NO120397B - - Google Patents

Description

Modifisert sulfittcelluloseprosess for oppslutning av tre.

En høyverdig sulfitt-cellulosemasse med vesentlig øket blekbarhet og grense- (intrinsic) viskositet, i det følgende også kalt I.V., fremstilles ved oppslutning av ved på konvensjonell måte med oppløselig base-sulfittlut hvor omlag 20 til 75% av vannet er erstattet med eddiksyre.

Det er vel kjent og vidt utbredt sulfittprosesser for fremstilling av renset cellulosefibermateriale egnet for høyverdig papirmasse og egnet for oppløsning, eller for anvendelse som kjemiske masser ved oppslutning av ved (hensiktsmessig i form av flis) i en vandig sulfittlut ved forhøyet temperatur og trykk for å oppløseliggjøre og fjerne lignin og andre ikke ønskede bestanddeler fra cellulosen. Den vesentlig ligninfrie cellulosemasse som resulterer, fjernes fra oppslutningsvæsken og utsettes for forskjellige trinn av rensning (dvs. bleking) og vasking for å fjerne lignin og andre ikke ønskede materialer fra cellulosen. Den vesentlige ligninfrie celluloeemassej som resulterer fjernes fra oppslutningsvæsken og utsettes for forskjellige renseprosesser (dvs. bleking) og vasking for å fjerne små mengder lignin og andre forurensninger og tørres. Meget hvit, aktiv masse av vesentlig ren cellulose-masse-fremstilles på denne måte.

Ifølge norsk patent nr. 75-183 er det kjent en fremgangsmåte ved fremstilling av cellulose av treflis, hvor flisen forbehandles med en oppløsning inneholdende eddiksyre og/eller acetat og hvor forbehandlingsvæsken tilsettfes med vann blandbar harpiks og fettoppløsende midler, så at flisen blir impregnert med oppløsningen, hvoretter flisen underkastes vanlig oppslutning for fremstilling av cellulose.

Sulfittoppslutning og etterfølgende bleking av massen fjerner ikke bare lignin og forurensninger, de angriper også og ned-bryter cellulosen eller depolymeriserer cellulosen, mer eller mindre direkte avhengig av deres styrke. Dette er og må aksepteres i en viss utstrekning, men man søker ivrig etter å oppnå det best mulige utbytte av i minst mulig grad nedbrutt (høyest indre viskositet "I.V."), kjemisk cellulose med maksimal renhet og hvithet. Forsøk pågår stadig for å finne frem til forbedrede metoder for sulfittkoking som enten vil gi mindre nedbrutt (høyere I.V.) ikke bleket cellulose av gitt, lett blekbarhet eller en lettere blekbar masse med gitt, relativ høy I.V. Begge hensikter ville øyensynlig lede til en endelig bleket cellulose med maksimal I.V. og hvithet.

Som ovenfor anført blir blekbarhet av ubleket cellulose vanligvis målt ved hjelp av metoder som er vel kjente og standardi-serte ved TAPPI kalium-permanganat-tall, i det senere kalt "K-tall". Under forøvrig like omstendigheter betyr økning av K-tall lettere blekbarhet. Nedbrytning eller depolymerisasjon på den annen side er vanligvis målt ved bestemmelse av grenseviskositeten, den indre viskositet her kalt "I.V." (intrisic viscosity) av oppløsningen i en standardisert "Cuene" oppløsning. En minsket I.V. er indikasjon på økt nedbrytning eller depolymerisering av cellulosen og som regel en K-verdi kan bare minskes på bekostning av en reduksjon av I.V. Derfor, som et mål på kvaliteten av en ubleket sulfittcellulose,

er man blitt vant til å bestemme forholdet K-tall/I.V. og når andre faktorer er like, jo lavere den numeriske verdi av forholdet er dess

bedre er massen. Ved denne målsetning for konvensjonelle sulfittmasser for fremstilling av oppløsninger finnes at de normalt overskrider 1,0 og i mange tilfeller overskrider 1,5.

En vanlig anvendelse for sulfittmasser som skal løses

er fremstilling av celluloseacetat. Det er vel kjent at acetylerings-masser skal ha et så lavt innhold av hemicellulose som mulig. Hemicellulose-innholdet er et viktig kriterium for bedømmelse av pulp-kvaliteten. Glucomananer er en type av hemicellulose som ufravikelig overføres fra treet for å vise seg i det minste i spormengder i de fleste oppløsnings-celluloser fra ved. Ifølge oppfinnelsen har man oppdaget en måte til å befordre den hydrolytiske spaltning av gluco-manan-molekylene under sulfittoppslutningen av tremateriale, og derved lette deres fjernelse. Vi utførte derfor visse forsøk, hvor forskjellige mengder eddiksyre erstattet noe av vannet i sulfittluten. Til vår forbauselse nedsatte tilsetningen av eddiksyre ikke bare glucomananinnholdet i den resulterende masse, men helt uventet, når eddiksyreinnholdet i væsken var innenfor visse grenser, ble K-tallet av massen betraktelig øket uten noen tilsvarende nedsettelse av I.V. I virkeligheten var I.V. av massen endog høyere enn normalt.

