NO124168B - - Google Patents

Description

Behandlingsmåte for fersk ved, fortrinnsvis i form

av flis beregnet for anvendelse ved sulfitt-kjemi-

mekanisk fremstilling av cellulose.

Foreliggende oppfinnelse angår en behandlingsmåte

for fersk ved, fortrinnsvis i form av flis beregnet for anvendelse ved sulfitt-kjemi-mekanisk fremstilling av cellulose og hvor veden lagres før den skal brukes til cellulosefremstilling.

I de senere år er en økende mengde tømmer blitt behandlet ved kjemi-mekaniske metoder. Dette skjer ved at flisen blir impregnert med kokevæske og underkastet mild koking for så å bli mekanisk oppdelt til cellulose eller fibrer. Fremstillingsmåten er forskjellig fra ren kjemisk behandling hvor flisen blir mer drastisk behandlet med kjemikalier for, å delignifisere flisen slik at en del av hemi-cellulosene og andre forbindelser fjernes i tillegg til lig-ninet. Ved å fjerne disse forbindelser nedsettes celluloseutbyttet betydelig. Ved kjemisk fremstilling av cellulose oppnår man utbytte av størrelsesorden fra 45_55%»mens man ved kjemi-mekanisk behandlingsmåte vanligvis oppnår et utbytte på over & 0% og enkelte ganger så høyt som 9^-95^- Ettersom kjemi-mekanisk cellulose inneholder mer lignin og andre ekstraherdbare forbindelser som influerer på cellulosens farge og hvithet vil vanligvis kjemisk-mekanisk cellulose være mørkere enn tilsvarende ren kjemisk cellulose. For mange formål er det nødvendig å bruke meget lys cellulose og en forbedring vedrørende denne egenskap øker derfor cellulosens brukbarhet og salgs-messige verdi.

Fargen på kjemi-mekanisk cellulose influeres også av

hvor ferskt det treet er som cellulosen fremstilles av, og man oppnår vanligvis mørkere cellulose når trevirket eldes. Det vil be-standig gå en viss tid fra treet hugges i skogen, tømmeret fraktes til fabrikken og til det kuttes opp og flisene blir kjemisk behandlet for celluloseproduksjon. Mange ganger vil det på grunn av værforholdene og andre faktorer være nødvendig å lagre tømmeret eller veden etter at den er ferdig hugget, og det kan eventuelt gå måneder før flisen underkastes behandling. Som et resultat av dette oppnår man en relativt mørk cellulose som må blekes for at den kan anvendes for flere formål. Enkelte ganger vil selv kraftig bleking ikke gi cellulose med tilfredstillende hvithet, og man må tilsette kjemisk cellulose for å oppnå den nødvendige hvithet.

Det er derfor en hensikt ved foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe en behandlingsmåte for fersk ved som anvendes ved en sulfitt-kjemi-mekanisk fremstillingsmåte for cellulose hvorved man oppnår en cellulose med forbedret hvithet, hvorved cellulosen fremstilles av lagret eller eldet ved.

De ovennevnte og andre hensikter oppnåes ifølge denne oppfinnelsen ved at den ferske ved før det tidspunkt hvor veden er mørknet i vesentlig grad grunnet elding impregneres tilstrekkelig med en flytende eller gassformet reduserende forbindelse fra enten sulfitter, hydrosulfitter eller svoveldioksyd så at veden opptar mengder som tilsvarer fra 0,005-0,15 vektfo sulfittioner uttrykt som SOg basert på tørrvekten av veden for å hindre at veden mørkner på grunn av elding og at den behandlede ferske ved lagres etter nevnte behandling. Hvitheten på en cellulose som er. fremstilt av slik behandlet ved er noe bedre enn den hvithet man får på cellulose fremstilt av fersk ubehandlet ved. Man kan oppnå enda lysere cellulose ved å bleke 'den etter behandling. Forbedringen i så henseende er den samme som opp-

nåes ved å bleke cellulose fremstilt fra ubehandlet og eidet flis.

