolloin kuidut saavat toistuvasti tilaisuuden pidättyä syntyvään massarataan. Suljetulla kierrolla on lisäksi merkityksensä prosessin jätevesipäästöjen vähentämisessä.

Ongelmana paperinvalmistuksen vesikierron sulkemisessa on kuitenkin se, että 1ie tettävästä massasta kiertoveteen liuenneiden tai dispergoitune iden ainesten konsentraatio kasvaa. Tällaiset ainekset häiritsevät paperinvalmistusta heikentämällä retentiota, estämällä apuaineiden vaikutusta, aiheuttamalla kasautumia prosessissa käytettävässä laitteistossa ja siirtymällä epäpuhtautena valmistettavaan paperiin. Pääosan 2 85041 kiertoveteen liukenevasta aineksesta muodostavat hiilihydraatit, etenkin hemise11u1oosa, jonka molekyylipaino on alueella n. 10 000-100 000. Lisäksi kiertoveteen liukenee ligniiniä ja uuteaineita, mutta niukkaiiukoisempina ja adsorptiokykyisem-pinä nämä pyrkivät saostumaan kuituihin, minkä johdosta ne eivät rikastu kiertoveteen samalla tavoin kuin hiilihydraatit.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa ratkaisu, jolla edellä mainittuja vesikierron sulkemisesta seuraavia ongelmia paperin valmistuksessa voidaan vähentää. Keksinnölle on tunnusomaista se, että kiertoveteen lisätään entsyymiä massasta liuenneiden tai dispergoituneiden ainesten, kuten hemisellu-loosan, hajottamiseksi.

Kun kiertoveteen liuenneet tai dispergoituneet ainekset saadaan keksinnön mukaisesti pilkotuiksi pienemmiksi fragmenteiksi, paranee suotautuminen viiralle muodostuvasta massaradasta. Lisäksi hemiselluloosan hajoamisen on todettu parantavan kuitujen retentiota. Tämän oletetaan, keksintöä tällä mitenkään rajoittamatta, johtuvan siitä, että hemis e 11u1oosa, joka kuituihin adsorboi tuessaan tekee ne anionisiksi ja saa ne hylkimään toisiaan, hajotessaan menettää adsorptiokykynsä, jolloin kuidut säilyvät neutraaleina ja niiden koheesio massaradassa paranee.

Mainittakoon, että FI-patenttihakemuksesta 874113 on entuudestaan tunnettu menettely, jolla entsyymejä hyväksikäyttäen pyritään parantamaan veden suotauturnista massaradasta. Tässä on kuitenkin kysymys entsyymien lisäämisestä sakeaan massaan siten, että ne vaikuttavat kuituihin ennen massan laimenta-: mistä viiralle johdettavaksi suspensioksi. Esillä olevassa : keksinnössä on, kuten edellä on esitetty, sitävastoin kysymys entsyymien lisäämisestä kiertoveteen siten, että niillä hajotetaan kiertovedessä liuenneina tai dispergoituneina olevia aineksia, etenkin liuennutta hemise 1luloosaa.

3 85041

Keksinnössä käytettäviksi soveltuvia entsyymejä ovat hemisel-lulaasi, sellulaasi, esteraasi ja peptinaasi sekä näiden seokset. Esimerkiksi sellulaasi, jonka CMC-aktiivisuus on 2000 U/ml, ksylanaasi, jonka aktiivisuus on 5000 U/ml, tai β-ksylosidaasi, jonka aktiivisuus on 2000 nkat/ml, ovat sopivia. Entsyymiä voidaan annostella 0,01-1 1/m3 kiertovettä, annostelun tapahtuessa sopivimmin siten, että puhdas entsyymi liuotetaan ensin pienempään vesimäärään, joka sen jälkeen lisätään kiertoveteen. Jotta entsyymi toimisi, tulee veden lämpötilan olla välillä 10-90°C, sopivimmin välillä 40-70°C, ja pH:n välillä 3,0-8,5, sopivimmin välillä 4,0-6,0.

Keksinnön mukaan entsyymiä lisätään ensisijaisesti paperikoneen veden lyhytkiertoon, jossa vesi kiertää massan laimennuksen ja radanmuodostuksen välillä. Kiertoveteen liuenneiden ainesten aiheuttamat ongelmat esiintyvät pääasiassa tällä alueella. Kun lyhytkierrossa suspensio on laimeaa, kuitupitoisuudeltaan yleensä enintään n. 0,4%:sta, pääsee entsyymi kuitujen häiritsemättä vaikuttamaan tehokkaasti kiertoveteen liuenneisiin aineksiin, mikä nimenomaan on keksinnön tarkoitus. Eräs sopiva entsyymin lisäyspaikka on viirakaivo, johon massaradasta suotautunutta kiertovettä johdetaan sen sekoittamiseksi laimennettavaan sakeaan massaan.