Ved videre undersøkelser fant vi at ved koking av veden med vann-oppløselig sulfittbase som oppslutningsvæske med regulerte mengder eddiksyre, kunne vi lett få masser med K-tall/I.V.-forhold under 1, og endog under 0,5 under hensiktsmessige betingelser, om ønsket.

Ved den oppfundne prosess fåes en lett-bleket sulfitt-trecellulose med en betydningsfull øket I.V.-verdi. Ved prosessen ifølge oppfinnelsen oppsluttes tre (hensiktsmessig i form av flis)

på vanlig måte med en vandig sulfittlut av en vannoppløselig sulfittbase, inneholdende fra omlag 20 til 75 volumprosent konsentrert eddiksyre istedenfor en ekvivalent mengde vann, som vanligvis er tilstede i oppslutningsvæsken. Denne endring av kokeprosessen vil frembringe en ubleket masse egnet for anvendelse til høyverdig papir, eller som forbedret cellulose til oppløsning eller kjemiske reaksjoner, og som har en vesentlig høyere I.V. enn normalt, og et regulerbart K-tall/I.V.-forhold i området 1 eller lavere. Mannan-innholdet av massen er også redusert.

Kommersiell sulfittkoking omfatter oppslutning eller koking av ved (vanligvis i form av flis) med en vandig sulfittkoke-væske på en temperatur fra 125 til 150°C og trykk fra 3,16 til 10,45 atmosfærers trykk i fra 3,5 til 9 timer. En masse er fremstilt omfattende vesentlig ren cellulose og en avlut inneholdende lignin, oppløselige karbohydrater, uorganiske salter og andre oppløselige eller oppløste bestanddeler av tre. De frigjorte cellu-losefibre fraskilles fra den brukte sulfittlut og renses ved forskjellige bleke-kombinasjoner, ekstraksjoner og vasking og tørres tilslutt. Resultatet er en reaktiv, meget hvit, relativt ren cellu-losefiber, egnet for omdannelse til høyverdig papir og for anvendelse til fremstilling av regenerert cellulose og cellulosederivater, såsom rayon, celluloseacetat, nitrater etc.

Den forbedrede prosess ifølge oppfinnelsen og de herved forbedrede produkter er basert på den oppdagelse at når omlag 20 til 75 volumprosent av vannet i den anvendte sulfittlut på basis av oppløselig base er erstattet med en like stor mengde eddiksyre, vil oppslutningen resultere i en lett blekbar masse med en eksepsjonelt

høy I.V. eller motsatt med et eksepsjonelt lavt K-tall for en gitt I.V. Erstatning av omlagmindre enn 20$ av vannet i oppslutningsvæsken med eddiksyre vil frembringe en viss reduksjon av forholet K-tall/I.V. av den ublekede masse, men der er en dramatisk og en meget uventet reduksjon i dette forhold når eddiksyren reduseres til over 20%. Videre oppnås noen reduksjon av K-tallet/I.V. når eddiksyreinnholdet overskrider 75 volumprosent, men tilsetning av eddiksyre meget i overskudd av denne mengde er ledsaget av uheldige følger på det fremstilte produkt, såsom uklarhet og farge av cellu-loseacetatfilm og også de fordelaktige effekter reduseres drastisk.

De betingelser under hvilke oppfinnelsen praktiseres mest fordelaktig er vesentlig de samme som de som anvendes ved vanlige sulfittkokeprosesser. Dersom et bleket produkt ønskes som har den samme I.V. som en konvensjonell masse, trengs en økning av streng-heten av kokebetingelsene, som i sin tur resulterer i en hvitere og renere cellulose. Koketiden, temperaturen og trykket av kokingen som trengs for å oppnå en masse av en spesifisert I.V. eller K-tall er variable som alltid må tas hensyn til i sulfittkoking og bestemmelse av kokebetingelsene tilpasset for å frembringe et produkt med de ønskede karakteristika, ved utførelsen av oppfinnelsen på

en måte som er vel kjent for fagfolk.

Følgende eksempler er illustrerende for oppfinnelsen.

Eksempel 1.

