NO147115B - Fremgangsmaate og apparat for fremstilling av masse av et lignocellulosemateriale - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår fremstilling av forbedrede høyutbytte-masser av typen halvkjemisk, kjemimekanisk, termomekanisk og mekanisk masse og en anordning for fremstilling av slike masser.

Ved hjelp av kjente metoder er det mulig fra skandinavisk nåle-

ved å fremstille sterk kjemimekanisk masse med et masseutbytte på ca. 85%. Den på denne måte erholdte masse har imidlertid vist seg å være meget vanskelig å bleke. Dessuten er massens fibre meget motstandskraftige overfor maling, og det er derfor vanskelig ved papirfremstillingen å forbedre styrkeegenskapene ved maling. Det fremstilte papir får dessuten en ru overflate og blir derved mindre egnet for- anvendelse som skrive- og trykk-

papir-. Dessuten får et slikt papir lav matthet, dvs. en høy gjennomsiktighet. Hvis ved hjelp av den kjente metode masseutbyttet økes til lik eller over 90%, fås en masse som fra flere synspunkter er mer egnet for papirfremstilling og som også er forholdsvis lett å bleke. På grunn av det forhøyede masseut-

bytte forringes imidlertid styrken i en slik grad at massen blir uegnet for fremstilling av skrive- og trykkpapir hvis det ikke innblandes et sterkere materiale. Ved fremstilling av høyut-byttemasser fra løvved fås ved et masseutbytte som er lik eller større enn 90%, en lettbleket, men ytterst svak masse. Ved masse-utbytter som er lik eller mindre enn 85%, fås en sterk masse fra løvved, og denne masse er dessuten mindre vanskelig å male.

Dessuten er en slik masse lett å bleke med ligninbevarende blekemidler, som f.eks. hydrogenperoxyd. Det er også kjent å blande masser av den ovennevnte type hvor utgangsmaterialet derfor ut-gjøres av løvved hhv. barved. Dette medfører imidlertid den ulempe at de to masser må fremstilles ved hjelp av forskjellige metoder, og derefter må massen blandes før papirblandingen, og denne metode blir derfor forholdsvis uøkonomisk. For å for-

bedre produktet er det også blitt fremstilt høyutbyttemasser av

blandinger av løvved og barved. Det har da imidlertid vist seg vanskelig å oppnå tilstrekkelig gode egenskaper hva gjelder styrke og overflatejevnhet. De nedenfor angitte forsøk 1-3 viser de ovennevte problemer.

Forsøk 1

Koking til ulike utbytter med samme vedsort (langfibret).

Granflis med en lengde av ca. 30 mm, en bredde av ca. 15 mm og en tykkelse av ca. 3 mm ble vasket og vanndampbehandlet (baset) ved atmosfæretrykk i 10 minutter. Flisen ble derefter presset i en laboratoriepresse og fikk derefter ekspandere i en kokevæske bestående av NaOH i en mengde av 50 g/l (beregnet som Na20) og SC>2 i en mengde av 65 g/l. Oppløsningens pH var 6,0. Ved denne impregnering absorberte flisen 1000 ml oppløsning pr. 1000 g absolutt tørr flis. Den impregnerte flis ble satt til en koker og oppvarmet med mettet vanndamp til 170°C. Overtrykket i kokeren var 825 kPa (8,4 kp/cm 2). En prøve (A) ble kokt i 5 minutter ved 170°C, mens en annen prøve (B) ble kokt i 25 minutter ved 170°C.

De angitte koketider kunne betraktes som like lange som den samlede koketid da oppvarmingen til den høyeste koketemperatur tok under 1 minutt. Prøvene A og B ble defibrert hver for seg i en skiveraffinør under kokertrykk under samtidig tilsetning av fortynningsvann.' Den defibrerte masse ble blåst over i en hydrosyklon for separering av vanndampen fra massesuspensjonen. Innholdet av tørr masse i den erholdte massesuspensjon utgjorde ca. 30%, mens temperaturen var 87°C. Den defibrerte masse ble raffinert i en annen skiveraffinør. For dette formål ble fortynningsvann tilsatt i en slik mengde av raffineringen ble utført ved kons. ca. 23%. Den raffinerte masse ble silt og avvannet til en massekonsentrasjon på ca. 35% før den ble bleket med 3% hydrogenperoxyd og 0,8% natriumdithionitt. Prøvene ble malt 1000 omdreininger i en laboratoriemølle og formet til laboratorieark før under-søkelsen av papiret. De følgende resultater ble erholdt:

En sammenligning mellom prøven A med et masseutbytte på 91,2% og prøven B med et masseutbytte på 84% viser at prøven A har en høyere malegrad og lyshet enn prøven B, dvs. at massen fremstilt ifølge A er mer lettmalt og lettbleket. Dessuten har prøven A gitt en bedre ugjennomskinnelighet som bestemmes ved måling av lysspredningskoeffisienten og er direkte proporsjonal med denne. Derimot har fremgangsmåten ifølge B gitt en masse med bedre styrke enn massen ifølge prøven A.

