NO127410B

NO127410B -

Info

Publication number: NO127410B
Application number: NO02322/70A
Authority: NO
Inventors: Norman Liebergott
Original assignee: Pulp Paper Res Inst
Priority date: 1969-11-27
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1973-06-18
Also published as: SE354492B; FI50552C; CA902861A; FR2056606A5; DE2058232C3; FI50552B; US3663357A; AT302012B; DE2058232A1; DE2058232B2; GB1274615A

Description

Fremgangsmåte for bleking av mekanisk masse.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for bleking av mekanisk masse med en konsistens på 15-60$ ved å behandle massen med en gassformet blanding av ozon-oksygen eller ozon-luft.

Ved den vanlige bleking av mekanisk masse bevirkes blekingen for å avfarge massen uten å gjøre dens inneholdte lignin oppløs-

bar. For å oppnå slik bleking benyttes to klasser av blekekjemi-kalier, nemlig reduksjonsmidler og oksydasjonsmidler.

De vanligst benyttete reduksjonsmidler er hydrosulfiter. Bleking, gjennomføres i den vandige fase ved 3 til H% konsistens

ved en pH fra 4,5 til 6,0 ved en temperatur på omtrent 60°C.med en oppholdstid på en time. Vanligvis er det også klorforbin-delser eller beskyttelsesmidler til stede.

De vanligst benyttete oksydasjonsmidler for bleking av mekanisk masse er peroksyder som, i motsetning til hydrosulfiter,.med-fører en alkalisk pH, en relativt høy massekonsistens på fra 15

til 25%, moderate temperaturer på omtrent 60°C og en oppholdstid på to til tre timer. Videre er det ved slik bleking med peroksyd nødvendig å benytte stabilisatorer, for'eksempel natriumsilikat og magne si ums ul fat, i blékévæsken for å hindre spalting av denne.... Ytterligere blir - den mekaniske masse vanligvis behandlet ,på'forhånd ved en lav konsistens med organiske klorforbindelser, for eksempel natrium-dietylentriamin-pentaacetat (DPTA), for å fjerne naturlig forekommende spor av metaller i de mekaniske masser.

Det er også blitt, foreslått (se kanadisk patentskrift

769.631) å bleke cellulose eller celluloseholdige blandinger ved å tilsette ozon til blandingen av hypokloritt og/eller underklorsyr-ling og/eller kloroppløsning som inneholder fri klor, som benyttes som blekemiddel, og cellulosen som skal blekes. Selv om hypoklo-ritter er blitt foreslått for bleking av mekaniske masser er det funnet at det kreves store mengder hypokloritt og dessuten at hypokloritt angriper ligninet' og karbohydratet- i den mekaniske -masse'-,', hvilket bevirker et betydelig tap i utbyttet av bleket masse.

Fra US-patentskrift 3.451.888 er det kjent å bleke masse for papirfremstilling i form av en vandig oppslemming med en konsistens på 30 — 65% ved å lede en gasstrøm som inneholder ozon og har- et fuktighetsinnhold på nær 100% gjennom massen.

Det er allerede blitt foreslått, såsom i US-patentskrift 2.466.633 at fibrert kjemisk masse som inneholder fra 45 til 75% fuktighet kan blekes ved å behandle den med luft som inneholder 0,5% ozon ved en pH på 5 til 6 ved værelsestemperatur..

Det er imidlertid også kjent (se Scoteland og Kringstad:

"Norsk Skogindustri" utgave 2, side 59 og 51, 1968) at forsøk på

å utvide denne behandling til blekingen av mekanisk masse ikke har vært fullstendig vellykket.' Når ozon føres inn i en oppløsning av mekanisk masse eller når ozoniseringen utføres med et tørrstoff-innhold i området fra 30 til 40%, vil således den mekaniske masse bli gulere og få lavere lyshet enn den ubehandlete masse. For å redusere dette tap i lyshet er det blitt foreslått at den mekaniske masse-enten blir redusert véd preacetylering, eller at;.reaksjonen med ozon blir utført med massen i et aceton-vann-medium. Dessuten er det blitt funnet at forsøkene på å oppnå en mer bestemt ozonise*-ring, det vil si å heve lysheten i massen og å fjerne gulningsef-'

fekten utén preacetylering av massen ikke har vært heldige.

Et hovedformål med denne oppfinnelse er a frembringe en fremgangsmåte for bleking av en mekanisk masse med ozon hvorved lysheten og/eller styrkeegenskapene til massen forbedres.

