FI85729B - Flerstegsperoxidblekning av mekanisk massa. - Google Patents

Description

1 85729

Mekaanisen massan monivaiheperoksidivalkaisu

Tavanomaiset tyypilliset valkaisusekvenssit mekaanisten massojen, kuten mekaanisen massan, kemimekaanisen 5 massan (CMP), kuumahierteen (TMP) ja kemikuumahierteen (CTMP) valkaisemiseksi muodostuvat sekvensseistä peroksidi (P), hydrosulfiitti (T) tai P - T.

Tavanomainen peroksidivalkaisu natrium- tai vetyperoksidilla suoritetaan tyypillisesti sakeudessa noin 12 -10 30 %. Tavallisin on yksivaiheinen peroksidikäsittely. To sin on myös käytetty kaksivaiheista peroksidivalkaisua (P - P) keskinkertaisen vaaleuden omaaville mekaanisille massoille, eli massoille, joiden vaaleus on noin 75 - 80 % ISO.

15 Yleisesti käytetään myös yksivaiheista pelkistävää valkaisua hydrosulfiiteilla (ditioniiteilla). Tosin käytetään myös valkaisusekvenssiä P - T, jolla saavutetaan vaaleus alueella noin 74 - 78 % ISO. Parannettaessa P - T-sekvenssissä lopullista vaaleutta loppuvaiheen T osuus 20 vaaleuden synnystä pienenee asteittain peroksidipanostuk-sen kasvaessa.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on yllättäen havaittu, että jakamalla peroksidikäsittely kahdeksi tai useammaksi vaiheeksi T-vaihe parantaa olennaisesti valkai-25 suvaikutusta, eli noin 2-4 ISO-yksikköä. Tyypillisessä P - T-sekvenssissä hydrosulfiittivaiheen osuus on hyvin pieni (vähemmän kuin 2 ISO-yksikköä) tasolla 80+ ISO.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti tarjotaan menetelmä suuren vaaleuden omaavan lignoselluloosamassan val-30 mistamiseksi alistamalla mekaaninen lignoselluloosamassa vaiheisiin, jotka käsittävät peroksidivalkaisun ja hydrosulf iittivalkaisusekvenssin 20, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että mekaaninen massa alistetaan ensimmäiseen peroksidivalkaisuun 12 ja sitten toiseen peroksidivalkai-35 suun 18 ja sitten hydrosulfiittisekvenssiin 20 valkaistun mekaanisen massan valmistamiseksi.

2 85729

Peroksidivaiheita voi olla useampia kuin kaksi ja em. menetelmän vaiheet suoritetaan mieluiten peräkkäin. Vaiheiden välissä massa mieluiten puristetaan massassa olevan nesteen poistamiseksi osaksi. Tämä poistettu neste 5 (suodos) käytetään normaalisti uudelleen edellisten vaiheiden laimennusvetenä tai kemikaalien ottamiseksi talteen. Kaikissa vaiheissa massan sakeus on noin 8 - 50 %, joskin massa tyypillisesti laimennetaan puristamisen jälkeen (esim. sakeuteen 8 - 15 %). Jokaisessa toimivassa 10 valkaisuvaiheessa sakeus on noin 8 - 30 %.

Keksintö koskee myös mekaanista massaa, joka omaa suuren vaaleuden ja joka on valmistettu em. vaiheiden avulla. Keksinnön mukaisesti valmistetaan mekaanista massaa, jonka vaaleus on noin 83 % ISO (tai suurempi).

15 Esillä olevan keksinnön ensisijaisena kohteena on valmistaa suuren vaaleuden omaavaa mekaanista massaa. Tämä ja keksinnön muut kohteet selviävät keksinnön yksityiskohtaisesta kuvauksesta ja oheisista patenttivaatimuksista.

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti esillä olevan keksin-20 nön mukaisen esimerkkimenetelmän vaiheet; kuvio 2 esittää kaavamaisesti kuvion 1 menetelmän edullista muunnosta; kuvio 3 esittää kaavamaisesti kuvion 1 menetelmän yhdessä peroksidivaiheessa käytettyä esimerkkilaitteis-25 toa; kuvio 4 esittää kaavamaisesti kuvion 1 hydrosul-fiittivalkaisuvaiheessa käytettävää esimerkkilaitteistoa, ja kuvio 5 esittää kaavamaisesti kuvion 1 menetelmän 30 muunnosta, jossa T-vaihe on kahden P-vaiheen välissä.