Det man således oppnår ved å forbehandle veden slik at man hindrer at veden mørkner på grunn av elding er derfor en forbedring i forhold til den hvithet man ellers oppnår ved andre behandlingsmåter.

Man kjenner ikke eksakt ved hvilken mekanisme forbehandlingen hindrer vedens elding, men man antar at forbehandlingen av den ferske veden med reduserende forbindelser hindrer visse reak-sjoner mellom enkelte forbindelser i veden som finner sted ved eldingen og som resulterer i at veden mørkner. De forbindelser som dannes ved eldingen blir antakelig oppløst ved de kjemiske behandlingsmåter ettersom vedens elding ikke har noen merkbar effekt på den oppnådde celluloses farge i dette tilfellet. Den milde koking som foregår ved en sulfitt-kjemi-mekanisk fremstillingsmåte fjerner imidlertid ikke disse forbindelser som dermed mørkner cellulosen. Forbedringen i hvithet som oppnåes ved ovennevnte forbehandling hindrer derfor antakelig dannelsen av disse mørke forbindelser ved lagring-

Hastigheten hvormed mørkningen skjer eller hvitheten tapes på cellulose som er fremstilt av eldet trevirke, er til en viss grad avhengig av fuktighetsinnholdet på den eldete ved, men er i hovedsaken avhengig av størrelsen på den treflate som ekspo-neres overfor atmosfæren. Man vil f.eks. få en mørk cellulose ved at veden eldes i form av en tømmerstokk, men mørkningen skjer gradvis i forhold til den mørkning som skjer når veden eldes i:partikkelform hvor man -eksponerer en stor flate. Hvitheten på en cellulose fremstilt fra ved som er eldet i form av tømmer vil eventuelt være den samme som den man får når veden er eldet som flis. Hardwoodfliser vil f.eks. når de blir eksponert overfor atmosfæren være eldet tilstrekkelig i løpet av fire timer til at man får et tap av hvithet på den resulterende cellulose på ca. en halv prosent av enheten. Der-etter vil flisen mørkne slik at den resulterende cellulosen vil tape ca. Vfo av enheten pr. dag inntil ca. 7°-80$ av den totale mørkning er oppnådd. Det alt vesentligste av mørkningen som skyldes elding vil være skjedd i løpet av en til tre uker. Med tre i tømmerform vil det gå ca. 3~4måneder for å oppnå ca. 75$ mørkning og antakelig ca. 6 måneder for den totale mørkning som skyldes elding er nådd. Nærvær av fuktighet nedsetter til en viss grad mørkningen, men selv ved eller fliser som lagres under vann vil mørkne ved elding. Begrepet "fersk ved" slik det brukes her betyr ved som er kuttet eller kjemisk barket i stående tilstand innen 6 måneder og som ikke er ut- satt for tørking, f.eks. i en tørkeovn eller på annen måte, slik at veden inneholder minst en del av den opprinnelige trefuktigheten over likevektsinnholdet.

Begrepet "hvithet" slik det brukes her betyr fargen

på cellulosen slik det bestemmes og uttrykkes ifølge TAPPI Standard T-217.

For å oppnå en bedret hvithet må den ferske veden behandles med en reduserende forbindelse slik at man hindrer mørk-ningen ved at den reduserende forbindelse antakelig reagerer med visse stoffer i veden. En lang rekke kjente fremgangsmåter for behandling av ved kan brukes såfremt veden impregneres og kontaktes med den reduserende forbindelse. Tømmer kan behandles som sådan,

men ved å impregnere veden i partikkelform oppnåes en mer effektiv kontakt og impregnering. Vanligvis vil det være fordelaktig å behandle veden rett etter at den er kuttet opp i flis eller oppdelt i annen findelt form.