Den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes ved at blekingen ut-føres etterat det i massen er innført en peroksyd-forbindelse inneholdende en peroksyd-ekvivalent på 0,025 - 1% regnet på basis av ovnstørket masse, idet blekingen finner sted ved en temperatur på 20-80°C i en periode på 1 .- 60 minutter ved en pH-verdi på 3,5 -

11,5 inntil omtrent 1% ozon regnet på basis av ovnstørket masse er blitt innført i massen.

Ifølge et trekk ved'den foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten utføres'ved å findele massen før ozonbehandlingen slik at den omdannes til fiber og fiberaggregater med en konsistens på

fra 15 til 60 vektsprosent' fast masse.

Peroksydforbindelsen kan således tilsettes enten under eller etter findelingen av massen. Det vesentlige trekk ved oppfinnelsen er at blekingen med ozon finner sted i nærvær av peroksydforbindelsen mens massen er i form av fiber og fiberaggregater. Med andre ord kan peroksydforbindelsen tilsettes den ublekete mekaniske masse, enten forut for findeling eller under findelingen, for eksempel ved å sprøyte en oppløsning av peroksydforbindelsen på fibrene og- fiberaggregatene. Den findelte masse i form av fiber og fiberaggregater føres deretter inn i en reaktor hvori den behandles med den ozoninneholdende gass i et tidsrom på fra ltil 60 minutter og ved en pH-verdi fra 3,5 til 11,5.

Peroksydforbindelsen kan være et uorganisk peroksyd, herun-

der hydrogenperoksyd og natriumperoksyd eiler organisk peroksyd som omfatter benzoylperoksyd eller ditertiærbuty1-peroksyd.

Ozonet kan fremstilles i konsentrasjoner fra omtrent H vektsprosent på basis av 0^/ 0^ ved benyttelse av en kommersiell ozon-fremstiller for laboratoriebruk, eller kan erholdes på trykktanker.

Det er også blitt funnet at forbedringen i styrkeegenskapene til den mekaniske masse er en funksjon av berøringstiden og pH-verdien når en konstant fast dosering av ozon (basert på ovnstør-

ket masse) tilføres til massen.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse har flere fordeler i forhold til kjente fremgangsmåter som omfatter anven-delse av enten ozon alene eller peroksyd alene. Det er blitt ut-ført forsøk som omfatter ingen behandling, behandling med hydrogenperoksyd alene, med hydrogenperoksyd og oksygen sammen, med hydrogenperoksyd og' luft sammen og med hydrogenperoksyd og 1%. ozon sammen.■Resultatene viser at sprengfaktoren for masse som er behandlet med hydrogenperoksyd alene, med hydrogenperoksyd og oksygen og med hydrogenperoksyd og luft er den samme som sprengfaktoren for ubehandlet masse. Etter behandling med hydrogenperoksyd <q>g ozon er sprengfaktoren 39% høyere .enn etter behandling med hydrogenperok-

syd og luft. Videre er lysheten ved de andre behandlingsmetoder stort sett som for•ubehandlet masse,.mens lysheten. for masse som er behandlet.med hydrogenperoksyd og.ozon er omtrent 10% høyere enn for masse som er behandlet med hydrogenperoksyd og luft. Videre oppnås det ved fremgangsmåten ifølge•oppfinnelsen øket bruddlengde.

Betegnelsen "fiber og fiberaggregater" er blitt benyttet-

foran. Dette uttrykk omfatter;opprevet mekanisk cellulosemasse (noen ganger kalt fibrert mekanisk cellulosemasse). som er det produkt som fåes ved oppdeling av en mekanisk cellulosemas-se i fiber og fiberaggregater eller fnokker. Hvert enke.lt . fiber eller fiber-fnokk er ■ svamp akt ig, sammenpressbart og lett .gj ennomt rengelig .for gass. Fibrene og. fiberaggregatene har vanligvis, en gjennomsnitt-

lig størrelse på omtrent.6,5 - 25,4 mm- i diameter og oppviser et opprevet, tørt utseende selv-med omtrent 40 til 85 vektsprosent fuktighet i massen. En foretrukket måte til å fibrere den. mekaniske masse for å frembringe det- beskrevne produkt er angitt i kanadisk patentskrift, nr. 869.267....

I en ut førelses form kan den mekaniske masse behandles med en oksydoppløsning av uorganisk eller organisk natur, deretter findeles eller rives som beskrevet, i nevnte patentskrift og endelig behandles me.d en ozoninneholdende gass. Den resulterende, oksyderte masse vil da ha nådd en egnet lyshet.med forbedrete styrkeegenskaper.

De følgende sammenliknende eksempler viser at uventete fordeler kan oppnås ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Eksempel I.