Keksintöä voidaan käyttää kaikentyyppisten mekaanisten massojen vaaleuden parantamiseksi. Selityksessä ja patenttivaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "mekaaninen lignoselluloosamassa" tarkoitetaan tavanomaisia mekaanisia 35 massoja, kuten hioke- ja hierremassoja, esim. CMP, CTMP ja TMP.

3 85729

Kuvio 1 esittää mekaanisen massan valmistusta tyypillisellä mekaanisen massan valmistusasemalla 10, jossa käytetään myös jauhimia ja haluttaessa muitakin massanval-mistusvaiheita. Kun mekaaninen lignoselluloosamassa on 5 valmistettu asemalla 10, se alistetaan ensimmäiseen natrium- tai vetyperoksidivalkaisuun Pj, johon viitataan kuviossa 1 numerolla 12. Peroksidivalkaisu tapahtuu tavanomaisessa laitteistossa ja tavanomaisissa valkaisuolosuh-teissa, joita käytetään mekaanisten massojen peroksidival-10 kaisussa (esim. 45 - 90 °C; 15 - 240 minuuttia). Tällaisen laitteiston tyypillinen muoto on esitetty kaavamaisesti kuviossa 3, jossa massa syötetään sekoittimeen 14 ja lisätään peroksidi, natriumhydroksidi ja puskurointi- ja stabilointiaineet tai vastaavat (esim. natriumsilikaatti ja 15 MgS04). Sekoittimessa 14 sekoittamisen jälkeen voidaan massan sakeutta haluttaessa lisätä ruuvipuristimessa 15 ja lopuksi massa syötetään valkaisutorniin 16. Valkaisu tapahtuu tyypillisesti sakeudessa noin 8 - 30 %, mieluiten noin 12 - 25 %.

20 Esillä olevassa toteuttamismuodossa massa syötetään vaiheessa Pj tapahtuneen käsittelyn jälkeen toiseen perok-sidivaiheeseen P2, johon viitataan kuviossa 1 numerolla 18. Tässä vaiheessa massa alistetaan toiseen tyypilliseen pe-roksidivalkaisusekvenssiin. Vaiheen 12 jälkeen voidaan 25 liittää muita peroksidivalkaisusekvenssejä (esim. P3, P4 jne.).

Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa mekaaninen massa puristetaan vaiheiden P2 ja P2 välissä. Tämä ilmenee kaavamaisesti kuviosta 2, jossa puristusasema 19 on sijoi-30 tettu peroksidivalkaisuvaiheiden 12 ja 18 väliin. Puris- tusasemalla 19 massa puristetaan suureen sakeuteen (esim. 30 - 50 %) ennen kuin lisätään valkaisuneste seuraavaa pe-roksidivaihetta 18 varten. Kuviosta 2 ilmenee myös, että vaiheen 18 jälkeen käytetään edullisesti puristusasemaa : 35 19'.

4 85729

Toisen (tai seuraavan, ts. viimeisen) peroksidival-kaisusekvenssin jälkeen massa alistetaan hydrosulfiitti-valkaisuun, jota numero 20 osoittaa kaavamaisesti kuviossa 1. Hydrosulfiittivalkaisuvaiheen 20 olosuhteet ovat tavan-5 omaiset (esim. 45 - 90 °C; 10 - 60 minuuttia) sillä erolla, että valkaisu tapahtuu edullisesti massasakeudessa noin 8 - 30 %, edullisesti noin 8 - 15 %. Keskinkertaisen sakeu-den omaavien mekaanisten massojen hydrosulfiittivalkaisu on kuvattu US-patenttihakemuksessa 589 938, jätetty 10 5.3.1984; ja patenttihakemuksessa kuvattua laitteistoa ja menettelyjä voidaan käyttää valkaisussa 20. Kuvio 4 esittää kaavamaisesti tyypillisen laitteiston yhtä muotoa, jota voidaan käyttää vaiheessa 20. Tässä laitemuodossa sekoitetaan massa, joka on puristettu ja laimennettu sa-15 keuteen noin 8 - 15 %, hydrosulfiitti ja muut kemikaalit, esim. puskurointi-, kelatointi- ja sekvestrointiaineet. Massa leijutetaan sekoittimessa 22 ja syötetään sitten tavanomaiseen ylöspäinvirtaustorniin 24.

