NO137650B - Fremgangsm}te for fremstilling av en masse med god strekkstyrke uten redusert rivstyrke, ut fra et ligninholdig cellulose-vegetabilsk materiale - Google Patents

Description

Vegetabilske materialer, f.eks. ved, halm, bambus eller sukkerrør, som benyttes eller kan benyttes for fremstilling av fibermaterialer,består av flere hovedkomponenter. Vanligvis består vegetabilske fibermaterialer av ca. 15 til 30 % lignin og ekstraktiver, f.eks. harpikser, og resten er ca. 70 til 80 % karbohydrater. Karbohydratdelen av det vegetabilske fibermateriale er ca. 10 til 30 % hemicellulose og resten er cellulose, og av ceilulosedelen av karbohydratene utgjør alfacellulose ca. 45 til

55 % og andre celluloser ca. 5 %. Alle prosentangivelser er angitt på vedbasis. Som kjent er -et av de første trinnene for overføring av vegetabilsk fibermateriale til fibre for anvendelse ved fremstilling av papir eller papirlignende materialer, en massefremstillings-prosess. Det primære mål ved metoden er å fjerne størsteparten av ligninet fra det vegetabilske .fibermateriale og adskille gjenværende karbohydratfibre til individuelle fibre. Ved kjente masse-fremstillingsprosesser, f.eks. kraft og sulfit, hvor man forsøker å fjerne praktisk talt alt lignin fra den vegetabilske masse., ^går størsteparten av hemicellulosen tapt, og gjenværende- cellulose' eller hemicellulosefibre blir kjemisk og/eller mekanisk skadet. Dette resulterer i et betydelig utbyttetap og en stor reduksjon i styrken av papiret eller papirlignende produkter på grunn av fiberskader. Ved kraftmetoden er det normale utbytte f.eks. ca. 45 vektprosent. Men dersom bare lignin og ekstraktiver ble fjer-net fra det vegetabilske fibermateriale, ville det oppnådde utbytte være 70-80 %.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte hvorved det ut fra et ligninholdig cellulose-vegetabilsk materiale fremstilles en masse med god strekkstyrke, uten reduksjon i rivstyrken.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fjerner hovedsakelig bare lignin og ekstraktiver fra vegetabilske fibermaterialer og etterlater cellulosen og hemicellulosen i materialet i hovedsakelig ubeskadiget tilstand, og dette resulterer i cellulose- og papirprodukter som har nye og ikke kjente egenskaper og usedvanlig høye styrketall. siden fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er selektiv og hovedsakelig bare fjerner lignin og ekstraktiver,

er utbyttene usedvanlig høye og i området fra 55 til 85 %. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen omfatter en grunnserie som består av klordioksydbehandling, alkalibehandling og en klordioksydbehandling, og denne grunnserie utføres etter en kjemisk og en mekanisk forbehandling av' den vegetabilske fiberflis. Hvert av trinnene i grunnserien etterfølges av en vasking med vann,og denne kan utføres med væske som kommer fra andre steder i prosessen, f.eks. ved motstrømsvasking som også har konserverende fordeler.

Foreliggende oppfinnelse angår følgelig en fremgangsmåte for fremstilling av en masse ut fra et ligninholdig cellulose-vegetabilsk materiale, med god strekkstyrke uten reduksjon i rivstyrken, og fremgangsmåten er karakterisert ved en kombinasjon av følgende trekk: (A) eh mild forbehandling som inkluderer(1) en alkalisk koking fulgt' av en (2) mekanisk behandling, idet kokingen (1) ut-føres med nøytralt sulfit, etter sulfatmetoden eller med natriumhydroksyd, og hvor den milde forbehandling avsluttes når utbyttet av forhåndsbehandlet materiale på tørrvektbasis er 64-95 vekt%, basert på det innsatte materiale, og hvor den mekaniske behandling (2) er en maling med eh kraftanvendelse på 0,5-5 hestekraftdager pr. 907,2 kg tørt vegetabilsk materiale, og (B) behandling av det intermediære materiale fra (A) for lignin-oksydasjon og -fjerning med klordioksyd i en serie av

to til tre klordioksydoksydasjonstrinn hvor det totale klordioksyd som anvendes, er fra 4 til 13 %, regnet på tørr vekt av det tørre vegetabilske materiale, og hvor klordi-oksydet kan inneholde en liten mengde klor, på ekvivalent oksydasjonsmiddelbasis som generelt dannes hår klordioksyd fremstilles, og hvor mengden av klordioksyd er mindre i hvert påfølgende oksydasjonstrinn, idet hver klordioksyd-oksydas jon etterfølges av en vannvasking, og en kaustisk eks-

tråksjon ved 50 til 75°C, fulgt av en vannvasking.

Ved utførelsen av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan vannvaskingen etter den siste klordioksydbehandling benyttes som vaskevann for den foregående alkalibehandling osv. motstrøms til strømmen av fibermaterialer gjennom prosessen til det første vaskevann som resulterte fra den første,klordioksydbehandling; fra dette punkt kan vaskevannet sendes til kloakk eller behandles for gjenvinning av kjemikalier.

Ved utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen foretas den kjemiske forbehandling fortrinnsvis med nøy-tralt sulfit ved en gitt kjemikaliekonsentrasjon og kokesyklus.

Masse som er fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse har høyere polymerisasjonsgrad, høyere hemicelluloseinnhold, høyere karboksylinnhold og lavere karbonylinnhold enn konvensjonelt bleket kraftmasse fra den samme vedblanding. Dessuten trenger man mindre energi for å raffinere enn ved en konvensjonelt bleket kraftmasse fra den samme vedblanding. Laboratorieark som er fremstilt fra massen har overlegen slitstyrke og strekkstyrke når man sammenligner med ark fra konvensjonelt bleket kraftmasse fra den samme vedblanding.

Masseegenskapene som er nevnt ovenfor angår direkte papir fremstilt fra massen. slikt papir har høyere strekkstyrke, slitstyrke, sprengstyrke., falsetall, rivstyrke og sprengfaktor.

Figurene 1 til 3 er flytskjemaer, og figurene 4 til 13 er kurver. Figur 1 angir grunnserien ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser en spesielt foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, og figur 3 viser et spesielt foretrukket kjemisk forbehandlingstrinn ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 4 viser utbyttet av forbehandlet materiale med forbrukt alkali i hvert trinn. Figur 5 sammenligner G.E.-lyshet med forbrukt alkali i hvert trinn. Figur 6 sammenligner prosent rejekt med forbrukt alkali. Figur 7 viser totalutbytte sammenlignet med forbe-handlingsutbytté. Figur 8 sammenligner forbruket av klordioksyd med forbehandlingsutbyttet. Figur 9 viser en sammenligning mellom malegrad og maletid. Figur 10 sammenligner Schopper-falsetall med virkningen av kationbehandlingen. Figur 11 viser en sammenligning av MIT-falsetall med Schopper-falsetall. Figur 12 angir Schopper-falsetall i forhold til antall dagers aldring, og figur 13 angir Schopper-falsetall i forhold til antall års aldring.

Det vises nå til figur 1, hvor fiberflis av et hvilket

som helst vegetabilsk fibermateriale først føres til et forbehandlingstrinn 10. Etter forbehandlingen føres den forbehandlede flis til en første klordioksydbehandling 11 hvor den bringes i kontakt med klordioksyd, enten i vandig løsning eller som en gass. Deretter vaskes det klordioksydbehandlede materiale med vann 12 for å bringe blandingen tilbake til hovedsakelig nøytral pH; etter vaskingen med vann underkastes det vaskede, klordioksydbehandlede materiale en alkalibehandling 13 i 1 1/2 til 2 timer. Det behandlede materiale vaskes igjen med vann for å bringe materialet til en hovedsakelig nøytral pH, som er betegnet med 14, og for å fjer-

ne vannløselige materialer som er oppstått i alkalibehandlingstrinnet. Deretter underkastes det behandlede fibermateriale, som er vasket for annen gang, en annen klordioksydbehandling 15, enten vandig eller gassformig, og materialet som er behandlet med klordioksyd for annen gang, vaskes med vann 16 for å fremstille en masse i høyt utbytte og med god lyshet. Utbyttene fra danne grunnserie varierer fra 55 til 85 % ved en G.E.-lyshet (TAPPI Standard T 217 m-48) på omtrent 80 til 90.

Det vises nå til figur 2 som angår en spesiell foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Vegetabilsk fiberflis føres til et forbehandlingstrinn 20 hvor den underkastes en kombinert kjemisk/mekanisk forbehandling for lettere.fjerning av lignin og ekstraktiver. Etter forbehandlingstrinnet underkastes det forbehandlede materiale en klordioksydbehandling 21, en vasking med vann 22, alkalibehandling 23, vasking med vann 24, klordioksydbehandling 25, vasking mad vann 26, alkalibehandling 27, vasking med vann 28, klordioksydbehandling 29 og vasking med vann 30.

Ved en spesielt foretrukket utførelsesform tilsettes vannet bare til den siste vannvasking 30 gjennom ledning 40 og sirkulerer motstrøms til strømmen av materialer som angitt ved ledning 41 til nest siste vasketrinn 28, og derfra gjennom led-

ning 42 til foregående vasketrinn 26, deretter gjennom ledning 43 til vasketrinn 24 og fra dette vasketrinn til første vasketrinn 22 gjennom ledning 44, og deretter til kloakk eller kjemisk gjenvinning gjennom ledning 45. Det er selvfølgelig klart at friskt vann eller tilsetningsvann kan tilsettes til hvilket som helst av vas-ketrinnene gjennom ledningene 46,47,48,49 og at vannet kan føres til kloakk eller kjemisk gjenvinning fra hvilket som helst av eller fra alle vasketrinn gjennom ledningene 50,51,52 og 53.