En handelsvanlig spruce-balsam-mekanisk masse, med'lyshet

57,3, ble presset til en konsistens på 35%. Den pressete masse ble besprøytet med en oppløsning som inneholdt hydrogenperoksyd (0,2% t^C^bas.ert på ovnstørket masse), natriumsilikat (2,5% Na2SiO^ basert på ovnstørket masse), natriumhydroksyd (1% NaOH basert på ovnstørket masse), magnesiumsulfat (0,05% MgSO^ på basis av ovns-tørket . masse ) og tilstrekkelig vann til å redusere massen til. en

konsistens på. 30%. Massen ble deretter findelt i fibre og fiberaggregater. a) En del av den peroksydbehandlete masse ble anbragt i. et kar som ble satt i efbad og temperaturen ble holdt på 40°C i 2 timer.

Den endelige pH-verdi i massen var 10,9. En porsjon av den blekete masse ble vasket og lufttørket og lysheten målt. Lyshets-prøvene ble deretter plassert i en sirkulerende varmluftsovn med 105°C i en time, deretter behandlet i en konstant atmosfære til en relativ fuktighet på 50% ved 21,1°C. Lysheten og lyshetstapet ble målt igjen etter aldring og massens, styrkeegenskaper ble undersøkt på standardhåndarkprøver som angitt i tabell I.

b) En porsjon av den peroksydbehandlete masse ble anbrakt i et roterende kar som ble plassert i et bad og temperaturen ble holdt

ved 40°C. En gassformet ozon-oksygen-blanding ble ført inn i det roterende kar slik at i løpet' av 5 minutter ble 1,0% ozon basert på ovnstørket masse ført inn i karet. pH-verdien til den fuktige, findelte masse var 10,5. En porsjon av den blekete masse ble vasket og lufttørket og lysheten ble målt. Lyshets-prøvene ble deretter anbrakt i en sirkulerende varmluftovn ved 105°C i 1 time, deretter kondisjonert i en konstant atmosfære til en relativ fuktighet på 50% ved 21,1°C. Lysheten og lyshetstapet ble målt igjen etter aldring og massens styrkeegenskaper ble undersøkt på standardhåndarkprøver som angitt i tabell I.

c) En porsjon av den peroksydbehandlete masse ble anbrakt i et roterende kar som ble plassert i et bad hvor temperaturen ble

holdt ved 40°C. En gassformet ozon-oksygen-blanding ble ført inn i det roterende kar slik at i løpet av 30 minutter ble til-ført 1% ozon basert på ovnstørket masse til karet. pH-verdien til den fuktige, findelte masse var 10,3. En porsjon av den blekete masse ble vasket og lufttørket og lysheten målt. Lyshets-prøvene ble deretter plassert i en sirkulerende varmluftovn ved 105°C i 1 time, og deretter kondisjonert i en konstant atmosfære til en relativ fuktighet på 50% ved 21,1°C. Lysheten og lyshetstapet ble målt etter aldring og massens styrkeegenskaper ble undersøkt på standardhåndarkprøver som angitt i tabell I.

d) En handelsvanlig spruce-balsam-mekanisk masse med lyshet 57 } 3 ble presset til 35% konsistens. Den pressete masse ble besprøy-tet med en oppløsning som inneholdt natriumhydroksyd (1,5% NaOH basert på ovnstørket masse) og tilstrekkelig vann til å redusere mas'sens konsistens til 30%. Massen ble deretter findelt til fibre og fiberaggregater.

Den opprevne masse ble deretter anbrakt i et roterende kar som ble plassert i et bad hvor temperaturen ble holdt ved <i>)0°C. En gassformet ozon-oksygen-blanding ble ført inn i karet slik' at det i løpet av 30 minutter ble ført inn 1% ozon basert på ovnstørket mas se.nH-verdien til den fuktige, findelte masse var 10,0. Massen b^e deretter vasket, lufttørket og lysheten målt. Lysheten er angitt i tabell I.

Eksempel II.

En handelsvanlig spruce-balsam-mekanisk masse, med lyshet 57,3 ble press.et til en konsistens på 35%. Den pressete masse ble besprøytet med en oppløsning som inneholdt hydrogenperoksyd (0-,2% ^ 2^ 2 basert På ovnstørket masse), natriumsilikat (0,5% NaSiO basert på ovnstørket masse), natriumhydroksyd (0,25% NaOH basert på ovnstørket masse og magnesiumsulfat (0,05% MgSO^ basert på ovns--, tørket masse.) samt tilstrekkelig vann til å redusere massens konsistens til 30%. Massen ble-deretter findelt til fibre og fiberaggregater.

a) En porsjon av den- peroksydbehandlete masse ble anbrakt i et kar som ble plassert i et bad hvor temperature-n ble holdt ve-d