Forsøk 2

Koking til ulike utbytter med samme vedsort (kortfibret)

Forsøk 1 ble gjentatt, men med den eneste forskjell at qran-flisen ble byttet ut mot bjerkeflis. De følgende resultater ble erholdt:

Det fremgår av tabellen at løvved behandlet ifølge fremgangsmåten A gir en masse som er lettbleket, men som har en meget lav styrke. Hvis masseutbyttet senkes til 84,2%, som i prøven B, for-bedres styrken betraktelig, mens massen fremdeles er lettbleket og mindre tungmalt enn massen ifølge prøven A.

Forsøk 3

Koking til høyt utbytte av flisblandinger av forskjellige vedsorter (langfibret og kortfibret)

En vedblanding av 50% bjerk og 50% gran med de samme flis-dimensjoner som i forsøk 1, men med den forskjell at flistyk-

kelsen var 2 mm, ble vanndampbaset og impregnert med kokevæske som i forsøk 1. Flisblandingen ble derefter kokt ved 160°C i 20 minutter. Den delvis ligninbefridde flis ble defibrert,

raffinert og bleket som i forsøk 1. Den erholdte masse betegnes herefter som Prøve 3:A. Denne masse ble malt 500 omdreininger

i en laboratoriemølle, hvorefter laboratorieark ble fremstilt fra massen og undersøkt for å fastslå papirets egenskaper. Forsøket ble gjentatt, men med den forandring at granflisen ble byttet ut mot furuflis, og den erholdte masse betegnes som Prøve 3:B. De følgende resultater ble erholdt:

Disse masser er, som det fremgår av tabellen, både lett-blekede og forholdsvis ugjennomskinnelige. Massenes styrke er imidlertid lavere enn for en masse fremstilt bare av barved med et tilsvarende utbytte. Ved fabrikkmessig papirfremstilling blir dessuten papirets overflatejevnhet uaksepterbart lav (fremgår bl.a. av den høye porøsitet). Disse masser gir dessuten et hårdt og sprøtt papir med dårlige strekkegenskaper.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å unngå de ovennevnte ulemper og å fremstille en forbedret høyutbyttemasse på en mer økonomisk måte enn tidligere mulig. Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fremstilling av masse av lignocellulosemateriale med et utbytte på 70-9 3% og med forbedrede kvalitetsegenskaper, hvor i det minste en del av lignocellulosematerialet vaskes, vanndampbases, impregneres med oppslutningskjemikalier og oppsluttes og derefter defibreres og eventuelt underkastes ytterligere maling og eventuelt også bleking, og fremgangsmåten er sær-preget ved at lignocellulosematerialet deles i minst to forskjellige materialstrømmer hvorav en første materialstrøm efter vasking og vanndampbasning oppsluttes til et masseutbytte på 65-92%, fortrinnsvis 78-88%, og en annen materialstrøm vaskes, hvorefter de to materialstrømmer direkte uten mellomliggende vasking blandes og opp-varmes til en temperatur av 363-473 K, fortrinnsvis 373-458 K, i et felles trykkar på en slik måte at en ytterligere delvis ligninfjernelse og mykning av materialblandingen oppnås, hvorefter det erholdte

produkt defibreres mekanisk.

Ifølge en foretrukken utførelsesform vanndampbases også den annen materialstrøm ved en temperatur av 363-383 K i minst 5 minutter. Det er i enkelte tilfeller også gunstig efter vanndampbasningen å impregnere den annen materialstrøm med oppslutningskjemikalier for å oppnå en svak ligninfjernelse fra denne ved den påfølgende behandling i trykkaret.