Klordioksyd, enten i vandig løsning eller i gassform, kan tilsettes til hvert av klordioksydtrinnene gjennom ledningene 60,61 og 62, og en vandig løsning av alkali kan tilsettes til hvert av alkalibehandlingstrinnene gjennom ledningene 63 og 64„ Massen som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, utvinnes ved 70 i et høyt utbytte på ca. 5.5 til 85 % og med en G.E„-lyshet på

ca. 80 til 90.

En spesielt foretrukket utførelsesform ifølge foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte i fem trinn som i rekkefølge består av klordioksydbehandling, alkalibehandling, klordioksydbehandling, alkalibehandling og klordioksydbehandling, og med vasking med vann mellom hvert trinn, og at første klordioksydbehandling skjer etter en kjemisk/mekanisk forbehandling.

Figur 3 viser et flytskjema av en foretrukket kjemisk/ mekanisk forbehandling. Den vegetabilske fiberflis tilsettes til et kjemisk behandlingstrinn 70 hvor forbehandlingen finner sted. Denne forbehandling kan ha karakter av en svak massedannelse inntil høyt utbytte ved hjelp av f.eks. en nøytralsulfitmetode. Ved forbehandlingen forbehandles fiberflisen til et utbytte som er minst 64 vektprosent basert på tørrvekten av flisen av det vegetabilske materiale. Etter den kjemiske behandling raffineres det forbehandlede materiale i trinn 71, vaskes i ^trinn 72 og avvannes som angitt ved 73 for å gi et kombinert kjemisk/mekanisk forbehandlet materiale som er klart for behandling i det første klordioksydbehandlingstrinn som angitt ved 21 i figur 2.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er egret for fremstilling av et nytt cellulose- og papirprodukt fra et hvilket som helst vegetabilsk fibermateriale som inneholder lignin.

Slik det er nødvendig ved alle massefremstillingsmetoder, bør frem-medmaterialer fjernes fra det vegetabilske materiale før foreliggende fremgangsmåte utføres. Når det f.eks. gjelder ved, må den barkes før bruk. I den følgende beskrivelse vil det vegetabilske fibermateriale være ved; imidlertid vil det forstås at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er anvendbar på alle vegetabilske fibermaterialer.

Barket ved, enten løvtrær eller nåletrær, kan overføres til flis med en "carthage multiknife chipper" eller ekvivalent utstyr. Flisene bør ha en lengde på ca. 15 til 75 mm , en bredde på 10 til 40 mm og en tykkelse på 0,5 til 20 mm. Ved den kjemisk-mekaniske forbehandling er det å foretrekke at flisene har en lengde og bredde som omtrent tilsvarer det som erjjangitt ovenfor og at tykkelsen er fra 2 til 5 mm. Etter flishuggingen forbehandles de fremstilte fliser i et forbehandlingstrinn.

Forbehandlingstrinnet er, som nevnt, en kombinasjon av kjemisk og mekanisk behandling. Ved den mekaniske forbehandling underkastes den vegetabilske fiberflis en kjent opptrevlende virkning, raffinering eller oppspaltende virkning med en "Pallman knife ring flaker", som ved oppskjæring reduserer flis av konvensjonell størrelse til tynne flak mens flislengden og tykkelsen bibéholdes, eller i en standard skiveraffinør eller tilsvarende. Det er også kjent at flis kan behandles med vann eller damp før oppspaltningen eller raffineringen, enten under vakuum eller under trykk, og etter oppspaltningen eller raffineringen bør de resulterende fibre eller fiberbunter være så små som mulig uten særlig skade på fibrene. Den optimale størrelse er avhengig av utstyret som anvendes til oppspaltningen og raffineringen.

Raffineringstrinnet kan utføres med standard skiveraffi-nører eller annet ekvivalent utstyr og utføres slik at man får minimum partikkelstørrelse uten vesentlige fibérskader. Selv om det er ønskelig å raffinere den kjemisk forbehandlede flis så meget som mulig,' slik at den- påfølgende vasking kan utføres mer effektivt og at reaksjonen med■klordioksyd kan gå jevnt og resultere' i en jevn masse som er fri for flis, er det imidlertid klart at for meget raffinering på dette trinn ikke bare vil bryte opp vedstrukturen til fibre slik som ønsket , men det vil også ødeleg-ge og bryte opp de individuelle fibre. Dette vil redusere kvaliteten av den endelige blekede masse, og dette er uønsket. Det primære mål er derfor å bryte opp vedstrukturen, men ikke fiber-strukturen, slik at partikkelstørrelsen etter raffinering er så fin som mulig, i overensstemmelse med minst mulig fiberødeleggel-se. Ved en spesielt foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås dette ved å raffinere ved forhøyet temperatur, fortrinnsvis i én trykkraffinør. Temperaturer på opptil 100°C kan oppnås i en konvensjonell skive-raf f inør. Høyere foretrukne temperaturer nødvendiggjør en trykk-raf f inør. En temperatur på fra 66°C til ca. 200°C med et til-2 2 svarende trykk på fra 1,0 kg pr. cm til 17,2 kg pr. cm er passe; en temperatur på fra 100°C til ca. 143°C ved et tilsva-2 2 rende trykk på fra ca. 1,0 kg pr. cm til ca. 4,3 kg pr. cm er foretrukket. Generelt foretrekkes det å utføre den mekaniske raffinering ved et trykk over atmosfæretrykk og ved en temperatur på fra 100°C til 170°C.

Temperaturer over det foretrukne i en trykkraffinør har tendens til å redusere massekvaliteten. Et kraftforbruk på fra 12,1 til ca. 121 hestekrafttimer (0,5-5 HK-dager) pr. 907,2 kg tørr forbehandlet flis anvendes. Det er en tydelig besparelse i kraftforbruk ved trykkraffinering sammenlignet med konvensjonell raffinering, i tillegg til forbedringen i massekvalitet. Vanligvis er det ikke nødvendig å benytte høyere kraftforbruk på trykk-raf f inøren, siden det resulterende raffinerte materiale er fint oppdelt og vel egnet for vasking og for hurtig og effektiv omsetning i klordioksydblekningen ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det har vist seg at hvis man benytter en kjemisk forbehandling fremfor bare en mekanisk forbehandling, reduseres mengden av finstoff ved raffineringen, den optimale diameter av fiberbun-tene reduseres, energiforbruket ved raffineringen reduseres, mengden av klordioksyd som er nødvendig for massefremstillingen til en ønsket lyshet er redusert, kvaliteten av den resulterende masse

forbedres, og utbyttet av massen økes.

Etter forbehandlingstrinnet går det forbehandlede raffinerte materiale til det første klordioksydbehandlingstrinn. I dette trinn har den opptrevlede masse av fiberbunter fra forbehand-lingsraffineringen en konsentrasjon på fra 5 til 50 vektprosent basert på totalvekten av opptrevlet masse og vann. Dersom klordioksyd benyttes som en vandig løsning, kan det tilføres som ca. 1 vektprosent i vandig løsning, og, avhengig av "den ønskede klordioksydkonsentrasjon, som er angitt i det følgende, kan ytterligere vann tilsettes for fremstilling av en blanding av ønsket konsentrasjon. Dersom det benyttes gassformig klordioksyd, kan det være nødvendig med et inert fortynningsmiddel, f.eks. luft, for å unngå eksplosjonsfare.

Ethvert konvensjonelt behandlingstårn kan benyttes for behandlingstrinnet med klordioksyd, og varme kan tilføres om nødvendig. Ytterligere varme kan også tilføres for å redusere tiden som den opptrevlede masse, er i kontakt med klordioksyd,

og tiden er fra ca. lo minutter til 2 timer, avhengig av kon-sentrasjonen, temperaturen og produktutbyttet som resulterer fra forbehandlingstrinnet. Vanligvis lar man den opptrevlede masse av fibre være i kontakt med klordioksyd inntil tilsatt klordioksyd i alt vesentlig er oppbrukt. pH av dette systemet kan ved starten variere fra 4,0 til 8,0, og ved et forbruk av klordioksyd vil pH-verdien av den behandlede løsning være 0,5 til 3,0. Etter klordioksydbehandlingen vaskes den resulterende, masse med vann på en konvensjonell vakuumsylindervasker eller .tilsvarende.

Etter den første vasking med vann, og når materialet har praktisk talt nøytral pH-verdi, blir det vaskede materiale underkastet en første alkalibehandling i et konvensjonelt behandlingstårn som er vanlig brukt på området. Ved alkalibehandlingen kan det benyttes et hvilket som helst vannløselig alkalisk materiale, f .eks .. natriumhydroksyd', ammoniumhydroksyd, natriumkarbonat, ammoniakkgass eller blandinger av disse- imidlertid foretrekkes en vandig løsning av natriumhydroksyd. Ved behandlingen bør alkalitilsetningen være ca. 4 % basert på ovnstørr vekt av fibermateriale, og tilstrekkelig vann kan fjernes eller tilsettes for fremstilling av en vandig masse som har en konsentrasjon, på fra .5 % til ca. 50 vektprosent basert på totalvekten av opptrevlet masse og vann. Alkalibehandlingen bør fortsette i minst ca. 1/2 time ved en temperatur på fra 50°C

til ca. 75°C, og en temperatur på 65°c er foretrukket. ■ Etter alkalibehandlingen underkastes det alkalibehandlede materiale en annen vasking med vann under i alt vesentlig samme forhold som den første vasking med vann, for fjerning av ekstrahert materiale og gjenværende kjemikalier.