Keksinnön mukaan voidaan entsyymiä kuitenkin lisätä myös paperikoneen veden ns. pitkään kiertoon, jossa massaradasta erottunutta vettä johdetaan lähempänä paperinvalmistusprosessin alkupäätä oleviin käyttökohteisiin. Sopiva entsyymin lisäyskohta on tällöin esim. imulaatikkosäi1iö, joka toimii massaradasta imun avulla erotetun veden kokoojana. Osa imu-1 aatikkosäi1iön vedestä voidaan johtaa viirakaivoon osana lyhytkiertoa loppuosan mennessä mainittuun pitkään kiertoon. Sovellutuksen erityisenä etuna on se, että imulaatikkosäi-liöon tulevassa kiertovedessä kuitupitoisuus on vielä alhaisempi kuin viirakaivoon tulevassa vedessä.

ί 85041

Suurin hyöty keksinnöstä saadaan sovellettaessa sitä mekaanista massaa, kuten TMP:ta tai CTMP:tä käyttävään paperinvalmistukseen. Mekaanisesta massasta kiertoveteen liukenevien tai dispergoituvien haitallisten ainesten määrä on nimittäin erityisen suuri. Kuitenkin keksinnön mukainen entsyymi1isäys on edullinen myös valmistettaessa paperia kemiallisista massoista.

Keksinnön kohteena on edelleen entsyymin käyttö paperimassasta paperikoneen kiertoveteen liuenneiden tai dispergoituneiden orgaanisten ainesten hajottamiseen. Entsyymi on edellä esitetyn mukaisesti sopivimmin hemisellulaasi, sellulaasi, esteraasi, peptinaasi tai näiden seos.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka on kaavio eräästä keksinnön mukaisesta massaradan muodostusprosessista ja jossa veden lyhyt-kierto on nähtävissä kokonaisuudessaan.

Massanvalmistuksesta saatava sakea massa, jonka kuitupitoisuus voi olla n. 5%, tuodaan piirustukseen mukaan johtoa 1 myöten viirakaivon 2 alapäähän, jossa se sekoittuu kiertoveteen. Syntyvä suspensio johdetaan sekoituspumpun 3 kautta pyörrepuhdistimeen 4, jonka akseptijae jatkaa ilmanpoistosäi-liöön 5. Pyörrepuhdistimen 4 rejekti siirtyy seuraaviin pyör-repuhdistimiin 6, joista piirustuksissa on esitetty ainoastaan yksi mutta joita käytännössä on useampia järjestettyinä ns. kaskadikytkentään. Näiden puhdistinten yhteinen akseptijae palaa johtoa 7 myöten viirakaivoon 2 samalla kun viimeisen puhdistimen rejekti poistuu prosessista johtoon 8. Ilman-poistosäi1iöstä 5 puhdistettu massasuspensio syötetään syöt-töpumpulla 9 paperikoneen perälaatikkoon 10, jonka huulelta massa levitetään koneen jatkuvassa kiertoliikkeessä olevalle päättymättömälle viiralle 11, jolle muodostuu tasainen massa-rata. Suurin osa suspension sisältämästä kiertovedestä suo-tautuu viiran 11 läpi sen perälaatikkoa 10 seuraavalla vaaka- 5 85041 suoralla osuudella, ja tämä vesifraktio lasketaan johtoa 12 myöten suoraan viirakaivoon 2. Mainitun osuuden jälkeen on viiraa 11 vasten asennettu yläviira 13, jonka erottama vesi johdetaan viirakaivoon 2, sekä imulaatikot 14, joihin erottunut vesi lasketaan johtoa 15 myöten imulaatikkosäi1iöön 16. Viimeksimainitusta vettä johdetaan tarpeen mukaan viirakaivoon 2 osana massan laimennuksen ja radanmuodostuksen muodostamaa lyhyttä kiertoa veden loppuosan mennessä johtoa 17 myöten koneen ns. pitkään kiertoon.

Oleellista keksinnössä on entsyymin lisääminen kiertoveteen siten, että se massasta veteen liuenneita tai dispergoitu-neita aineksia hajottamalla helpottaa veden erottumista viiralle 11 muodostettavasta massaradasta ja parantaa radan muodostavien kuitujen retentiota ja ennen kaikkea ehkäisee retentiota häiritsevien aineiden vaikutusta. Keksinnön mukaan entsyymi voidaan lisätä mainittuun lyhyeen kiertoon, jolloin lisäysjohto 18 voi olla piirustuksen mukaisesti kytkettynä viirakaivoon 2. Tämän asemesta tai lisäksi voidaan imulaatik-kosäiliö 16 varustaa entsyymin syöttöjohdolla 19, jolloin entsyymillä käsiteltyä vettä saadaan säiliöstä lähtevissä virtauksissa sekä koneen lyhytkiertoon että sen pitkään kiertoon.

Entsyymi1isäyksen vaikutusta massaradan muodostukseen ja saatavaan paperiin on tutkittu kokeilla, joita selostetaan seu-raavissa esimerkeissä.