Den delvise ligninfjernelse i det felles trykkar skal ut-

føres slik at det oppnås et sluttutbytte på 60-88%, helst 73-85%,

for den første materialstrøm og et utbytte på 100-85%, fortrinnsvis 96-90%, for den annen materialstrøm .t Det behøves da i de fleste tilfeller en oppvarmingstid på 1-20 minutter, fortrinnsvis 2-10 minutter. Det er spesielt gunstig før oppslutningen av den første materialstrøm å impregnere denne med oppslutningskjemikalier og å fjerne et overskudd av disse før den påfølgende oppslutning i det felles trykkar. Efter behandlingen i trykkaret defibreres det erholdte produkt mekanisk og underkastes eventuelt ytterligere raffinering og eventuelt også bleking, fortrinnsvis med ligninbevarende blekemidler.

Ved fremstilling av masse ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte anvendes oppdelt lignocellulosemateriale, som f.eks. flis, opphakket halm, sagmugg eller lignende materialer, som ut-gangsmateriale. Det er ifølge oppfinnelsen av vesentlig betydning at råmaterialet foreligger som mindre stykker for at fremgangs-

måten skal kunne gjennomføres. Oppdelingen av lignocellulosematerialet som f.eks. kan foreligge som stokker, kan utføres i en fliskutter som gir flis med en størrelse på 15-30 x 20-40 mm og en tykkelse på 0,5-10 mm. Anvendelse av tynn flis, dvs. flis med en tykkelse på 0,5-5 mm, er spesielt gunstig da dette letter kjemikalienes inntrengning i lignocellulosematerialet.

Ifølge oppfinnelsen vaskes all flis i en eller to flis-

vaskere fbr å f jerre f remmedmaterialer, som f.eks. metalldeler etc.

Ved vaskingen av flisen kan også overskuddsvarme fra masseprosessen og friksjonsvarme fra raffinørene utnyttes. Ved å utføre flisvaskingen ved forhøyet temperatur fås en effektivere vasking og en redusert oppholdstid under den ifølge' oppfinnelsen påfølgende vanndampbehandling. Det oppnås også en ifølge oppfinnelsen ønsket utjevning av de normale fuktighetsvariasjoner i det til-førte flismateriale, og dette medfører en øket jevnhet i den fremstilte masses kvalitet. Den vaskede og forvarmede flis transporteres ifølge oppfinnelsen ved hjelp av båndtransportører eller skruematere til ett eller to kar for vanndampbehandling av flisen ved atmosfæretrykk (basning). Ved den foreliggende fremgangsmåte oppdeles flisen således enten før flisvaskingen, efter flisvaskingen eller efter vanndampbasningen i to strømmer, hvorefter masse fremstilles fra de to flisstrømmer og masseutbyttene holdes forskjellig i de to flisstrømmer. Den ene flisstrøm impreg-

neres alltid med kjemikalier efter vasking og vanndampbasning og kokes, hvorefter den føres til et felles trykkar. Den annen flis-strøm kan direkte efter flisvaskingen eller efter flisvasking og vanndampbasning føres til det felles trykkar. Alternativt kan denne flisstrøm efter flisvasking og vanndampbasning impregneres med kjemikalier før den føres til det felles trykkar. En separat koking av denne flisstrøm finner således ikke sted. I det felles trykkar kan eventuelt en ytterligere fjernelse av lignin fra det tilførte materiale finne sted. I trykkaret behandles materialet med vanndamp ved et overtrykk av 0-981 kPa (0-10 kp/cm <2>), fortrinnsvis 49-785 kPa (0,5-8 kp/cm 2), og ved en temperatur av 363-473 K (90-200°C), fortrinnsvis 373-458 K (100-185°C). Oppvarmingen med vanndamp kan også utføres indirekte til en motsvarende eller lavere temperatur dersom det er ønsket å utøve et slikt trykk mot massen at blåsing kan utføres ved et trykk som er høyere enn vanndampens metningstrykk. Den i de ovennevnte flisstrømmer anvendte flis kan utgjøres av flis av samme eller forskjellige vedsorter eller av blandinger av flis av to eller flere vedsorter. Den foreliggende fremgangsmåte er skjematisk vist i form av et eksempel på Fig. 1, og det nedenstående utførelseseksempel på den foreliggende fremgangsmåte har tilknytning til Fig. 1.

Eksempel 1

Fremstilling av kjemimekanisk masse av to forskjellige vedsorter hvorav den ene delvis befris for lignin

Teknisk bjerkeflis med de tilnærmede dimensjoner 30 x 15 mm og en tykkelse på 5 mm (flispartLA) ble vasket i flisvaskeren 1 og vanndampbaset i basningskaret 2 ved atmosfæretrykk i 10 minutter ved en temperatur av 373 K (100°C). Den båsede flis ble ved hjelp av skruemateren 3 ført til impregneringskammeret 4. Skruemateren var slik konstruert at den komprimerte flisen under transporten og derved fjernet vann fra denne fra et tørrstoffinnhold på ca.