Den annen klordioksydbehandling kan utføres i et konvensjonelt behandlingstårn slik som beskrevet for den første klordioksydbehandling, og den ønskede konsentrasjon av materiale i tårnet er i alt vesentlig den samme for den annen klordioksydbehandling som for den første. Enten gassformig klordioksyd eller en vandig, ca. 1 vektprosent, løsning kan tilføres til det annet behandlingstrinn. I dette trinn er pH i begynnelsen fra 4,0 til 8,0 og ved avslutningen ca. 2,0; klordioksydbehandlingen fortsetter inntil i alt vesentlig alt klordioksyd som er tilsatt til behandlingstrinnet er oppbrukt. Temperaturene for den annen klordioksydbehandling justeres til 40°C til 60°C for å holde kontakttidene til et minimum på fra 30 minutter til ca. 4 timer for å konsumere tilsatt klordioksyd. Etter den annen klordioksydbehandling underkastes det behandlede materiale en tredje vasking med vann ved i alt vesentlig de samme betingelser som den første og den annen vasking med vann. Etter den tredje vasking med vann utføres en annen alkaliekstraksjon, fulgt av en vasking med vann under i alt vesentlig de samme betingelser som ved den første alkalibehandling og vask. Det vaskede materiale i dette trinn i fremgangsmåten kan siles, om ønskes, for fjerning av flis fra fibermaterialer som kan være igjen, og disse flisene vrakes eller returneres til det første klordioksydbehandlingstrinn.

Det behandlede materiale, som kan være silt eller ikke, underkastes en tredje klordioksydbehandling under de samme betingelser av konsentrasjon og klordioksydkonsentrasjon som det første og annet klordioksydbehandlingstrinn i ca. 2 til 6 timer, avhengig av ønsket lyshet for det fremstilte produkt. Temperaturen i dette tredje klordioksydbehandlingstrinn er fra 40°C til 80°C, og etter den tredje klordioksydbehandling underkastes det behandlede materiale en femte og siste vasking med vann under de samme betingelser som de foregående vaskinger med vann.

Den totale konsentrasjon av klordioksyd som benyttes ved flertrinnsprosessen, enten det er to eller tre klordioksydtrinn, er avhengig av utbyttet av det oppnådde produkt fra forbehandlingstrinnet og den ønskede lyshet for det resulterende produkt fra det siste behandlingstrinn. Vanligvis er det totale klordioksydforbruk ved flere trinn, uavhengig av antall trinn som benyttes, fra 1,0 til 15,0 vektprosent basert på total tørrvekt av fiberaktig materiale som tilsettes til forbehandlingstrinnet. Det har vist seg at den totale konsentrasjon av klordioksyd som benyttes må være fra 4 til 13 vektprosent basert på totalvekten av tørt fibermateriale som tilsettes til forbehandlingstrinnet.

Mengden av klordioksyd som tilsettes til hvert klordioksydtrinn er avhengig av antall klordioksydtrinn som benyttes og av utbyttet ved forbehandlingen. For en gitt totalmengde av klordioksyd som benyttes, har det vist seg at ca. to ganger mengden som benyttes i siste trinn bør tilsettes til det klordioksydtrinn som går forut for det siste og to ganger mengden som benyttes i det foregående trinn tilsettes til det nest foregående osv. F.eks. i en fremgangsmåte med tre klordioksydtrinn, betyr dette at ca. 4/7 av det totale klordioksyd vil bli tilsatt til det. første trinn, ca..2/7 av det totale klordioksyd vil bli tilsatt til det annet trinn og ca. 1/7 til det tredje trinn.

Som tidligere angitt foretas den foretrukne kjemiske forbehandling ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse med nøytralsulfit. Blant tilgjengelige nøytralsulfitforbehand-linger er forbehandling med nøytralsulfit med natrium som base foretrukket. En standard nøytralsulfitbehandling omfatter som kjent koking av fibaraktig, vegetabilsk materiale i 10 til 15 minutter, -ved 1-77°C ved en konsentrasjon på ca. 10 % na.triumsul-fit og ca. 3 % natriumkarbonat, idet tilsetningen er basart på vadvekten. Selv om danne standard nøytralsulfitbehandling har fordeler, er det ved 'fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse foretrukket å benytte en spesiell nøytralsulfitforbahand-ling.. Denne forbehandling omfatter fremstilling av an vandig løsning av et.vegetabilsk fibermateriale, hvor flisen er fremstilt som tidligere beskrevet, ved en konsentrasjon på fra 5

til 30 % natriumsulfit og fra 3 til 25 % natriumkarbonat slik at forholdet mellom natriumsulfit og natriumkarbonat er ca. 1,2 eller mer. Spesielt foretrukne konsentrasjoner er fra 7 til 20 % natriumsulfit og fra 5 til ca. 18 % natriumkarbonat, idet alle prosentangivelser er basert på tørrvekten av det vegetabilske materiale. Et spesielt

foretrukket forhold mellom natriumsulfit og natriumkarbonat er fra 1,2 til 1,5. Det angitte forhold mellom tid og temperatur tar

sikte på å gi en egnet impregnering av væsken inn i flisen før man når en temperatur på ca. 1"+9°C. Dette forhold er avhengig av ved-typen og flis-typen og dessuten den tidligere behandling av flisen. Når en kjemisk forbehandling utføres.i overensstemmelse med det

som er angitt ovenfor, får man høyere sluttutbytter og produkter av bedre kvalitet sammenlignet med andre mekaniske og kjemiske forbehandlinger.

I det følgende er alle undersøkelser på papiret og papir-produktene utført ved en gramvekt på 60 g/m 2 dersom intet annet er angitt.

Massen som fremstilles ved oppfinnelse er kjemisk uten sidestykke ved at den har en høyere polymerisasjonsgrad, et høyere hemicelluloseinnhold, et høyere karboksylinnhold og et lavere karbonylinnhold enn konvensjonell masse fremstilt fra samme vedslag. På grunn av det høye totalutbytte sammenlignet med konvensjonell bleket kraftmasse, inneholder dan mer hemicellulose. Samtidig er imidlertid gjennomsnittet av viskositetspolymerisasjons-gradan av massen høyere enn ved konvensjonell bleket kraftmasse. Konklusjonen er at fremgangsmåten.ifølge foreliggende oppfinnelse nedbygger vedcellulose.mindre enn konvensjonelle metoder når man går fra ved til renset.masse. Karboksylinnholdet av massen som er fremstilt etter foreliggende oppfinnelse er minst to ganger høyere enn karboksylinnholdet av konvensjonelt blekede masser og har et karboksyltall (TAPPI Standard T 237su-63) som er større ann 6, fortrinnsvis større enn ca. 9, og særlig høyere enn ca. 12, og så høyt som f.eks. 20 og enda høyere. Samtidig er karbonylinnholdet bare halvparten til en tredjedel av karbonylinnholdet av konvensjonelt bleket masse fra samme vedslag.

Det er kjent at lyshetsstabiliteten av en masse står i et

visst forhold til karbonylinnholdet. i massen. Jo høyere.karbonylinnholdet er, jo høyere er lyshetstapet ved aldring. Da produktet ifølge foreliggende oppfinnelse har et meget lavt karbonylinnhold, er det ganske stabilt og mister lite lyshet ved aldring. Ved

sammenligning resulterer masser med høyt karbonylinnhold som ikke er fremstilt etter foreliggende oppfinnelse i en temmelig dårlig lyshetsstabilitet.

De mekaniske egenskaper av massen som fremstilles ved oppfinnelse som skyldes dens enestående kjemiske egenskaper er enkel raffinering, fiberslitestyrke og evnen til å danne fiber-fiber-bindinger i tørre ark. Massen ifølge foreliggende oppfinnelse for-bruker bare 1/3 til 1/4 av energiforbruket som er nødvendig for å male en konvensjonelt bleket kraftmasse fra den samme vedblanding .til samme freenessnivå. Malehastigheten av massen ifølge foreliggende oppfinnelse er 4,2 ganger større enn hastigheten til den tilsvarende blekede kraftmasse når den er fremstilt fra løvtre-blandinger fra nordstatene og 3 ganger større ved å nytte nåletre-blandinger fra sydstatene. Siden nødvendig maletid for å male en masse er direkte proporsjonal med energiforbruket for å male massen, gir massen ifølge foreliggende oppfinnelse vesentlige besparelser ved raffineringen for å nå et gitt freenessnivå. Hastigheten ved mekanisk raffinering (ml. Canadian St pr. minutt ved maling utført etter TAPPI Standard T 200ts-66) kan være større enn 15, fortrinnsvis større enn 20, og særlig foretrukket større enn 25, og kan gå opp til f.eks. 50 og enda høyere. Når det fremstilles papir av massen ifølge foreliggende oppfinnelse på en papirmaskin, får man hurtigere avvanning, øket evne til å holde tilbake fibere, øket våtstyrke og øket tørkehastighet i sammenligning med konvensjonelle masser som er fremstilt fra samme vedslag.

Arkstrimler av masse ifølge foreliggende oppfinnelse har overlegen slitestyrke og rivestyrke sammenlignet med konvensjonell bleket kraftmasse fra samme vedblanding. Dette er overraskende sidan masse med høyere slitestyrke vanligvis har lavere rivestyrke. At massen både har en overlegen slitestyrke og overlegen rivestyrke visar en annan enestående fysisk egenskap av massen ifølge foreliggende oppfinnelse; den har også overlegen individuell fiberslitestyrke.