Veden kan behandles med den reduserende forbindelse i gassform eller i flytende form. Når forbindelsen er i gassform, kan veden kontaktes en atmosfære som inneholder den spesielle forbindelse. Ofte vil det være fordelaktig å lagre flisen i en atmosfære som inneholder den reduserende forbindelse inntil flisen skal viderebe-handles. Andre ganger kan det være ønskelig å vaske flisen med en løsning som inneholder nevnte forbindelse. Vanligvis vil man i dette tilfelle tørke og lagre flisen etter at vaskingen har funnet sted og oftest vil en tilstrekkelig mengde løsning forbli i flisen slik at den er impregnert, og den mørkning som skjer på grunn av elding vil bli hindret under lagringen.

Man kan bruke- mettede løsninger eller en 100% gass-atmosfære av den reduserende forbindelse, men vanligvis vil behandlingen- finne sted ved relativt fortynnede konsentrasjoner. Løsning-er som inneholder mer enn 10$ av forbindelsen brukes sjelden. Vanligvis holdes løsningens konsentrasjon i området 1-4$ og kan enkelte ganger være mindre enn 0, 1%. På samme måte er det sjelden at en atmosfære som brukes ved behandlingen inneholder mer enn 10 volfo og vanligvis vil man benytte atmosfærer som inneholder mindre enn 1 vol%. Veden kontaktes relativt fortynnede konsentrasjoner til man har fått en i alt vesentlig jevn impregnering over det hele på ikke mer enn 0,5$ vekt$ kjemikalium basert på vekten av tørt tre. Oftest vil man benytte romtemperatur og vanlig trykk spesielt med de mer

reaktive forbindelser.

Ved behandling av fersk ved med en mer reaktiv reduserende forbindelse så som svoveldioksyd, kan flisen behandles spesielt ved høye konsentrasjoner, forhøyet trykk og temperatur. Forbedringen vedrørende hvitheten på den resulterende cellulose