35% til et tørrstoffinnhold på ca. 50%. Efter passasjen gjennom skruemateren fikk flisen ekspandere i impregneringskammeret 4 som inneholdt kokevæske som ble holdt på et konstant nivå og ble til-ført fra kjemiekalietilberedningen 5. Da flisen ekspanderte i impregneringskammeret, sugde den opp kokevæske i en mengde av ca.

1 liter kokevæske pr. kg tørr flis. Kokevæsken var fremstilt av svoveldioxyd i blanding med natriumhydroxyd, idet natriumhydroxyd-mengden (regnet som Na20) var 50 g/liter og svoveldioxydmengden 65 g/liter. Kokevæsken hadde en pH av 6,0. Den impregnerte flis ble derefter overført til kokeren 6 hvori den ble utsatt for vanndampfasekoking ved tilførsel av direkte vanndamp med et overtrykk på 735 kPa (7,5 kp/cm 2) gjennom en ledning 7, og dette førte til en koketemperatur på 443 K (170°C). Oppholdstiden i kokeren 6

var 20 min. Efter oppslutningen av flispartiet A i kokeren 6

ble flisen ført til det felles trykkar 9 ved hjelp av skruemateren 8 som var av samme konstruksjon som skruemateren 3 og som presset ut overskudd av kokevæske og vanndampkondensat. Den anvendte kokevæske kunne anvendes for impregnering av den annen flisstrøm B i impregneringskaret 23 eller for tilberedning av ny kokevæske

i kjemikalietilberedningen 5 eller føres direkte til et anlegg 10 for gjenvinning av kokekjemikalier. Masseutbyttet efter ligninfjernelsen fra flispartiet A i kokeren 6 var 83%. Flispartiet B utgjordes av granflis med de samme dimensjoner som flispartiet A og ble efter å ha passert gjennom flisvaskeren 11, ført direkte til det felles trykkar 9 hvori det ble blandet med flisstrømmen A i like forholdsvise mengder. I trykkaret 9 ble overskuddsvann-damp innført gjennom en ledning 12 fra skruemateren 8 med et overtrykk på 245 kPa (2,5 kp/cm 2), hvorved blandingen av flispartiene A og B ble utsatt for ytterligere en ligninfjernelse i vanndampfase i 3 min ved en temperatur av 398 K (125°C). Masseutbyttet for flispartiet B ble under disse betingelser ca. 95%. Den erholdte vanndampoppvarmede blanding av den delvis for lignin befridde flis A og den ubetydelig for lignin befridde flis B ble ved hjelp av en skruetransportør 13 i trykkarets bunn ført til en defibreringsanordning, skiveraffinøren 14, hvori defibrering ble utført ved et overtrykk av 196 kPa (2 kp/c' m ) og en temperatur av ca.

393 K (120°C), hvorefter den således defibrerte masse ble transportert til en syklon 15 for fraskillelse av vanndamp og hvortil

kjølevann ble tilført gjennom en ledning 16. Fra syklonen ble massen ført til en annen skiveraffinør 17 hvori den ble ytterligere raffinert ved atmosfæretrykk og en temperatur av ca. 358 K (85°C) og en massekonsentrasjon av 25%. Den erholdte masse ble derefter silt under fortynning med vann i en trykksil 18 ved en massekonsentrasjon på 1%. Den silte masse ble derefter behandlet i en hvirvelrenser 19. Rejekt fra trykksilen 18 og hvirvelrenseren<* >19 ble avvannet til en massekonsentrasjon på 20% og raffinert i raffinøren 20. Raffinert rejektmasse ble tilbakeført til trykksilen 18. Den aksepterte masse ble avvannet til en massenkon-sentrasjon på 20% og bleket med hydrogenperoxyd. Det samlede utbytte av den erholdte masse var 87% og lysheten 78% SCAN. Massen hadde slike holdfasthetsegenskaper og optiske egenskaper at den kunne anvendes for fremstilling av skrive- og trykkpapir.