Egenskapene av disse masser vadrører direkte papirene som fremstilles fra dem. Maskinfremstilt papir fra masse ifølge foreliggende oppfinnelse gir høy slitestyrke, rivestyrke, sprengstyrke, falsetall, utrivningsstyrke og spaltningsstyrke. Fett-tettheten (TAPPI Standard T 454ts-66) av papiret ifølge foreliggende oppfinnelse kan være høyere enn ca. 500 sekunder, fortrinnsvis høyere enn ca. 1000 sekunder, og kan gå opp til f.eks. 1800 sekunder og enda høyere; slitestyrken (TAPPi Standard T 404ts-66) for papir fra løvvedmasse kan være større enn ca. 80%, fortrinnsvis større enn ca. 100%, og fortrinnsvis større enn ca. 120% og kan gå opp til f.eks. 200% og høyere, og for papir fra nåletremasse kan den være større enn ca. 120%, fortrinnsvis større enn ca. 140%, og særlig større enn ca. 160% og kan gå opp til f.eks. 250% og enda høyere; sprengstyrke (TAPPI Standard T 403 ts-63) for papir fra løvved-masse kan være større enn ca. 140%, fortrinnsvis over 190%, og opp til 250% eller høyere. For papir fra nålevedmasse kan sprengstyrken være større enn 160%, fortrinnsvis over 230%, og opp til 300% eller høyere. Rivestyrke (TAPPI Standard T 414ts-65) for papir fra løvvedmasse kan være større enn 160%, fortrinnsvis over 300%, og opp til 400% eller mer, og for papir fra nålevedmasse kan den være større enn 320%, fortrinnsvis over ziono/ 4.-1 JCrø falsetall, TAPPI Standard T 423 su-68), 420%, og opp til 600% eller mer. Falsetall/y:or papir fra løvved-masse kan være større enn 500, fortrinnsvis over 1500, og opp til 3000 eller høyere, og for papir fra nåleved kan falsetallet være større enn 1000, fortrinnsvis større enn 4000 og opp til 6000 eller høyere.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

For å vise fordelene ved å nytte flere klordioksyd-alkalibehandlingstrinn ved delignifiseringen sammenlignet med et enkelt klordioksydtrinn, ble utført forsøk med finmalt mel av nåletrær fra sydstatene, som deretter ble omsatt med vandige klor-dioksydløsninger ved en opprinnelig pH på 4 og ved 70°C med en reaksjonstid på 1 time, og dette førte til fullstendig forbruk av klordioksyd.

Etter reaksjons-ekstraksjons-serien ble totalutbyttet og lignininnholdet (Klason) bestemt for hvert forsøk. Karbonhydrat-innholdet ble beregnet ved differanse. To faktorer ble bestemt:

Optimale forhold oppnås med en høy verdi av E, idet man holder verdien av R så nær 1 som mulig. En bleket kraftmasse av nåletre ville til sammenligning ha en R-verdi på ca. 0,55.

Tabellen nedenfor viser resultatene av disse forsøk for et enkelt klordioksydtrinn, et enkelt trinn fulgt av en alkalibehandling og en tretrinns serie. Det vil sees at ved å benytte et alkalibehandlingstrinn (tilfelle 2) fordobles virkningen uten å redusere retensjonen eller selektivitetsfaktoren i særlig grad. Siden produktene fra alkalibehandlingstrinnet er meget mørke, er det nødvendig med et klordioksydtrinn til slutt for å gi et bleket produkt. Den høye E og relativt høye R opprettholdes gjennom det annet klordioksydtrinn, og dette viser flertrinnsforsøkets over-legenhet.

Med serien klordioksyd-alkalibehandling-klordioksyd som vist ovenfor, har det resulterende produkt ikke så høy lyshet som det ar mulig å oppnå. Når et fiberaktig materiale som er oppnådd fra mekanisk eller kjamisk-mekanisk forbehandling av ved (i mot-setning til det fine tremsiet som angitt ovenfor) behandles i en tretrinnsserie, inneholder den resulterenda masse noe flis og fiberbunter. Ved å nytte mer klordioksyd i hvar av de to trinnene og også ved å nytte noe sterkere alkalibehandling forbedres resultatene. Imidlertid fører dette til en økning i klordioksydforbruket og en reduksjon i R. Den foretrukne metode for å pro-dusere en bleket masse med et ubetydelig innhold av flis utføres derfor ved å utvide serien til fem trinn med vekselvis klordioksyd-alkalibehandling (med mellomliggende vasking). Flere trinn gir alkalien ytterligere leilighet til å bløtgjøre og dispergere fiberbunter, og også å fjerne ytterligere alkaliløselige ligninmaterialer og derved redusere det totale klordioksydforbruk.

Eksempel II

For å vise den foretrukne fordeling av klordioksyd mellom trinnene, ble løvtreflis kjemisk forbehandlet med nøytralsulfit med natrium som base til ca. 85% utbytte, og etterfulgt av mekanisk raffinering i en 8" laboratorie skiveraffinør og til slutt godt vasket.

Representative eksempler på det resulterende forbehandlede materiale ble underkastet forskjellige behandlinger med klordioksyd og alkali. De følgende betingelser ble holdt konstant ved disse forsøk: Første klordioksydtrinn: 10% konsentrasjon; reaksjonen fikk

løpe helt ut;

Første alkalibehandlingstrinn: 4% natriumhydroksyd basert på

massen; 12% konsentrasjon; 65 C behandling i 1 time;

Annet klordioksydtrinn: 10% konsistens; 65°C omsetning til

klordioksyd var oppbrukt;

Annet alkalitrinn: Samme betingelser som i første

alkalitrinn;

Tredje klordioksydtrinn: Samme betingelser som i annet klordioksydtrinn.

Det ble vasket med vann i alle trinn. Først undersøkte man fordelingen mellom de første to klordioksydtrinn med fem kombinasjoner av klordioksyd i disse trinn ved å holde den totale mengde konstant på 5%, basert på forbehandlet materiale, idet man eliminerer det siste (tredje) klordioksydtrinn og bestemmer utbytte og lignin.

Resultatene er vist i det følgende:

Det fremgår av tabellen at man oppnår maksimal delignifi-sering ved minst halvparten av tilsatt klordioksyd i første trinn. Et maksimalt utbytte er antatt med ca. to ganger så meget klordioksyd i første trinn som i annet.

Forsøkene ble gjentatt ved å nytte en femtrinnsserie (klordioksyd-alkalibehandling-klordioksyd-alkalibehandling-klordioksyd), idet man benytter en fast tilsetning av 4% klordioksyd i første trinn og 5% fordelt mellom annet og tredje klordioksydtrinn som vist i det følgende. I alle forsøkene er tilsatt klordioksyd basert på forbehandlet utgangsmateriale.

Lignintallene i tabellen viser igjen at optimal behandling krever at mer enn halvparten av de 5% klordioksyd skal tilføres i annet klordioksydtrinn; det er ingen betydelig forandring i ligninfritt utbytte mellom forsøkene 4 og 5.

Fra disse to sammenligningene fremgår det at dersom man ønsker å gjøre forbruket av klordioksyd så lite som mulig og utbytte av ligninfritt (bleket) så høyt som mulig, bør tilsetningen av total klor fordeles mellom trinnene med ca. 4/7 i trinn 1, 2/7 i trinn 2 og 1/7 i trinn 3.

Eksempel III

For å vise fordelene ved å benytte natriumhydroksyd i stedet for natriumkarbonat eller ammoniumhydroksyd i ålkali-behandlingstrinnene, ble følgende sammenligning gjort, og disse viser at natriumhydroksyd ar mer effektiv ved å ekstrahere lignin enn natriumkarbonat eller ammoniumhydroksyd. På samme tid er natriumhydroksyd minst så effektiv som de to andre når det gjelder å beholde karbohydratinnholdet i massen.

De to første forsøkene nedenfor viser en sammenligning mellom natriumhydroksyd og natriumkarbonat. Blandet løvtreflis fra sydstatene blir kjemisk forbehandlet med en nøytralsulfit-behandling og mekanisk behandlet i en laboratorie-skiveraffinør til et resulterende forbehandlingsutbytte på 84%. Etter vasking med vann ble det forbehandlede materiale behandlet mad 5,5% klordioksyd (vedbasis), alkalibehandlingen ble utført ved 10% konsentrasjon og 65°C, og virkningen av de forskjellige ekstraksjons-betingelser ble bestemt ved måling av utbytte og lignininnhold på vasket masse. Alkalibehandlingsbetingelsene og de eksperimentelle resultater var som følger:

Dat fremgår at lik alkalibehandlingstid resulterer i meget lavere ekstraksjon av lignin med karbonat enn med hydroksyd. Hydroksydet fjerner ikke mer karbohydrat enn karbonatet gjør. En økning i behandlingstiden med karbonat øker ligninekstraksjonen, men gir ikke tilsvarende resultater som med hydroksyd. Lenger karbonatbehandling resulterer i øket ekstraksjon av karbohydrat og dette er uønsket.

Lignende forsøk ble utført ved å anvende ammoniumhydroksyd og natriumhydroksyd. Utgangsmaterialet var en 73% nøytralsulfit løvtreblanding som var forbehandlet i en skiveraffinør og med et foregående 4% klordioksydbehandlingstrinn. Behandlingsbetingelsene og resultatene er vist nedenfor.

Av resultatene fremgår at ammoniumhydroksydbehandlingen, selv ved et høyere kjemikalienivå, er mindre effektiv til å fjerne lignin. Ammoniumhydroksyd gir heller ingen fordeler når det gjelder å beholde karbohydratene.