øker progressivt med den tiden som veden underkastes den reduserende forbindelse inntil maksimum hvithet oppnåes. Videre kontakt eller reaksjon mellom veden og den reduserende forbindelse resulterer vanligvis i en nedsettelse av cellulosens hvithet. Nedsettelse av hvithet ved behandling for eksempel med svoveldioksyd, kan gå så lang at man ikke oppnår noen fordel ved forbehandlingen i det hele tatt. Ved behandling av flis er det derfor foretrukket å behandle den med den reduserende forbindelse i et tidsrom som er opptil 10$ av den tid som trengs for å oppnå maksimum hvithet i den endelige cellulose. Kontakttiden for å oppnå maksimum hvithet varierer med konsentrasjon, temperatur og trykkbetingelser. Med en svoveldiok-sydholdig atmosfære som inneholder fra 0,005 til ca- 0,1% svoveldioksyd f.eks. kan veden eller flisen lagres ved*utetemperatur i meget lang tid uten fare for overbehandling. Med en atmosfære som inneholder ca. 1% svoveldioksyd imidlertid, kan maksimum hvithet avta med ytterligere behandling, mens med en 10% svoveldioksydatmosfære vil maksimum hvithet oppnåes i løpet av ca. ^- 10 timer. Med økende konsentrasjon vil optimum kontakttid minke og hastigheten hvorved hvitheten nedsettes på grunn av overbehandling vil være større. Vanligvis er det foretrukket å behandle veden under slike betingelser at veden impregneres jevnt over hele overflaten uten å gjennomimpreg-nere en vesentlig del av veden med den reduserende forbindelse f.eks. SO^, eller en kjemisk ekvivalent forbindelse, med en mengde som over-stiger 0,5 vekt% basert på vekten av tørr ved, i et betydelig tidsrom. Hvis veden behandles med større mengder av'forbindelsen vil man vanligvis ikke oppnå optimum hvithet og hvis 0,5% overskrider vil man ikke oppnå forbedring i den endelige hvithet. ;Skjønt forbehandling av veden med svoveldioksyd eller en sulfittløsning kan resultere i overbehandling er disse forbindelser foretrukket. Den reaksjon man oppnår ved behandling med sulfittioner synes å være noe forskjellig fra det som oppnåes med andre reduserende forbindelser, og den gir et forbedret resultat. Ved å behandle veden med svoveldioksyd eller en sulfittforbindelse som danner sulfittioner i løsning eller ved kontakt med fuktigheten i fersk ved, er det vanligvis ønskelig å behandle veden slik at den vil absorbere fra 0,005-0,15% av kjemikaliet uttrykt som SOg og basert på vedens tørrvekt. Løsninger av svoveldioksyd som inneholder fra ca. 0,1 vekt% til metning med SOg, såvel som sulfittløsninger eller bisulfitt løsninger av metaller som alkali og jordalkalimetal-ler og NH^, kan hensiktsmessig brukes for vasking av fliser. ;Andre sulfittforbindelser som løser seg eller dekomponerer til sulfittioner kan også brukes, som f.eks. sink eller natrium hydrosulfitt som reagerer eller dekomponerer til svoveldioksyd. Flisen behandles ofte ved kontakt med en atmosfære som inneholder svoveldioksyd. Etterat en tømmerstokk er kuttet opp til flis vil disse vanligvis lagres i et lukket rom inntil de skal brukes og de kan her lett kontaktes en atmosfære som inneholder svoveldioksyd. En injeksjon av svoveldioksyd i lagringsrommet vil gi den forønskede atmosfære. Ettersom det ikke er essensielt å bruke høye konsentrasjoner bruker man en konsentrasjon i atmosfæren i et slikt lagerrom fra 0,1-0,01% skjønt konsentrasjoner ned^til 0,005% er effektive. ;Punktet hvor maksimum forbedring av hvitheten oppnåes kan enkelte ganger bestemmes ved å observere flisens tilstand etter behandling, men før cellulosefremstilling. Behandlingen med svoveldioksyd f.eks., resulterer i at flisen blir lysere og med fortsatt behandling vil flisen progressivt bli lysere inntil man når maksimum hvithet, og hvor man oppnår liten eller ingen forbedring ved fortsatt behandling. Denne forbedring i flisen kan lett observeres ved at flisen defibreres mekanisk før den skal kontaktes, kokevæsken, og så bestemme hvitheten på den malte massen. Skjønt hvitheten på denne malte massen ikke nødvendigvis vil tilsvare hva man vil oppnå på cellulosen etter sulfittkokingen, så vil det tidspunkt man først oppnår maksimum hvithet, vanligvis være nær det punkt hvor kontakttiden gir optimum hvithet på den fremstilte sulfitt kjemi-mekaniske cellulose. ;Den endelige hvithet og graden av forbedring som oppnåes ved forbehandling av den ferske veden, vil være avhengig av de betingelser som brukes ved den sulfitt-kjemi-mekaniske fremstillings- . måte. Oftest vil treflisene bli impregnert med en sulfittløsning hvis pH ligger i området 4>5_9>5°S bare underkastes mild koking for å få høyt celluloseutbytte. Man oppnår vanligvis cellulose med op- . timum hvithet ved å bruke en kokevæske hvis pH ligger i området 6,0-7,5- Det oppnåes mørkere cellulose hvis pH ligger høyere endog om forbedringen vedrørende hvithet på grunn av forbehandlingen kan ;være større.;De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen. Eksempel I. ;En rødorstokk som var hugget to måneder tidligere;ble hugget opp til flis og en del av flisen ble forbehandlet før lagring. En del ble vasket i et minutt med en svovelsyreløsning hvis pH var 1,75>°g etterat løsningen var silt av, ble flisene plassert i en plastsekk og lagret. En annen del ble vasket med en natriumsulfitt-natriumbisulfitt-løsning med pH 6,5 og en konsentrasjon på ca. 0,5 vekt% uttrykt som SO^. En tredje del ble plassert i en plastsekk uten behandling. ;Etter at flisen var lagret i 70 timer ble brukt til fremstilling av cellulose ved en sulfitt kjemi-mekanisk fremstillingsmåte. Her ble flisen dampkokt i 5 minutter ved atmosfæretrykk og så impregnert med en natrium sulfitt-løsning med pH 6,5 og et hydrosta-tisk trykk på ° 9,5 kg/cm 2 i en time og overskudd av løsning ble silt av. De impregnerte flis ble underkastet mild koking ved opp-varming med damp slik at temperaturen 150°C ble holdt i .15 minutter. Flisen ble så defibrert mekanisk, vasket og cellulosens hvithet ble bestemt ifølge TAPPI Standard T-217• Begge prøver som var forbehandlet hadde en hvithet (lyshet) på 75$* Flisen som var lagret i plastsekker uten forbehandling hadde en hvithet på 70>3$- ■