Eksempel 2

Fremstilling av kjemimekanisk masse av flis av flere forskjellige vedsorter

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 ble gjentatt, men med den forandring at flispartiet A utgjordes av en blanding av flis av bjerk, asp og bøk i forholdene 40:40:20 med de samme dimensjoner som i eksempel 1, og at flispartiet B utgjordes av furu-granflis i forholdet 60:40 med de samme dimensjoner som i eksempel 1. Det samlede masseutbytte var 87% og lysheten 77%. Massen var velegnet for fremstilling av skrive- og trykkpapir og kartong.

Eksempel 3

Fremstilling av kjemimekanisk masse av en eneste vedsort

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 ble gjentatt, men med den forandring at flispartiet A og flispartiet B begge utgjordes av granflis med de samme dimensjoner som i eksempel 1. Det samlede masseutbytte var 89% og lysheten efter bleking 76% SCAN. Massen hadde en meget god styrke og gode optiske egenskaper og var velegnet for fremstilling av skrive- og trykkpapir, kartong og mykpapir.

Eksempel 4

Fremstilling av kjemimekanisk masse av et flisparti av

en og samme vedsort som oppdeles i to strømmer som begge delvis befris for lignin

Teknisk bjerkeflis med de samme lengdedimensjoner som i eksempel 1, men med en tykkelse av 3 mm ble behandlet som flis-strømmen A i eksempel 1. Flisstrømmen B utgjordes av bjerkeflis med de samme dimensjoner som flisstrømmen A. Flisstrømmen B ble vasket i flisvaskeren 11 og vanndampbaset i basninqskaret 21

og ble via skruemateren 22 ført til impregnerings-

kammeret 23 hvori den ble impregnert med den samme type kokevæske som i impregneringskammeret 4. Fra impregneringskammeret 23 ble flisstrømmen B ført direkte til trykkaret 9 hvori den ble blandet med flisstrømmen A i forholdet 30:70. Derefter ble direkte vanndamp med et overtrykk på 6 38 kPa (6,5 kp/cm<2>) ført direkte inn i trykkaret 9 gjennom en ledning 24 og med en tilsvarende temperatur av 433 K (160°C). Vanndampfasekokingen fant sted i 15 min. En delvis ligninfjernelse fra hele blandingen fant sted, og utbyttet for flisstrømmen A var ca. 79% og for flisstrømmen B ca. 90%. Den fortsatte behandling ble derefter utført som i eksempel 1. Det samlede masseutbytte var 85% og lysheten 81% SCAN. Den erholdte masse hadde meget gode styrkeegenskaper og optiske egenskaper og var velegnet for fremstilling av skrive- og trykkpapir samt kartong.

Eksempel 5

Fremstilling av kjemimekanisk masse fra to flisstrømmer av forskjellige vedsorter som begge delvis befris for lignin Fremgangsmåten ifølge eksempel 4 ble gjentatt, men med den forandring at flisstrømmen A utgjordes av en blanding av bjerke-og aspeflis i forholdet 5:5, med lengdedimensjonene 50 x 15 mm og tykkelsen 1 mm. Flisstrømmen B utgjordes av granflis med de samme dimensjoner som flisstrømmen A. Det samlede masseutbytte var 84% og lysheten 79% SCAN. Den erholdte masse var velegnet for fremstilling av skrive- og trykkpapir, kartong og mykpapir.

Andre utførelsesformer av de i eksemplene 1-5 beskrevne be-handlingstrinn kan også tillempes ved utførelse av den foreliggende fremgangsmåte. Således kan de basiske kjemikalier i den anvendte kokevæske foruten av natriumhydroxyd utgjøres av natrium-carbonat, ammoniakk eller magnesiumhydroxyd eller lignende for-bindelser. Kokevæsken kan også inneholde bare basiske kjemikalier uten tilstedeværelse av svoveldioxyd som også kan erstattes med oxygengass. En egnet pH for den anvendte kokevæske er 2-13, fortrinnsvis 5-9. Innholdet av kjemikalier i kokevæsken kan selv-følgelig varieres efter ønske. Istedenfor å utføre kokingen i kokeren 6 i vanndampfase kan kokingen utføres i væskefase under anvendelse av en betydelig mindre konsentrert kokevæske enn ved vanndampfasekokingen. Ved væskefasekokingen føres flisen direkte fra basningskaret 2 til kokeren 6 gjennom en ledning 26, og opp-slutningskjemikaliene føres til kokeren 6 fra kjemikalietilberedningen 5 gjennom en ledning 27. Et egnet temperaturområde for kokingen er 373-453 K (100-180°C) ved et overtrykk på 49-127 kPa (0,5-13 kp/cm ). En egnet koketid er 2-240 min. Masseutbyttet