Eksempel IV

For å vise de foretrukne betingelser av temperatur og tilsatt alkali som skal benyttes i alkalibehandlingstrinnene i klordioksyd-alkalibehandlingsserien, ble en forbehandlet ved som fremstilt i eksempel X delignifisert ved å nytte følgende firetrinns-serie:

Det ble vasket med vann etter hvert av trinnene. De resulterende massene ble analysert på utbytte, G.E. lyshet (TAPPI Standard T 217 m-48), og silrejekter (mengde tilbake på en 0,006" vibrerende laboratorieplansil). Resultatene av to ekstraksjons-temperaturer (20 og 6 5°C) og en tilsatt alkalimengde fra 1 til 6%

(massebasis) er vist på figur 4 (utbytte), figur 5 (lyshet) og figur 6 (rejekter).

Figurene 4 og 5 viser at utbyttetapene og lyshet er relativt lite påvirket av temperaturen. Mens utbyttetapet imidlertid er omtrent proporsjonalt med tilsatt alkali, er det liten fordel for lysheten og rejektmengdene å nytte mer enn 4% natriumhydroksyd ved 12% konsentrasjon. For derfor å beholde utbyttet og oppnå maksimal lyshet og minimale rejektmengder, anvendes ca., 4% tilsatt alkali og 12% konsentrasjon. Figur 6 viser at en høyere temperatur (65°C) er fordelaktig for å redusere rejektmengdene. Siden dette ikke har noen uheldig innvirkning på utbyttet, er foretrukne temperaturbetingelser ved glkalibehandlingen over værelsestemperatur i området av 65 C.

Eksempel V

For å vise foretrukket utbytteområde av forbehandling med nøytralsulfit med natrium som base, ble utført en serie forbehandlinger med nøytralsulfit med natrium som base. I alle for-søkene tillot man en tilstrekkelig (og konstant mellom forsøkene) væskeimpregnering av løvtreflis fra sydstatene før forbehandlings-temperaturen ble hevet til den maksimale temperatur på 168°C. Etter kjemisk forbehandling ble løvtrematerialet raffinert i en 8" laboratorieskiveraffinør og deretter vasket godt. Det ble deretter fremstilt masse som ble bleket til 80 G.E. lyshet (TAPPI Standard T 217 m-48) ved den foretrukne femtrinns klordioksyd-alkalibehandlingsserie, idet det benyttes totalmengder av klordioksyd som tilsvarer nivået av forbehandlingsutbyttet og som er vist i eksempel IX. Forbehandlingsutbyttet ligger i området fra 61% til 86%.

Utbyttetall, styrketall av standard laboratorieark og noen tall på polymerisasjonsgraden (D.P.) av den resulterende blekede masse er angitt i den følgende tabell.

Tabellen viser at det er en tendens mot økende (alle) styrkeegenskaper når forbehandlingsutbyttet økes. Det er også tydelig at denne økning vanligvis er mer fremtredende i utbytte-området fra 61 til 70%, og deretter beholdes et nesten konstant høyt styrkenivå når utbyttet økes ytterligere.

Denne tendens kan utledes fra tallene for polymerisasjonsgraden (DP). Når bleket utbytte øker (under ellers konstante betingelser), inneholder massen mindre lav-DP hemicellulose og (forholdsvis) mer høy-DP cellulose. Dersom det derfor ikke fant sted noen uønsket kjemisk nedbygning, ville man vente en konstant økning i DP når forbehandlingsutbyttet øker. I virkeligheten finner det motsatte sted, og viser at den kjemiske forbehandling (særlig ved forbehandlingsutbytter i området under 7 0%) har en kjemisk nedbrytende virkning på tilbakeholdte karbohydrater.

Både av forsøksresultatene på målinger av masse DP og molekyllengder, er det klart at maksimale massestyrker favoriseres ved høyere kjemiske forbehandlingsutbytter. Denne virkning er dessuten mer utpreget ved den lave siden av forbehandlingsutbytte-skalaen, og foreslår at foretrukne betingelser vil omfatte forbehandlingsutbytter over ca. 64%.

Det er fastlagt en øvre grense for forbehandlingsutbytte ved å se på sammenhengen forbehandlingsutbytte-endelig bleket utbytte-klordioksydforbruk. Figur 8 viser forholdet mellom forbehandlet utbytte og klordioksydforbruket, idet 100% forbehandlingsutbytte tilsvarer ingen kjemisk behandling. I virkeligheten følges nøytralsulfitlinjen inntil man oppnår et forbehandlingsutbytte på 95%; ved dette punkt øker forbruket hurtig fra denne linje og passerer gjennom punktet for ingen kjemisk forbehandling. Ved forbehandlingsutbytter på over 95% forbrukes således en uforholds-messig stor mengde klordioksyd. Dette er selvfølgelig meget uønsket.

Figur 7 viser en parallell oppførsel for blekede utbytter. Ved forbehandlingsutbytter over ca. 9 5%, avtar i virkeligheten det blekede utbytte til det punkt som tilsvarer bare mekanisk forbehandling. Siden det er ønskelig med maksimalt utbytte, er danne reduksjon uønsket.

En ytterligere grunn til å holde forbehandlingsutbyttat under 95% ser man i eksempel IX, hvor det er vist at 100% forbehandlingsutbytte gir dårlig papirstyrke sammenlignet med papir i områder under 9 5% forbehandlingsutbytte.

Eksempel VI

For å vise foretrukne betingelser for nøytralsulfitbe-handling med natrium som base, er det i det følgende vist at egnet impregnering av flisene med forbehandlingsvæske før oppvarming er nødvendig for å gi maksimal styrke av laboratoriearkene og redusere innholdet av fiberbunter og flis. Det er også vist at egnet forhold av forbehandlingskjemikalier er nødvendig for å gi maksimal styrke og lett massefremstilling og bleking i den på-følgende klordioksyd-alkalibehandlingsserie.

Det ble utført forsøk ved å anvende to ytterligheter av væskeimpregnering før den kjemiske forbehandling, og med forskjellige forhold mellom natriumsulfit og natriumkarbonat i forbehandlings-væsken. I alle forsøkene ble tilsatt tilstrekkelig forbehandlingskjemikalier slik at den endelige væske pH var over 7. Dersom man lar den falle under denne verdi får man en svak masse. Rå-

materialet var en løvtreflisblanding fra sydstatene. Etter kjemisk forbehandling, ble de fremstilte materialer raffinert under kon-

stante betingelser i en 8" laboratorie-skiveraffinør, og deretter vasket godt med vann, og deretter behandlet i en femtrinns klordioksyd-alkalibehandlingsserie for massefremstilling og bleket til 80 G.E. lyshet (TAPPI Standard T 217 m-48). Den totale klordioksyd for å oppnå denne lyshet ble bestemt og det ble utført analyser på laboratorieark av bleket masse.

De kritiske eksperimentelle betingelser og de angitte resultater er vist i det følgende. Forsøk 1 og 2 som er utført ved samme forbehandlingsutbytte viser virkningene av variasjoner i tilsatte kjemikalier. Mens forbruket av kjemikalier (klordioksyd) er konstant, får man en betydelig økning i styrken av laboratoriearkene når forholdet sulfit/karbonat reduseres fra ca. 5 til noe over 1.

Forsøkene 3 og 4 viser virkningen av en ytterligere reduksjon i dette baseforholdet fra 1,2 til 1,0. Man får en betydelig reduksjon i styrketallene av laboratoriearkene sammen med en stor økning (ca. 25% basert på det normale kjemikalieforbruk) i klordioksydforbruket. Mens det således er optimale forhold ved et sulfit/karbonatforhold på noe over 1, er det kritisk at dette forhold ikke får lov til å gå under ca. 1,2, på grunn av de uheldige virkninger med hensyn til både fysiske egenskaper og kjemikalieforbruk.

Forsøkene 1, 3 og 5 viser betydningen av egnet væskeimpregnering ved forbehandling av flisen. Siden det kjemiske forholdet i forsøk 5 ligger mellom de i forsøk 1 og 3, skyldes den observerte, markerte reduksjon i fysiske egenskaper av laboratoriearkene util-strekkelig flisimpregnering. Optimale impregneringsbetingelser er avhengig av typen (vedslagene) og flisdimensjonene av råmaterialet. Tilstrekkelig forbehandlingskjemikalie må tilsettes for å holde pH-verdien ved 7 eller over i løpet av forbehandlingen.

Forholdet mellom tilsatt natriumsulfit og natriumkarbonat bør holdes i nærheten av ca. 1,5 for å få høyest massestyrke. Høyere verdier resulterer i reduserte styrketall; verdier under ca. 1,2 gir svakere masse og øket kjemikalieforbruk (klordioksyd).

Passende penetrering av forbehandlingsvæske inn i råmaterialet må oppnås, hvis ikke vil styrkeegenskapene lide og flisinnholdet / vil øke. Optimale betingelser er avhengig av råmaterialstrukturen og partikkeldimensjonene.

Eksempel VII

For å vise i hvilken utstrekning klor kan erstatte klordioksyd i foreliggende massefremstilling-blekeserie, og på grunn av de potensielle økonomiske fordeler, ble det undersøkt hvor ønskelig det kunne være å erstatte andre selektive delignifiseringsmidler i stedet for minst en del av denne klordioksyd.

Vanligvis får man ved ekvivalent tilsetning av bleke-kjemik&lier en høyere bleket lyshet ved å nytte blandinger enn ved å nytte enten klor eller klordioksyd alene når man bleker kraftmasse. Siden imidlertid utgangsmaterialet med en blekbar kraftmasse er meget forskjellig fra nøytralsulfitforbehandlede materialer i dette tilfelle, og siden en ønsket virkning med klor eller klor-dioksydtilsetninger til konvensjonell kraftmasse stort sett er for å bleke (lignininnholdet i massen ved starten kanskje 2%), mens klordioksyd i foreliggende tilfelle er benyttet for å fjerne en stor mengde lignin som er kjemisk forskjellig fra den før nevnte (lignininnhold i forbehandlet masse ca. 15%) men også for å bleke, er tidligere kjente resultater ikke direkte overførbare på foreliggende oppfinnelse.