On myös toivottavaa, että mekaanisen massan pH 20 alennetaan asemien 18 ja 20 välissä (esim. arvoon 5,5 - 6,0). Tämä tapahtuu tyypillisesti syöttämällä S02-vettä. Jos S02-veden lisääminen alentaa massan sakeuden asemalla 20 toivottavan tason alapuolelle, massaa voidaan puristaa asemien 18 ja 20 välissä, edullisesti ennen pH:n alenta-25 misasemaa 26; ks. kuvion 2 puristusasema 19'.

Kuviossa 1 esitetyn sekvenssin mukaisesti valmistettu valkaistu mekaaninen massa on hyvin vaalea ja voidaan saavuttaa vaaleus, joka on noin 83 % ISO-yksikköä tai . . suurempi. Melkein yhtä hyvä vaaleus on saavutettavissa 30 käyttämällä peroksidivaihetta sekä ennen hydrosulfiitti-vaihetta että sen jälkeen. Tämä ilmenee kaavamaisesti kuviosta 5, jossa T-vaihe 20' on P^vaiheen 12' ja P2-vaiheen 18' välissä.

Seuraavat esimerkit selventävät parantunutta vaa-35 leutta, joka on saavutettavissa keksinnön mukaisen menetelmän avulla.

5 85729

Esimerkki 1 - Tunnettu tekniikka

Sovelletettiin P - T-sekvenssiä valkaisemattomaan CTMP-massaan, jonka ISO-arvo oli 53,5 %, CSF-arvo 160/110 (kylmä/kuuma) ml (millilitraa; Canadian Standard Freeness) 5 ja joka sisälsi 0,4 % DCM-uutetta (hartsimäärän mitta), 92 ppm mangaania ja 9 ppm rautaa. Ennen peroksidivaihetta massa esikäsiteltiin 0,2 %:lla DTPA:ta uunikuivasta massasta laskettuna, sakeuden ollessa 3 % ja lämpötilan 60 °C. Lämpötila sekä P- että T-vaiheessa oli 80 °C ja massan sa-10 keus molemmissa vaiheissa oli 15 %. Käsittelyaika peroksi-divaiheessa oli 180 minuuttia ja peroksidiliuos puskuroitiin ja stabiloitiin 3 %:lla natriumsilikaattia ja 0,2 %:lla MgS04:a. T-vaiheessa reaktioaika oli 30 minuuttia ja siinä käytettiin 1 % hydrosulfiittia, joka kului täysin. 15 Tulokset olivat:

Peroksidivaihe Panostettu H202 % 5,0

Kulunut H202 % 3,3 20 Panostettu NaOH % 3,5

Loppu-pH 9,3

Vaaleus % ISO 77,8

Hydrosulfiittivaihe 25 Loppu-pH 5,5

Vaaleus % ISO 78,7

Esimerkki 2

Toteuttamalla esillä oleva keksintö samalla massal-30 la kuin esimerkissä 1, esikäsittelemällä samalla tavoin ja käyttämällä samoja puskurointi- ja stabilointiaineita, samoja lämpötiloja (ts. 80 °C) ja sakeutta (ts. 15 % kaikissa vaiheissa) ja reaktioaikaa 180 minuuttia jokaisessa perok-sidivaiheessa ja 30 minuuttia hydrosulfiittivaiheessa • 35 (1 %, joka kului täysin), saatiin seuraavat tulokset: 6 85729

Peroksidivaihe 1 Panostettu H202 % 3,0

Kulunut H202 % 2,3

Panostettu NaOH % 3,0 5 Loppu-pH 9,0

Vaaleus % ISO 75,4

Peroksidivaihe 2 Panostettu H202 % 5,0 10 Kulunut H202 % 2,9

Panostettu NaOH % 3,5

Loppu-pH 10,5

Vaaleus % ISO 80,7 15 Hydrosulflittivaihe

Loppu-pH 6,1

Vaaleus % ISO 83,5

Toisen peroksidivaiheen ja hydrosulfiittivaiheen 20 välissä massa puristettiin ja pH alennettiin lisäämällä S02-vettä. pH:n alentaminen tapahtui siten, että pH oli noin 5,5 - 6,0 juuri ennen hydrosulfiittivaihetta, ja massa laimennettiin tarpeen mukaan siten, että sakeus pysyi kaikissa toimivissa valkaisuvaiheissa arvossa noin 15 %.