Fem kok ble utført med sydstatsfuru under anvendelse av 3,2 kg ved ovnstørr tenkt og 12 liter natriumbase-sulfittkokelut inneholdende de mengder av eddiksyre og betingelser angitt i tabell 1. De karakteristiske egenskaper av den ublekede masse er særmerket ved den overraskende økning i blekbarheten og I.V. oppnådd ved prosessen ved nærvær av de angitte prosenttall eddiksyre (iseddik) i oppslutningsvæsken.

Eksempel 2.

Fem porsjoner av "western hemlock"-granflis hver på 2,5 kg (ovnstørr basis) ble kokt i 12 liters porsjoner i natriumsulfitt-kokevæske inneholdende forskjellige mengder eddiksyre under forhold og med resultater vist i tabell II nedenfor.

Eksempel 3»

Prøver av ublekede masser, fremstilt i eksemplene 1 og 2 fra sydstats-furu og "western hemlock"-treflis ble bleket ved konvensjonelle blekemetoder og deretter acetylert til triacetatet ved konvensjonelle metoder. Sammenlignende farge- og klarhetsbestem-melser ble foretatt på acetat-oppløsningen fremstilt ved metoder oppfunnet av Tennesee Eastman Corporation, med resultater angitt i tabell III.

Anvendelsen av eddiksyre i kokevæsken ved 50% nivå i den modifiserte sulfitt-kokeprosess ifølge oppfinnelsen senker vesentlig triacetat-uklarhetsnivået. Fargenivået erholdt i triacetat-oppløs-ningen fremstilt av "hemlock"-masse ifølge oppfinnelsen viste seg ikke i sydstat-furu-masse-kvaliteter. Det er imidlertid åpenbart at anvendelse av høykonsentrert eddiksyre, såsom 97$ ved koking av tre ved prosessen ifølge oppfinnelsen er bestemmende for både farge og uklarhetsgrader av triacetat fremstilt herav.

Eksempel 4.

I en annen kokeserie under anvendelse av de samme flis som i eksempel 2, er en liten variasjon i koketiden ved konsentra-sjonen av 50 volumprosent utført for å illustrere hvorledes I.V.

og forholdet K-tallet/I.V. av ubleket masse kan variere. Fra rekken av resultater erholdt er det klart at det lett kan oppnås en betydelig markering av produktets karakteristika.

Eksempel 5»

Forbedringene i blekbarhet og I.V. resulterende fra nærværet av eddiksyre i kokevæsken er vesentlige når det anvendes sulfittlut med oppløselig base. Disse forbedringer dekker imidlertid ikke, eller er i det minste mindre når det kokes med sulfittlut med kalsiumbase. Dette eksempel illustrerer dette fenomen, hvis nøyaktig forklaring ikke er kjent.

En jevn prøve av "hemlock" granflis ble tilberedt og seks eksperimentalkok ble utført under anvendelse av 2,5 kg's porsjoner, basert på tørrvekt og prosessen i eksempel 2. Eddiksyreinnholdet av væskene, oppslutningsbetingelsene og det oppnådde resultat er vist i tabell V. Det vil bemerkes at vesentlige forbedringer i resultatene ble bare oppnådd for de oppløselige natrium

- og ammoniumbase sulfitt-sulfittlut.

Fra de data som fremgår av foregående eksempel er det åpenbart at substitusjon av fra 20 til 75, og særlig omlag 50 volumprosent, av eddiksyre for det ekvivalente volum av vann normalt tilstede i sulfittoppslutningsvæsken senker permanganat-tallet av den ublekede masse, eller med andre ord, øker blekbarheten. På samme tid øker I.V.-verdien av ubleket masse til tross for økt koketid og temperatur. Som et resultat oppnås bemerkelsesverdig lave K-tall/I.V.-verdier. Dessuten er det også åpenbart at mannan-innholdet av pulpen er senket vesentlig ved anvendelse av omlag 50% eddiksyre i oppslutningsvæsken.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til oppslutning av tre med vannoppløselig sulfittbase i nærvær av eddiksyre ved forhøyet temperatur og trykk, karakterisert ved at 20 til 75 volumprosent av vannet i sulfittoppslutningsvæsken erstattes med konsentrert eddiksyre, hvorved fremstilles en vesentlig mindre nedbrutt, ubleket cellulose med øket gjennomsnittlig polymerisasjonsgrad målt ved grenseviskositeten ("I.V.") og lettere blekbarhet målt ved kalium-permanganat-tall ("K-tall"), hvorved sulf ittmassen får et lavt K-tall/I. V.-forhold som for den ublekede masse fortrinnsvis ligger under 1.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvor sulfitt-kokevæsken inneholder omlag 50 volumprosent eddiksyre basert på vannvolumet normalt tilstede i nevnte væske.