Siden noen systemer for fremstilling av klordioksyd resulterer i samtidig fremstilling av klor, og siden effektiv utnyttelse, av denne klor er vesentlig for god økonomi ved fremstillingen av klordioksyd, ble det utført forsøk for å undersøke muligheten for å erstatte klor med klordioksyd i visse punkter i massefremstillings-prosessen. Løvtreflis fra sydstatene som var forbehandlet med nøytralsulfit med natrium som base ble mekanisk raffinert i en laboratorie-skiveraffinør og vasket godt med vann før massefrem-stillings-blekeserien. I et annet forsøk ble all klor erstattet med klordioksyd. Kjemikalietilsetning og resultatene i form av pentosaninnhold i massen, lyshet, silrejekter (mengde tilbake på

en vibrerende laboratorie plansil med o,2 mm slisser) og lyshet av laboratoriearkene fremgår av det følgende:

Det fremgår av den meget lave lyshet, lave pentosaninnhold, lave DP og høye silrejekter at klor ikke totalt kan erstatte klordioksyd.

Deretter ble utført en serie hvor hele eller halve den normalt tilsatte klordioksyd i første trinn (ekvivalent oksydasjonsbasis) ble erstattet med klor. Råmaterialet var også denne gang løvtreflis fra sydstatene som var forbehandlet med nøytralsulfit, mekanisk raffinert i en 8" laboratorie-skiveraffinør; forbehandlingsutbyttet var 85%. Forsøksbetingelsene og lysheten og styrketallene av de fremstilte laboratorieark fra den resulterende massen er vist i det følgende:

Fra resultatene trakk man den konklusjon at det ikke var noen synergistisk effekt av klor-klordioksydblandinger, slik som det har vært angitt for slike blandinger når man bleker kraftmasser; lysheten senkes noe ved 50% klorsubstitusjon (oksyderende ekvivalent-basis), og influeres betydelig i negativ retning ved å nytte bare klor i første trinn i massefremstillingen; benytter man bare klor i første trinn resulterer dette i ikke blekbare, ikke defibrerbare flis eller fiberbunter; og styrkeegenskapene påvirkes ikke i noen særlig grad ved å erstatte bare halvparten, men reduseres meget betydelig når det bare benyttes klor i første trinn.

Mens det å benytte klor i et hvilket som helst forhold ifølge foreliggende oppfinnelse ikke byr på noen fordeler i rela-sjon til massekvaliteten, kan visse mengder klor benyttes i det første klordioksydtrinnet uten skadelige virkninger. En øvre grense for benyttelsen av klor er ca. 25 til 30% av den totalt nødvendige klordioksyd på ekvivalent oksydasjonsbasis; dette maksimum tilsvarer et vektforhold på ca. 50% klor og 50% klordioksyd.

Eksempel VIII

For å vise fordelene ved å nytte nøytralsulfitforbehandling med natrium som base (natriumsulfit og natriumkarbonat) fremfor nøytralsulfit med enten salpetersyre eller ammoniakk som base, ble disse tre kombinasjoner undersøkt.

De tre kjemisk-mekaniske forbehandlingene ble oppnådd ved

å nytte de betingelser som er vist i det følgende og ved å nytte løvtreflis fra sydstatene som råmateriale. I alle forsøkene ble forbehandlingen etterfulgt av raffinering i en 8" laboratorie-skiveraf f inør, godt vasket, og ved å benytte .serien: klordioksyd-alkalibehandling-klordioksyd-alkalibehandling-klordioksydbehandling. Forsøksbetingelsene og resultatene fremgår av det følgende:

Det fremgår at forbehandlingen med salpetersyre resulterer både i lavere bleket utbytte og lavere styrke av laboratoriearket, og dette indikerer for stor nedbygning av karbohydratene ved denne forbehandling. Natriumsulfit med natrium som base gir en sterkere masse enn forbehandling med ammoniakk som base. Med forbehandling med ammoniakk som base er det også vanskeligere å delignifisere og bleke, og massen inneholder noe mere flis og fiberbunter.

Det fremgår av denne sammenligning at ingen av nøytralsulfit-basene gir en bedre forbehandling enn salpetersyre. Natriumbase er også overlegen fremfor nøytralsulfit med ammonium som base, når man ikke tar andre faktorer i betraktning. Ammoniumbasen gir en meget akseptabel bleket masse med høyt utbytte, og hvor slike faktorer som forurensninger er av stor betydning er ammoniumbasen meget attraktiv.

Eksempel IX

For å vise fordelene ved å nytte forbehandling med nøytral-sulfit fremfor en høyutbytte kraftforbehandling eller en mekanisk forbehandling, ble følgende forsøk utført.

Råmaterialene var en blanding av løvtreflis fra sydstatene (ca. 1/3 ek, 1/3 gul poppel og 1/3 gummitrær). Ved de kjemiske forbehandlingene (kraft og nøytralsulfit) tillot man tilstrekkelig tid for væskeimpragnering før oppvarming til maksimal temperatur. Det kjemisk forbehandlede materiale (og løvtraflisen etter fordampingen i tilfelle av bare mekanisk forbehandling) ble deretter raffinert i en 8" laboratorie skiveraffinør for å gi et utgangsmateriale for den senere behandling. Forbehandlingen ble analysert på følgende måte:

Selektiviteten av forskjellige kjemiske x--behandlings-utbytter ble bestemt på følgende måte:

Tabellen ovenfor viser at ved en høyutbytte massefrem-stillingsmetode gir nøytralsulfitforbehandlingen den største selektiviteten og derfor den største potensielle mulighet ved det endelige blekede eller halvblekede masseutbytte. Ettersom forbehandlingsutbyttet nærmer seg det som man normalt oppnår ved masse-fremstillingsdelen av en masseblekningsserie, nærmer selektivitetene seg hverandre.

Ved massefremstilling og blekning av dette forbehandlede materiale til 80 G.E. lyshet (TAPPI Standard T217 m-48) ved å anvende en klordioksyd-alkalibehandling-klordioksyd-alkalibehandling-klordioksydbehandlingsserie, oppnår man selektivitetene som er vist i det følgende:

Det viser seg igjen at ved de høyere blekeutbyttene (over 55%), er en forbehandling med nøytralsulfit mer selektiv enn med kraft.

Siden klordioksydserien selv er ganske selektiv, kan an-vendelsen av bare en mekanisk forbehandling etterfulgt av en klor-dioksydserie forventes å gi en meget høy selektivitetsverdi. Imidlertid viser tallene at en høyutbytte nøytralsulfit forbehandling etterfulgt av klordioksydserien er mer selektiv enn tilfellet uten forbehandling.

Disse resultatene er vist grafisk i figur 7. For et hvilket som helst gitt forbehandlingsutbytte, gir nøytralsulfitbehandlingen et betydelig høyere bleket sluttutbytte, og dette indikerer dens økede selektivitet. Tilfellet med mekanisk forbehandling (vist som 100% forbehandlingsutbytte), ligger langt under de ekstrapolerte kjemiske f or jsahandlin<g>stilf ellene, og dette indikerer den relativt lave grad av selektivitet som er oppnådd.

Den relativt lave selektivitet av kraftforbehandlingen an-tyder at mer lignin er tilbake ved et gitt forbehandlingsutbytte og derfor trenger mere massebehandlingskjemikalier (klordioksyd).

Tabellen nedenfor viser at dette er tilfelle, nøytralsulfitfor-behandlingen gir således et høyere bleket utbytte og lavere klordioksydforbruk enn kraftforbehandlingen gir; det er mulig med klordioksydbesparelser på opptil 24% ved høyere forbehandlingsutbytter .

Disse resultatene og også det relativt høye forbruk av klordioksyd ved mekanisk forbehandling er vist grafisk i figur 8.

Av disse sammenligningene er det klart at nøytralsulfit-behandling med natrium som base gir høyere bleket utbytte og lavere kjemikaliekostnader (klordioksyd) enn kraft. Ren mekanisk forbehandling gir også høyere klordioksydforbruk og lavere utbytte enn ekstrapolerte nøytralsulfittall. Sett på bakgrunn av utbytte og kjemikalieøkonomi, er nøytralsulfit foretrukket fremfor disse to alternativer.

Tabellen nedenfor.viser standard styrkeegenskaper av nøytral-sulf it, kraft og mekanisk forbehandlet masse, idet hver behandling benytter den femtrinns klordioksyd-alkalibehandlingsserien:

Det viser seg at kraftforbehandlingen resulterer i lavere slit og riv enn nøytralsulfitforbehandlingen, og at mekanisk forbehandling også er underlegen i styrke.

Totalt sett kan man konkludere med at nøytralsulfitforbe-handling med natrium som base er foretrukket fremfor høyutbytte kraft eller mekanisk forbehandling, siden det resulterer i høyere bleket sluttutbytte, lavere klordioksydforbruk og høyere styrke på massearkene.

Eksempel X

For å vise det enestående ved massefremstillingsserien natrium nøytralsulfit forbehandling - klordioksyd sammenlignet med konvensjonell blekning av nøytralsulfitmasser, ble styrkeegenskapene av papir fremstilt fra løvtreflis fra Sydstatene etter fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse sammenlignet med egenskapene av en bleket masse fremstilt ved et konvensjonelt nøytralsulfit massefremstillingstrinn etterfulgt av en konvensjonell blekeserie bestående av klorbehandling - alkalibehandling - hypokloritblekning, og det siste tilfelle er typisk for nåværende blekning av nøytral-sulf itmasse. De forskjellene som ble oppnådd fremgår av følgende tabell:

Fra tabellen fremgår det at foreliggende oppfinnelse frem-stiller en masse med meget høyt utbytte, og gir samtidig et papir av meget- høy fysisk styrke. Forskjellen i falsetall er særlig be-merkelsesverdig, siden falsetallet er den viktigste fysiske papir-egenskap for papir til bøker og trykksaker.