40°C i 2 timer. Den endelige pH-verdi :til massen var 3-8. En porsjon, av den blekete masse ble vasket og lufttørket og lysheten målt. Lyshetsprøvene ble deretter plassert i en sirkulerende, varmluftovn ved 105°C i 1 time, deretter kondisjonert i en. atmosfære til en relativ fuktighet på 50% ved 21,1°C. Lysheten og lyshetstapet ble målt etter aldring, og massens styrkeegenskaper ble undersøkt på standardhåndarkprøver som angitt i tabell I.

b) En porsjon av den peroksydbehandlete masse ble anbrakt i et. roterende kar som ble plassert i et bad hvor temperaturen ble

holdt ved i)0°C. En gassformet ozon-oksygen-blanding ble ført inn i det roterende kar.slik at det i løpet av 5 minutter ble tilført karet 1,0% ozon basert på ovnstørket masse. pH-verdien til den fuktige, findelte masse var 3,6. En porsjon av den blekete masse ble vasket og lufttørket og lysheten målt. Lyshets-prøvene ble deretter plassert i en sirkulerende varmluftovn

ved 105°C i en time, deretter kondisjonert i en konstant atmos-

fære til en relativ fuktighet på 50% ved 21,1°C. Lysheten og lyshetstapet ble målt etter aldring og massens styrkeegenskaper ble undersøkt på standardhåndarkprøver.

holdt på 40°C. En gassformet ozon-oksygen-blanding ble ført inn i det roterende kar slik at det i løpet av 30° minutter ble ført inn i karet 1% ozon basert på ovnstørket masse. pH-verdien til den fuktige, findelte masse var 3 >5• En porsjon av den blekete masse ble vasket og lufttørket og lysheten målt. Lyshetsprøvene ble deretter'plassert i en sirkulerende varmluftovn ved en temperatur på 105°C i en time, deretter kondisjonert i en konstant atmosfære til en relativ fuktighet på 50% ved 21,1°C. Lysheten og lyshetstapet ble målt etter aldring og massens styrkeegenskaper ble undersøkt på standardhåndarkprøver som angitt i tabell I.

d) En handels vanlig spruce-balsam mekanisk masse med lyshet '57,3, ble presset til en konsistens på 50% og deretter findelt til'

fiber og fiberaggregater. Den opprevne masse ble deretter anbrakt i et roterende kar som ble plassert i et bad hvor temperaturen ble holdt på 40°C. En gassformet, ozon-oksygen-blanding ble ført inn !i karet slik . at det i løpet av. 30 minutter ble ført inn i karet 1% ozon basert på ovnstørket 'masse. pH-verdien til den fuktige, findelte masse var '4,1. Massen ble der-' etter vasket, lufttørket og lysheten .målt. Lysheten er angitt, i tabell I.

Den uventete synergistiske effekt på lysheten fremgår klart ved sammenlikning av lysheten til masse bleket med hydrogenperoksyd alene, med ozon alene og med kombinasjon av peroksydforbindelsen og ozon.

De foranstående eksempler kan gjentas med liknende hell ved

å benytte de generelt og spesielt angitte reaksjonsdeltakere og driftsbetingelser ifølge oppfinnelsen istedenfor de som er benyt-tet i eksemplene.

Claims

1. Fremgangsmåte for bleking av mekanisk masse med en konsistens på 15 - 60% ved å behandle massen med en gassformet blanding av ozon-oksygen eller ozon-luft, karakterisert ved at blekingen utføres etterat det i massen er innført en peroksyd-forbindelse inneholdende en peroksyd-ekvivalent på 0,025-1% regnet på basis av ovnstørket masse, idet blekingen finner sted ved en temperatur på 20-80°C i en periode på 1 - 60 minutter ved en pH-verdi på 3,5 _ 11,5 inntil omtrent 1% ozon regnet på basis av ovnstørket masse er blitt innført i massen.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at massen før ozonbehandlingen findeles siik at den omdannes til fiber og fiberaggregater med en gjennomsnittlig diameter på 6,5 - 25,4 mm.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2,karakterisert ved at peroksyd-forbindelsen tilsettes før findelingstrinnet.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1- 3, karakterisert ved at det som peroksyd-forbindelse anvendes hydrogenperoksyd.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4,karakteri-sen t ved at det anvendes en vandig løsning av hydrogenperoksyd som i og for seg kjent inneholder natriumsilikat, natriumhydroksyd og magnesiumsulfat.

6. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1- 5, karakterisert ved at det anvendes en ozon-konsentrasjon på 4 vektsprosent regnet på basis av 0-^/ 0^-