Eksempel II.

For å illustrere den forbedring i hvithet som oppnåes ved å behandle flisen med svoveldioksydgass og samt effekten av overbehandling, ble fersk flis fra en rødorstokk som var hugget en måned tidligere,• behandlet med SOg ved forskjellige betingelser. En del av flisen ble plassert i en plastsekk og flisen ble behandlet ved å føre svoveldioksydgass inn i sekken mens flisen ble omrørt. Sekken ble så lukket og lagret ved romtemperatur i 70 timer. En annen del av flisen ble plassert i en beholder og ble i 68 timer kontinuerlig underkastet en gass som inneholdt fra 16 til l8% svoveldioksyd.

Den behandlede flis såvel som en del ubehandlet flis ble brukt til fremstilling av cellulose på samme måte som beskrevet i eksempel I

og ga et utbytte på ca. SOfo. Hvitheten på cellulosen som var fremstilt av flis som var lagret med svoveldioksyd i lukket beholder, var 77>5$ mens hvitheten på den cellulose som var fremstilt av flis, som var underkastet en kontinuerlig strøm av svoveldioksyd, var bare 62%. Flis som var ubehandlet ga cellulose med hvithet på 74,7%.

I'et annet forsøk ble flis fra' en fersk orestokk underkastet eri kontinuerlig strøm av luft med lav konsentrasjon av svoveldioksyd i 66 timer. En del ble behandlet med en gasstrøm som inneholdt 0,01% SOg og en annen del med en gasstrøm som inneholdt1%so2. "

De behandlede samt en del ubehandlet flis ble lagret

i plastsekker i 66 timer og ble brukt til fremstilling av cellulose som nevnt ovenfor og ga et utbytte på ca. SOfo. Hvitheten på cellulose var 76,9%f°r flis som var behandlet med en gasstrøm som inneholdt 0,01% svoveldioksyd, og 7°\4$ for de som var underkastet en gasstrøm med 1% S02og 73,1% for ubehandlet, flis.

Eksempel III.

En rekke porsjoner med oreflis fremstilt fra en stokk som var hugget tre måneder før opphugging til flis, ble behandlet med forskjellige reduserende forbindelser før lagring og cellulosefremstilling.

I hvert forsøk ble flisen vasket med en løsning av den reduserende forbindelse ved å senke flisen ned i løsningen og røre godt om slik at flisen ble våt. Flisen ble så plassert på et nett og overflødig løsning ble silt av før de ble plassert i plastsekker og lagret i 48 timer.

En porsjon ble vasket med en svovelsyrlingoppløsning hvis konsentrasjon var ca. 1,0 vekt% uttrykt som S02. En annen porsjon ble vasket med en 1% løsning av natriumhydrosulfitt. Etter å

ha blitt brukt til cellulosefremstilling slik det er beskrevet,i eksempel I ble cellulosens hvithet bestemt til 78% for svoveldioksyd forbehandlet flis, 77,8^5 for forbehandling med natriumhydrosulfitt, mens flis som ikke var forbehandlet, men kun lagret i like lang tid som den andre flisen, ga cellulose med hvithet på 74>5%'Eksempel IV.