Eksempel XI

For å vise overlegenheten av behandlingen med natriumnøytral-sulfit - klordioksyd fremfor konvensjonelt blekede kraftmasser,

ble forsøkene nedenfor utført. Tidligere forsøk har vist overlegenheten av fremgangsmåteproduktet fra natriumnøytralsulfit-klordioksyd-fremgangsmåten i forhold til konvensjonelt bleket nøytralsulfit og også i forhold til masser som er underkastet serien forbehandling-klordioksyd hvor forbehandlingen er en av de følgende: mekanisk, nøytralsulfit med ammonium som base, høyutbytte kraft og salpetersyre .

Idet man benyttet et konstant råmateriale som besto av blandet løvtreflis fra Sydstatene ble fremstilt masseprøver ved å nytte to fremgangsmåter: serien med natriumnøytralsulfitforbehandling - klordioksyd ifølge foreliggende oppfinnelse og en konvensjonelt fremstilt og bleket kraftmasse. Disse massene ble raffinert til 300° kanadisk standard freeness (TAPPI Standard T227 m-58) og det ble fremstilt papir på en liten 30 cm papirmaskin, slik at resultatene kunne være mer sammenlignbare med egenskapene av maskinfremstilt papir. De fysiske egenskaper og overflateglattheten av disse to papirer ble sammenlignet i følgende tabell:

Det fremgår således at papir fremstilt etter nøytralsulfit-klordioksydfremgangsmåten er meget overlegent i fysiske egenskaper som spreng, riv, slit, strekk og M.I.T.-falsetall. "Wax pick"-testen viste at den nye massen var meget overlegen i indre bindings-styrke, en egenskap av stor betydning for papirer som skal trykkes. Glatthetsmålingene viste at den nye massen hadde en høyere glatthet, og dette er fordelaktig for trykkpapirer og for en rekke andre anvendelser.

Overlegenheten av den nye massen både i slitstyrke og rivstyrke av laboratoriearket viser at den nye fremgangsmåten gir en masse av meget overlegen fiberstyrke; dersom bindingene alene var involvert ville en høy slitstyrke resultere i en lav rivstyrke og vice versa. For å vise overlegenheten i fiberstyrke, ble det ut-ført "zero-span"-slitstyrkeforsøk på laboratorieark fremstilt fra to masser. Resultatene er vist nedenfor:

Siden denne analyse som utføres på standard ark av konstant basisvekt, gir et direkte middel til å sammenligne fiberstyrker, kan man trekke den konklusjon at det ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er fremstilt en meget enestående fiber som har en styrke pr. enhets fibermasse som er over 60% større enn ved en konvensjonelt fremstilt fiber.

Eksempel XII

For å vise at massen, i tillegg til de overlegne egenskapene av massen ifølge foreliggende oppfinnelse når man frem-stiller laboratorieark eller papir på papirmaskin, viser bestemte enestående egenskaper som har sammenheng med behandlingen før eller etter fremstillingen av papirarket, f.eks. lett raffinering, øket avvanning ved arkdannelsen, evne til å holde tilbake fyllstoff meget effektivt, overlegen våtstyrke på papirmaskinen og at papiret tørker lettere, ble følgende sammenligning utført.

Hvor lett massen lar seg raffinere fremgår av tallene i

tabellen under og også av figur 9. Det ble utført en sammenligning av massene ved raffinering etter en standard TAPPI maleforsøk. Nøytralsulfit-klordioksyd-masser er sammenlignet med konvensjonelt bleket kraft, i et tilfelle med masse fremstilt fra løvtreflis fra Sydstatene og i det annet tilfelle ved å nytte løvtreflis fra Nordstatene. Stigningen av kurvene i figur 9 viser at den relative malehastighet, ny masse mot kraft, er 3,0 for masser fra ved fra Sydstatene og 4,2 for masser fra ved fra Nordstatene. Siden nød-vendig tid for å male en masse under disse standardbetingelser er direkte proporsjonal med energiforbruket for å raffinere til en gitt grad, viser det seg at nødvendig kraftforbruk for raffinering for den nye massen er bare 1/3 eller 1/4 av det som er nødvendig for kraftmasse.

Når man fremstilte papir på den lille papirmaskinen, ble

det observert at ved en konstant freeness på 300° kanadisk standard,

var det bare nødvendig med halvparten så stort vakuum til avvannings-området for papirmaskinwiren for å avvanne fritt vann fra nøytral-sulf it-klordioksydmassen enn det som var nødvendig med den til-

svarende blekede kraftmassen ( når i begge tilfelle avvanningen var tvunget til å finne sted over en konstant strekning av papirmaskinwiren). Dette illustrerer mulighetene for å øke maskinhastighetene med den nye massen.

Ved de samme papirmaskinforsøkene ble tilsatt fyllstoff til massen og retensjonen av dette fyllstoffet ble målt i løpet av arkformingen. Disse resultater, som er vist i det følgende,

illustrerer den meget markante overlegne retensjon som den nye massen har sammenlignet med konvensjonelt bleket kraft. I virkeligheten er denne virkningen enda mer dramatisk enn de foreliggende retensjonsprosenter synes å angi, siden 50% mer fyllstoff ble .il-

satt i forsøket med den nye massen. Det er kjent at % retensjon minsker når den tilsatte mengde av fyllstoff øker under ellers konstante betingelser.

Når det våte arket løftes fra papirmaskinwiren og går til den første pressen, er det fare for at arket kan briste når det er i en våt og svak tilstand. Denne tendensen til brudd er avhengig av våtstyrken' av arket. Ved forsøkene på den lille papirmaskinen og når maskinen løp under identiske betingelser, ble det observert at kraftarket hadde en tendens til hyppige brudd, mens det nye massearket ble fremstilt uten vanskeligheter. Mens disse resultater ikke er kvantitative, viser de den overlegne våtstyrken til den nye massen.

Ved de samme forsøkene på papirmaskinen og når maskinen gikk med en konstant hastighet, ble det observert at bare en halvparten så stor temperaturforskjell var nødvendig i tørkepartiet for å tørke det nye massearket i forhold til kraftmassen. Det nye massearket hadde med andre ord dobbelt så stor tørkehastighet som konvensjonell kraft.

Lett raffinering, kombinert med hurtigere avvanning, høyere våtstyrke og at massen er lett å tørke, indikerer den nye massens evne til å øke papirproduksjonen i sammenligning med konvensjonell masse. Den betydelig økede fyllstoffretensjon fører også til betydelig forbedret økonomi, og særlig når det gjelder ark som har et høyt innhold av fyllstoff.

Eksempel XIII

For å vise det kjemisk særpregede ved massen, ble det utført sammenligninger av polymerisasjonsgraden og hemicelluloseinnholdet av forskjellige masser fra samme vedblanding som angitt i den følgende tabell:

Karboksylinnholdet av masse som er behandlet med nøytral-sulf it-klordioksydserien er minst to ganger så høyt som karboksylinnholdet av konvensjonelt blekede masser. Samtidig er karbonylinnholdet bare halvparten til en tredjedel så stort som karbonylinnholdet av konvensjonelt bleket masse fra samme vedslag. For-tehandlingsdelen med nøytralsulfit i behandlingsserien er nødvendig for å holde karbonylinnholdet lavt, som man ser ved sammenligning av tallene for masser med og uten nøytralsulfitbehandling.

Eksempel XIV

For å vise virkningen av massens kjemiske egenskaper på lyshetsstabiliteten og ionevekslerkapasiteten ble sammenlignet to masser fra klordioksydserien med konvensjonelt bleket kraft som vist i tabellen nedenfor. I forsøkene var råmaterialene en blanding av Sydstatsløvved. Det viste seg at massene kan oppstilles i følgende orden: nøytralsulfit > mekanisk forbehandling > klordioksyd > konvensjonell kraft etter lyshetsstabilitet, og kraft er dårligst selv om den har et midlere karbonylinnhold (høy prosent tilbakegang eller høy postfargetall indikerer lav lyshetsstabilitet).

Karbonylinnholdet av klordioksydmassen er så høyt at den kan oppføre seg som et ionevekslermateriale. Dersom denne massen behandles med en saltløsning, vil den resulterende massen oppta metallatomer. Dette resulterer i høyere askeinnhold og mange særpregede kjemiske egenskaper. Lyshet og opasitet og også lyshetsstabilitet er sterkt påvirket av naturen av kationene som er bundet til massen. Tabellen viser virkningen av spormengder av sink, natrium, aluminium og kaliumioner på massens optiske egenskaper. Det viser seg at det skjer betydelige forandringer som ikke finner sted når konvensjonell kraftmasse behandles på lignende måte.

Eksempel XV

For å vise holdbarheten av masser som er behandlet med nøytralsulfit-klordioksyd, ble utført falsetallsmålinger på fire kationbehandlede nøytralsulfit-klordioksydmasser etter null, an, to, tre og sju dagers aldring ved 105°C. Resultatene ble sammenlignet med typisk papir for bøker og med et spesielt alkali-behandlet papir fremstilt fra nåletre.

Det viste seg at laboratorieark fremstilt fra nøytralsulfit-klordioksydmasse som hadde vært behandlet med enten natrium, bly eller ingen kationer var meget holdbare. Laboratorieark som var fremstilt fra masse ifølge foreliggende oppfinnelse og behandlet med alurj var mindre holdbare, skjønt de var mere holdbare enn typiske papir for bøker som var behandlet med harpiks og alum.