25 Esimerkki 3 Tässä esimerkissä hydrosulfiittivaihe oli sijoitettu kahden peroksidivaiheen väliin (ks. kuvio 5). Massa ja yleisolosuhteet olivat samat kuin esimerkissä 2, ja saatiin seuraavat tulokset: 30

Peroksidivaihe 1 Panostettu H202 % 3,0

Kulunut H202 * 2,5

Panostettu NaOH % 3,0 ' 35 Loppu-pH 9,3

Vaaleus % ISO 75,4 7 85729

Hydrosulfiittivaihe Loppu-pH 6,3

Vaaleus % ISO 77,7 5 Peroksidlvaihe 2

Panostettu H202 % 5,0

Kulunut H202 % 3,2

Panostettu NaOH % 3,5

Loppu-pH 10,2 10 Vaaleus % ISO 82,6

Massan lopullinen vaaleus lähes 83 ISO (82,6) oli yllättävän korkea, joskaan ei aivan yhtä korkea kuin esimerkin 2 sekvenssillä saatu arvo.

15 Siten voidaan todeta, että esillä olevan keksinnön mukaan voidaan valmistaa suuren vaaleuden omaavaa mekaa nista massaa ja saavuttaa massan vaaleutta parantava syn-ergistinen vaikutus käyttämällä useita peroksidivaiheita ennen hydrosulfiittivaihetta. Joskin keksintöä on tässä 20 esitelty ja kuvattu tämänhetkiseen tietämykseen nojautuen keksinnön käytännöllisimpänä ja suositeltavimpana toteuttamismuotona, ammattimiehelle on selvää, että monet modifikaatiot ovat keksinnön piirissä mahdollisia ja että tämä piiri on käsitettävä niin laajasti, että se käsittää kaik-25 ki vastaavat menetelmät ja tuotteet.

Claims (9)

8 85729

1. Menetelmä suuren vaaleuden omaavan lignosellu-loosamassan valmistamiseksi alistamalla mekaaninen ligno- 5 selluloosamassa vaiheisiin, jotka käsittävät peroksidival-kaisun ja hydrosulfiittivalkaisusekvenssin (20), tunnettu siitä, että mekaaninen massa alistetaan ensimmäiseen peroksidivalkaisuun (12) ja sitten toiseen perok-sidivalkaisuun (18) ja sitten hydrosulfiittisekvenssiin 10 (20) valkaistun mekaanisen massan valmistamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan sakeus jokaisessa vaiheessa on noin 8 - 30 %.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että massan sakeus hydrosulfiitti-valkaisusekvenssin aikana on noin 8 - 15 %.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se ennen hydrosulfiittival-kaisusekvenssiä käsittää lisävaiheen (26), jossa mekaani- 20 sen massan pH alennetaan arvoon noin 5,5 - 6,0.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se peroksidivalkaisuvaiheiden välissä käsittää lisävaiheen (19), jossa mekaaninen massa puristetaan.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen perok-sidivalkaisuvaihe ja hydrosulfiittivalkaisusekvenssi ovat mekaanisen massan käsittelyn ainoat valkaisuvaiheet.

7. Suuren vaaleuden omaava mekaaninen lignosellu- 30 loosamassa, tunnettu siitä, että mekaaninen lig-noselluloosamassa alistetaan seuraaviin vaiheisiin: (a) ensimmäinen peroksidivalkaisusekvenssi (12), (b) toinen peroksidivalkaisusekvenssi (18) ja (c) hydrosulfiittivalkaisusekvenssi (20). .*35

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suuren vaaleuden - · omaava massa, tunnettu siitä, että sen vaaleus on noin 83 % ISO.

9 85729