NO135150B - - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til å øke utbyttet ved alkalisk oppslutning av cellulosemateriale.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår alkalisk oppslutning av celluloseholdig materiale.

Ved fremstilling av masse av celluloseholdig materiale, fortrinnsvis ved alkalisk oppslutning, ønsker man ved hjelp av kjemiske re-aksjoner å overføre vedens lignin eller deler av dette til en slik form at det er oppløselig i kokevæske. Utløsningen av substanser er ikke selektiv, idet kokeprosessen foruten en utløsning a<y> lignin også medfører en partiell utløsning av vedens hydrokarboner,

Er ligninet utløst i en slik .grad at massen kan frilegges i

enkelte fibre (def ibreres)_ med ubetydelig innsats a<y> energi, sies massen å være en kjemisk maase. For de vanligste treslag gjelder at en slik defibrering først kan foretas når massen er kokt ned til et utbytte av omkring 45-54$ (defibrerharhetspunktet), a<y> den påsatte ved,

Blir oppslutningen.avhrutt på et tidligere stadium med dera<y >følgende høyere utbytte, betegnes, massen som halvkjemisk, Slik masse må behandles mekanisk for å frilegges i enkelte fibre, Den mengde energi som kreves til nedraaling a<y> hal<y>kjemisk masse, er betydelig større enn når det gjelder nedmaling a<y> kjemisk masse. Hal<y>kjemisk masse har dessuten ringere styrkeegenskaper enn kjemisk masse.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte til <y>ed alkalisk oppslutning a<y> celluloseholdig materiale og med høyt ut-

bytte å fremstille masse som ikke krever vesentlig mer maleenergi enn en kjemisk masse, og hvis egenskaper er bedre, i regelen er betydelig bedre, enn styrkeegenskapene hos en konvensjonell halvkjemisk masse fremstilt med sammenlignbart utbytte.

Ved denne fremgangsmåte utnytter man det forhold at det lar seg gjøre å øke utbyttet i forbindelse med alkalisk oppslutning av cellu-losemasse ved å la utløst materiale, herunder også lignin, utfelles på massen ved tilsetning av syre. Dette forhold har man også tidligere gjort bruk av, jfr. de svenske patentskrifter nr. 161 028,

222 020 og 317 240 samt "The Institute of Paper Chemistry", Vol. 30, nr. 12, side 1614. Imidlertid bringer oppfinnelsen som nevnt også

et ytterligere resultat, nemlig å skaffe et produkt med forbedrede egenskaper, spesielt med hensyn til styrke.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen i første rekke ved at oppslutningen av cellulosematerialet foretas til denne er vesentlig defibrerbar, hvorpå kokevæskens pH senkes til under 11 ved syretilsetning for utfelling av vesentlige mengder organisk materiale, hvorpå kokingen fortsettes inntil minst 5 vektprosent - regnet på det celluloseholdige utgangsmateriale - blir utfelt på og adsorbert på cellulosemassen.

Ved den således fortsatte-kokning, hvorunder der foregår en ytterligere oppslutning ved forhøyet temperatur, og som blir drevet så lenge at minst 5% og fortrinnsvis minst 10% av oppløst organisk sub-stans, regnet på det celluloseholdige utgangsmateriale, blir utfelt, utfelles og gjensorberes ikke bare hemicellulose, men fremfor alt også betydelige, mengder lignin. Som det fremgår av .de nedenstående eksempler, kan man la gjensorbsjonen foregå i forskjellig lange tidsrom med' ca. 300 minutter som en praktisk øvre grense.

Den-;:nødvendige syretilsetning for senkning av pH-verdien kan foretas på forskjellige måter. Mest hensiktsmessig tilsettes på kjent måte svovelsyre, skjønt også andre uorganiske eller organiske syrer eller sure salter kan benyttes. Man kan også anvende avlut fra et surt kok, hvorved der oppnås en økning av koklutens innhold av løst materiale og kan fås en ytterligere økning av utbyttet. Også ved innføring av oksygengass i kokvæsken er det mulig å bevirke en pH-senkning.

For at gjenutfellingen skal representere noen utbytteøkning

av praktisk betydning, bør kokningen være drevet i det minste til en grad svarende til et masseutbytte på ca. 65%, fortrinnsvis ca. 60$, regnet på anvendt ved. Den mulige økning av utbyttet ved gjenutfelling blir desto større jo lenger kokningen drives, men den oppnådde økning beror'selvsagt også på hvor langt gjenutfellingen drives. En total utbytteøkning. på 5~20# (regnet på ved) er normalt mulig. Foråt den oppnådde masse skal være defibrerbar, blir gjenutfellingen som ovenfor antydet tilveiebragt .etter at massen er kokt ned under defibrerbarhetspunktet. dvs. til et utbytte av 45-54$.

Man kan dermed som sluttprodukt av oppslutningsprosessen få masser

i et utbytte av ca. 50-70$ og egnet til uten nevneverdig mekanisk bearbeidelse å gi mindre enn 1% utsortert på sil.