Den benyttede masse var fremstilt fra sydstatsløvtre. Vedblandingen ble gitt et nøytralsulfitkok og raffinert i en høy-trykksraffinør til 85,5% utbytte. Massen ble deretter vasket og bleket i en femtrinns klordioksyd-ekstraksjonsbehandlingsserie. Alle klordioksydtrinnen ble utført med gassformig klordioksyd. Massen ble tumlet i en 12 liters polyetylenreaktor i løpet av reaksjonsperioden. Totalt ble det forbrukt 8,1% klordioksyd (vedbasis). Alle klordioksydtrinnene ble utført ved værelsestemperatur uten tilsetning av buffer.

Den behandlede massen ble malt i 11 minutter til 300 ml kanadisk standard freeness (TAPPI Standard T227 m-58) i en valley-hollender. Tre kation behandlede serier av laboratorieark ble fremstilt og en serie ble fremstilt bare med destillert vann. De . behandlede laboratorieark ble fremstilt ved å tilsette 1,2 g av saltet eller den aktuelle basen til en slurry som inneholder 12 g masse (ovnstørr basis). Tilstrekkelig slurry ble deretter tilsatt til laboratoriearkformeren (ved å nytte destillert vann) for å fremstille et standard 1,2 g laboratorieark. De valgte kationer var natrium i form av natriumhydroksyd, bly i form av blyacetat, aluminium i form av aluminiumsulfat og kontrollen ble utført med destillert vann.

To og to av laboratoriearkene fra hver av de fire gruppene ble aldret ved 10 5°C for null dager, en dag, to dager, tre dager og sju dager. Hvert laboratorieark ble deretter skåret opp i fire striper og analysert på brudd i en Schopper falsetallmåler. Alle strimlene ble selvfølgelig kondisjonert i forsøkslaboratoriet før analysen. De oppnådde tall er angitt i tabellen under og i figur 10.

Figur 11 viser forholdet mellom M.I.T. og Schopper falsetall basert på tallene av masse ifølge foreliggende oppfinnelse

som er analysert ifølge begge metoder.

Det fremgår av figur 12 at typisk papir for bøker som er blitt behandlet med alum ødelegges meget hurtig. Nøytralsulfit-klordioksydmasser som er blitt utbyttet med aluminiumsioner fra alum ødelegges mindre hurtig. Nøytralsulfit-klordioksydmasse som er blitt utbyttet med natrium er meget motstandsdyktig overfor falsetallstap. Den siste kurven viser oppførselen av en spesiell langfibret nålevedsmasse som er behandlet med alkali for å utvikle en meget høy grad av stabilitet. Nøytralsulfit-klordioksydmassen med natriumbehandling (eller ingen behandling) er nesten så holdbar som den spesielle massen. Selv med alumbehandling er nøytral-sulf it-klordioksydmassen meget mer holdbar enn moderne papir for bøker.

I figur 13 sammenlignes de samme massene med hensyn på deres falsetallsholdbarhet på basis av år ved standard betingelser. Den halve levetiden (tiden i år for å redusere falsetallet til halvparten av sin orginale verdi) av nøytralsulfit-klordioksydmasser er meget høy sammenlignet med konvensjonelt bokpapir. Den halve levetiden av nøytralsulfit-klordioksydmasse som er behandlet med alum er ca. 18 år. Det typiske moderne papir for bøker har en halv levetid på ca. 6 år.

Av dette kan man trekke den konklusjon at nøytralsulfit-klordioksydmasse ifølge foreliggende oppfinnelse uten spesiell behandling eller med bly eller natriumbehandling er meget holdbart. Aluminiumbehandlet nøytralsulfit-klordioksydmasse er mindre holdbar enn bly, natrium eller ikke behandlede masser, men er mer holdbare enn typiske alunbehandlede papirer for bøker.

Eksempel XVI

En nøytralsulfit forbehandling med natrium som base ble utført som angitt i det følgende. Løvtreflis fra Sydstatene (ca. 1/3 ek, 1/3 gul poppel og 1/3 gummitrær) ved ca. 50% fuktig-het ble oppvarmet ved et forhold mellom væske og tørr ved på 3 : 1 i en løsning som inneholder 10% natriumkarbonat og 12% natrium-sulf it, begge basert på tørrvekten av behandlet ved. Følgende tid-temperatursyklus ble anvendt ved å nytte en laboratoriekoker med tvungen væskesirkulasjon og indirekte oppvarming:

30 minutter fra omgivelsestemperaturen til 134°C

60 minutter ved 134°C,

30 minutter fra 134°C til 168°C,

55 minutter ved 16 8°C.

Utbyttet av forbehandlet vedflis var 80,5% basert på tørr utgangs-ved. Den bløtgjorte flisen, som enda var mettet med forbehandlings-lut ved en pH på 9,5, ble deretter raffinert på forskjellige måter ved å nytte en liten laboratorieraffinør (eksempel 1), trykk-raffinør (eksemplene 2-5) og en konvensjonell skiveraffinør (eksemplene 6-7). Raffineringsbetingelsene som ble benyttet er angitt i den følgende tabell:

Resymé av raffineringsbetingelsene

Massene som var raffinert i to raffinører av industriell størrelse i eksempel 2 til 7 ble deretter karakterisert ved en standard klassifisering (TAPPI Method T233 su-64). Disse tall er vist i den følgende tabell: Klassifisering av raffinert forbehandlet løvved fraksjoner) enn trykkraffinøren ved ca. 1/3 av kraftforbruket (eksempel 2 og 3). 2. Når kraftforbruket ved konvensjonelle raffinerer økes til det vanlige nivå som benyttes ved industriell raffinering av masser som er behandlet med nøytralsulfit med natrium som base (eksempel 7), får man den høyeste finstoffproduk-sjon. 3. Øket temperatur i trykkraffinøren (sammenlign forsøk 4 og 5 med forsøk 2 og 3) gir mindre grovt og mindre fint materiale. Disse raffinerte forbehandlede løvtreprøvene ble behandlet med en klordioksyd-alkalibehandlingsserie. Det ble holdt konstante betingelser med hensyn til kjemisk tilsetning, konsentrasjon, reaksjonstemperaturer og reaksjonstider. De fremstilte blekede masser hadde en lyshet på ca. 85 G.E. (TAPPI Method T217 m-48), og et bleket totalutbytte på 62%. De blekede massene ble raffinert i en laboratorie Valley hollender (TAPPI Method T200 ts-66), og det ble fremstilt standard laboratorieark fra disse massene som ble analysert. Styrkeverdiene er sammenlignet ved to freeness nivåer (freeness etter TAPPI Method T227 m-58) i tabell III. Det er ikke vist noen verdier for 450 i freeness i eksempel 7, idet den uraffinerte, blekede masse hadde en freeness på 345 ml.

Sammenligning av styrkeegenskapene til bleket masse

Sammenligner man massene som er raffinert i en konvensjonell, kommersiell skiveraffinør (eksemplene 6 og 7) og i laboratorie-raffinør (eksempel 1) så fremgår det ved å sammenligne slitestyrker og sprengstyrker mellom eksemplene 1 og 6 at den sistnevnte masse ikke undergår noen betydelig fiberødeleggelse. Ettersom kraftforbruket økes til et typisk industrielt nivå (eksempel 7), viser den lave startfreeness og meget lave slitestyrke og sprengstyrke at man har fått en meget betydelig fiberødeleggelse ved over-raffinering. Kraftig raffinering produserer mye finstoff, og dette gir et freeness-fall uten en samtidig økning i styrken. Bruken av konvensjonelle raffinører ved konvensjonelle nivåer i kraftforbruk bør derfor unngås.

En sammenligning av fire trykkraffinerte masser (eksemplene 2-5) viser at mildere betingelser (eksemplene 2 og 3) foretrekkes fremfor en høyere temperatur (eksemplene 4 og 5). Svak raffinering (eksemplene 2 og 3) produserer en masse som er overlegen overfor en svak raffinering i en konvensjonell skiveraffinør (eksemplene 1 og 6).

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en masse ut fra et ligninholdig cellulose-vegetabilsk materiale med god strekkstyrke uten reduksjon i rivstyrken, karakterisert ved en kombinasjon av følgende trekk: (A) en mild forbehandling som inkluderer (1) en alkalisk koking fulgt av en (2) mekanisk behandling, idet kokingen (1) utføres med nøytralt sulfit, etter sulfatmetoden eller med natriumhydroksyd, og hvor den milde forbehandling avsluttes når utbyttet av forhåndsbehandlet materiale på tørrvektbasis er 64-95 vekt%, basert på det innsatte materiale, og hvor den mekaniske behandling er en maling med en kraftanvendelse på 0,5-5 hestekraftdager pr. 907,2 kg tørt vegetabilsk materiale, og (£>) behandling av det intermediære materiale fra (A) for lignin-oksydasjon og fjerning med klordioksyd i en serie av to til tre klordioksydoksydasjonstrinn hvor det totale klordioksyd som anvendes, er fra 4 til 13 %, regnet på tørr vekt av det tørre vegetabilske materiale, og hvor klordi-oksydet kan inneholde en liten mengde klor, på ekvivalent oksydasjonsmiddelbasis som generelt dannes når klordioksyd fremstilles, og hvor mengden av klordioksyd er mindre i hvert påfølgende oksydasjonstrinn, idet hver klordioksydok-sydas jon etterfølges av en vannvasking, og en kaustisk ekstraksjon ved 50 til 75°C, fulgt av en vannvasking.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den mekaniske behandling i trinn (A) (2) utfø-res ved et trykk over atmosfæretrykk og ved en temperatur på fra 100°C til 170°C.