E s i. merkk i _1 1200 ml:n lyhytkierron vettä ja 1200 ml:n pitkän kierron vettä lisättiin hemisellulaasientsyymiä, jonka aktiivisuus oli — 2000 IU/ml . Entsyymiä annosteltiin 0 (vertailukoe) 3 ja 30 μΐ litraan kiertovettä. Veden pH oli n. 5 ja lämpötila 50°C, ja - entsyymin annettiin vaikuttaa kussakin tapauksessa kolmen tunnin ajan välillä sekoittaen. Entsyymireaktion jälkeen kuhunkin vesierään sekoitettiin 300 ml käsittelemätöntä TMP- e 85041 massaa, ja saaduista suspensioista määritettiin välittömästi suotautuvuutta kuvaava Freeness-luku (Scan M 4:65) ja mitattiin anionisuus (Neimo, KCL:n tiedote n:o 16, 1983). Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa 1.

Taulukko^

Entsyymi- Freeness Anionisuus

Ves i^___________________Hl!__________m^l ^ek v :L v^/1

Pitkä- O 49 0,418 kierto 3 55 0,037 30 57 0,032

Lyhyt 0 40 0,133 kierto 3 40 0,070 30 49 0

Lyhytkierron vettä oleviin eriin sekoitetusta TMP-massasta tehtiin arkit Scan M 45:76 (100 g/m2 ) mukaisesti. Arkit koes-tettiin ohjeen Scan M 8:76 mukaan. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa 2.

Tau1ukko_2

Huokoisuus Veto- Repäisy-

Entsyymi- GH indeksi Venymä indeksi 2 annos_jil/1___g/m2______s/100_ml___Nm/g______%_______Nm_/kg_ 0 99,1 287 36,3 2,31 6,16 3 101,0 345 37,4 2,33 5,54 30 102,9 306 36,7 2,18 5,78

Taulukosta 1 nähdään, että sekä lyhyen että pitkän kierron veden entsyymikäsittely nostaa Freeness-arvoa eli lisää suotautuvuutta ja alentaa merkittävästi anionisuutta, mikä mer- 7 85041 kitsee retention paranemista ja säästöä retentioaineiden käytössä. Taulukosta 2 nähdään edelleen, ettei entsyymikäsittely ole heikentänyt massasta saadun paperin lujuusarvoja.

E s i_merkk i _2 1800 ml:n lyhytkierron vettä lisättiin esimerkin 1 mukaista entsyymiä 0, 0,3 ja 3 μ 1 /1 . Veden pH oli n. 5 ja lämpötila 50°C, ja entsyymin annettiin vaikuttaa kussakin tapauksessa kolmen tunnin ajan välillä sekoittaen.

Entsyymireaktion jälkeen kuhunkin erään sekoitettiin 300 ml käsittelemätöntä TMP-massaa, ja saaduista suspensioista määritettiin retentio DDJ-laitteel1 a. Tulokset on esitetty seu-raavassa taulukossa 3.

Taul_ukko_3

Entsyymiannos Retentio ____{il/1__________________(%)____ 0 84,3 0,3 88,6 3 85,9

Tulokset osoittavat retention parantuneen entsyymikäsitte-lyliä.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset so-vellutusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyihin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. Menetelmä paperimassan saattamiseksi paperikoneen viiralle (11), jossa menetelmässä massa lietetään kiertoveteen suspensioksi, joka levitetään viiralle, ja jossa menetelmässä syntyvästä massaradasta viiran läpi suotautuva kiertovesi palautetaan 1 iettoon, t u n n e t t u siitä, että kiertoveteen lisätään entsyymiä massasta liuenneiden tai dispergoituneiden ainesten, kuten hemis e 11u1oosan, hajottamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymi lisätään paperikoneen veden lyhytkier-toon, jossa vesi kiertää massan laimennuksen ja radanmuodos-tuksen välillä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymi lisätään kiertoveteen viirakaivossa (2), johon massaradasta erottunutta vettä ohjataan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymi lisätään paperikoneen veden pitkään kiertoon imu 1aatikkosäi1iössä (16), joka toimii massaradasta imun avulla erotetun veden kokoojana.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymi lisätään kierto-veteen, jonka kuitupitoisuus on enintään n. 0,4 %.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymiä annostellaan 0,01-1 1/m3 kiertovettä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymi on hemisellu-laasi, sellulaasi, esteraasi, pektinaasi tai näiden seos. 9 85041

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa on mekaanista massaa, kuten TMP:tä.

9. Entsyymin käyttö massasta paperikoneen kiertoveteen liuenneiden tai dispergoituneiden orgaanisten ainesten hajottamiseen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen hemise11 uiaasin, sellulaa-sin, esteraasin, pektinaasin tai näiden seoksen käyttö massasta paperikoneen kiertoveteen liuenneiden tai dispergoitu-neiden orgaanisten ainesten hajottamiseen. 10 8 5 041