For å øke utbyttet ytterligere lar det seg gjodt gjøre å kombi-nere fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med kjente forholdsregler til stabilisering av hydrokarboner ved reduksjon med borhydrid, hydrogen-sulfid eller andre reduksjonsmidler eller ved oksydasjon med poly-sulfid eller andre oksydas j onsmi-dler. Det er kjent at man på denne måte kan øke mengden av gjensorberbare hydrokarboner i kokvæsken, og ved å gjøre bruk av disse metoder under kokningen før gjenut-' fellingen kan man få en økning av utbyttet.

Oppfinnelsen vil bli anskueliggjort ved endel utførelseseksempler.

Eksempel 1

Sulfatkokning på teknisk bjerkeflis ble utført i syrefaste autoklavrør inneholdende flis med tørrvekt 350 g og med et væske-vedforhold 4:1 samt med en satsing av NaOH og NagS i slike mengder at alkaliforholdet, regnet som effektivt alkali, var 19% og sulfidi-teten 25$. Satsingen foregikk ved 70°C. Koketemperaturen ble høynet lineært fra 70°C til l60°C på 90 minutter. Koketiden ved 160° var 150 minutter. Etter denne tid ble der i autoklaven tilsatt svovelsyre i en mengde svarende til 1,2 mol H+/kg satset ved. Deretter lot man kokningen fortsette ved 150°C i ytterligere 15 minutter. Massen ble vasket og silet, hvoretter utbyttet ble bestemt og visse styrkeegenskaper undersøkt. SCAN-test metoder blir stadig benyttet.

Eksempel 2

Sulfatkokning på laboratorieflis av furu ble utført i syrefaste autoklavrør inneholdende flis med tørrvekt 300 g og* et væske-ved-forhold 4:1 samt med en satsing av NaOH og Na^S i slike mengder at alkaliforholdet, regnet som effektivt alkali, var 17,5$ og sulfidi-teten 25$. Satsingen foregikk ved 70°C. Koketemperaturen ble høynet lineært' fra 70°C til 170°C på 100 minutter. Koketiden ved 170°C var to timer. Etter dette tidsrom ble der i autoklaven tilsatt svovelsyre i en mengde svarende til 1,3 mol H+/kg satset ved. Deretter lot man kokningen fortsette ved 170°C i ytterligere 20 minutter. Massen ble vasket og silet, hvoretter utbyttet ble bestemt og visse styrkeegenskaper undersøkt.

Eksempel 3.

Sulfatkokning på laboratorieflis av furu ble utfort i samsvar med eksempel 2 med den forskjell at syretilsetningen utgjorde

2,0 mol H /kg satset ved. Efter tilsetningen av syre fikk kokningen fortsette ved 170°C i ytterligere l'8o minutter. Massen ble vasket og silet, utbyttet bestemt og visse styrkeegenskaper undersokt.

Styrkeegenskaper ved en luftmotstand av 15 s/100 ml •!"

Eksempel 4.

Sulfatkokning på laboratorieflis av furu ble utfdrt som i eksempel 3. Efter syretilsetningen lot man kokningen fortsette ved 105°C i ytterligere 90 minutter. Massen ble vasket og silet, utbyttet bestemt og visse styrkeegenskaper undersokt.

Eksempel 5.

Sulfatkokning på laboratorieflis av furu ble utfort som i eksempel 3. Efter tilsetningen av syre lot man oppslutningen fortsette ved 65°C i ytterligere 60 minutter. Massen ble vasket og silet, utbytt et bestemt og visse styrkeegenskaper undersokt.

Eksempel 6.

Sulfatkokning på laboratorieflise av furu ble utfort som

i eksempel 2. Efter to timers kokning ved 170°C blev der i autoklaven tilsatt svovelsyre i en mengde svarende til 3>0 m°l H +/kg satset ved. Derefter lot man kokningen fortsette ved 170°C i ytterligere 15 minutter. Massen blev vasket og silet, hvorefter utbyttet ble bestemt og visse styrkeegenskaper undersokt.

Eksempel 7.

Sulfatkokning på laboratoriflis av furu ble utfort som eksempel 6, dog med den forskjell at sorbsjonstiden ved 170°C blev forlenget til 5 timer. Massen .blev vasket og silet, hvorefter utbyttet ble bestemt og visse styrkeegenskaper undersokt.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til å øke utbyttet ved alkalisk oppslutning av cellulosemateriale ved at utløst materiale utfelles på massen ved tilsetning av syre, karakterisert ved at oppslutningen av cellulosematerialet foretas til denne er vesentlig defibrerbar, hvorpå kokevæskens pH senkes til under 11 ved syretilsetning for utfelling av vesentlige mengder organisk materiale, hvorpå kokingen fortsettes inntil minst 5 vektprosent - regnet på det celluloseholdige utgangsmateriale - blir utfelt på og adsorbert på cellulosemassen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at pH-senkningen bevirkes ved tilsetning av avlut fra et surt kok.

3- Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2,karakterisert ved at man lar adsorbsjonen skride frem i et tidsrom av opptil 300 minutter.