En porsjon flis ble vasket med svovelsyreløsning med enkonsentrasjon på 0,1% og lagret i 40 timer. Den annen porsjon ble vasket med svovelo;-rli:i7 hvis konsentrasjon var 0,5 vekt% uttrykt som SOg og lagret i 40 timer. Hvitheten på de oppnådde celluloser var 75,5% for 0,1% S02 vasket flis, 76,5% for 0,5% S02vasket flis og 73,4% for flis som ikke var forbehandlet.

Eksempel V.

Fra en orestokk som var hugget for 2 l/2 måneder tidligere ble det lagret flis som ble vasket med en svovelsyreløsning med en konsentrasjon på 1,0% vekt% uttrykt som S02inntil flisene hadde absorbert en mengde løsning som tilsvarte 0,2%, basert på vekten av den tørre ved. Den behandlede flis ble lagret i plastsekker i 42 timer samtidig med en kontrollprøve med ubehandlede fliser.

Etter lagring ble en del av begge typer flis underkastet kjemi-mekanisk behandling for cellulosefremstilling slik det er beskrevet i eksempel I med det unntak at pH på denvnøytrale sul-fittløsriing var 5,4, 6,4 og 8,6.

Hvitheten "på den oppnådde cellulose er vist i neden-

forstående tabell:

Eksempel VI.

Forskjellige tresorter" ble behandlet og forbedringen vedrørende hvithet på den oppnådde cellulose ble bestemt. Ferske

stokker av de forskjellige sorter ble oppdelt til flis som så ble vasket med svovelsyrlingoppløsning med en konsentrasjon på 1,0% uttrykt som S02inntil 0,2 vekt% var oppsuget i flisen, basert på ' vekten av den tørre ved. Den behandlede flis samt ubehandlet fliå^ble så plassert i plastsekker og lagret i 42 timer. Flisen ble brukt til cellulosefremstilling slik det er beskrevet i eksempel I, og det ble oppnådd et utbytte på 90%• Hvitheten på den oppnådde cellulose er vist i den nedenforstående tabell:

Claims (2)

1. Behandlingsmåte for fersk ved, fortrinnsvis i form av flis, beregnet for anvendelse ved sulfitt-kjemi-mekanisk fremstilling av cellulose, og hvor veden lagres før den skal brukes til cellulosefremstilling, karakterisert ved at den ferske

veden før det tidspunkt hvor den er mørknet i vesentlig grad grunnet elding, impregneres med en flytende eller gassformet reduserende forbindelse valgt fra enten sulfitter, hydrosulfitter eller svoveldioksyd slik at veden opptar mengder som tilsvarer fra 0,005 til 0,15 vekt% sulfittioner uttrykt som S02 basert på tørrvekten av veden, for å hindre at veden mørkner på grunn av elding, og at den behandlede ferske ved lagres i lengere tid før kokingen, som fortrinnsvis utføres etter sulfittprosessen.

2. Behandlingsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at veden lagres innen fire timer i en svoveldioksydatmosfære som inneholder fra 1 til 0,005$ svoveldioksyd, fortrinnsvis fra 0,1 til 0,01' vekt$ svoveldioksyd ved lagring 1 minst 10 timer umiddelbart etter opphuggingen til flis. 3- Behandlingsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at flisen blir vasket innen fire timer etter opphugging til flis, med en svovelsyrlingoppløsning, hvis konsentrasjon, uttrykt som SO^ , er minst 0,1 vekt$. 4- Behandlingsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den behandlede flis brukes innen tredve dager etter impregneringen til cellulosefremstilling med en nøytral sulfitt-oppløsning, hvis pH-verdi ligger i området fra 6,0 til 7,5, slik at det oppnås et celluloseutbytte på minst 80$.