ved ligninfjernelsen fra flispartiet A i kokeren 6 holdes ifølge oppfinnelsen'på 65-92%, fortrinnsvis 78-88%. Det fremgår av eksemplene at flispartiet B efter flisvaskingen føres direkte til det felles trykkar 9 for blanding med flisstrømmen A, men det er også mulig efter basning å tilføre en mindre mengde kokekjemikalier til flispartiet B før det innføres i trykkaret. Oppholdstiden i trykkaret kan med fordel holdes på høyst 20 min. Det anvendes fortrinnsvis en oppholdstid på 2-10 min. I trykkaret 9 opprettholdes med fordel et overtrykk med 49-883 kPa (0,5-9 kp/cm <2>). Den i trykkaret behandlede flis som føres til defibreringsanordningen 14., kan også defibreres ved atmosf æretrykk, og def ibreringsan-ordningen kan også utgjøres av en konmølle eller en skruedefibirer-ingsanordning (såkalt "FROTAPULPER").

Når to defibreringsanordninger anvendes, kan en del av flispartiet fra trykkaret 9 defibreres trykkløst, mens den øvrige flis defibreres under trykk. Hvis defibreringen utføres trykk-løst, må flisen fra trykkaret først passere en syklon 25 for fraskillelse av vanndamp. Den fraskilte vanndamp kan føres til flisvaskeren 1 og/eller 11 eller dens varmeinnhold kan utnyttes i et anlegg for kjemikaliegjenvinning, f.eks. ved inndampningen.

Når flisen defibreres under trykk, kan den efter defibreringen

føres til en syklon 15 for fraskillelse av vanndamp. I syklonen kan om ønskes fortynnings- og kjølevæske tilføres gjennom en ledning 16, og dessuten blekemiddelholdige væsker, f.eks. bleke-avluter. Det er fordelaktig efter defibreringen ytterligere å

bearbeide massen i defibrerings- eller nedmalingstrinn, f.eks. i en skiveraffinør, konmølle eller skruedefibreringsanordning 17,

men også andre nedmalingsverktøy enn de ovennevnte kan anvendes for dette formål. Det er også mulig å defibrere de to flisstrømmer separat, og den påfølgende raffinering kan da også utføres for adskilte strømmer, dvs. den flis som defibreres ved overtrykk kan eftermales for seg, og den flis som defibreres ved atmosfæretrykk kan males for seg. Ifølge en annen utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte blandes de to masser efter defibreringen og efterbearbeides i en felles raffineringsanordning. En fordel med separat nedmaling av de forskjellige massepartier efter defibreringen er at de respektive masser kan nedmales med forskjellig kraft.Ved anvendelse av to defibreringsanordninger efter trykkaret kan også forskjellige defibreringsenergier settes inn. Den malte masse kan inneholde ufullstendig defibrerte små flisbiter, såkalt "stubb". For å skille disse små flisbiter fra massen er det gunstig å sile denne. Derved fås en fraksjon bestående av grov masse og "stubb". Denne fraksjon kalles rejektmasse og avvannes vanligvis til en forholdsvis høy massekonsentrasjon, fortrinnsvis 15-30%, og bearbeides i egnede nedmalingsan-ordninger, hvorved "stubben" defibreres til adskilte fibre. Rejektfibrene føres derefter vanligvis til massestrømmen som går til sileriet. Den ferdigsilte masse kan med fordel avvannes, fortrinnsvis på et filter, og kan derefter blekes eller tørkes direkte. I integrerte cellulosefabrikker føres den blekede eller ublekede masse direkte efter sileriet eller efter en mellomliggende av-vanning til papirfabrikken. Egnede blekemidler for bleking av den erholdte masse er såkalte ligninbevarende blekemidler, som peroxyd og dithionitt. Også andre blekemidler, som borhydric}, pereddiksyre, thioglycolsyre og hydroxylamin, kan anvendes.

En rekke sammenlignende laboratorieforsøk ble utført for

å sammenligne den foreliggende fremgangsmåte med kjente fremgangsmåter. Resultatene av disse forsøk fremgår av de nedenstående utførelseseksempler 6-8.

Eksempel 6

Fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen sammenlignet med forsøk 3

Granflis med en lengde av ca. 30 mm, en bredde av ca. 15 mm og en tykkelse av ca. 2 mm (flisstrøm B) ble vasket, hvorefter den ble vanndampbaset i 10 minutter ved atmosfæretrykk. Flisen ble presset i en laboratoriepresse og fikk derefter ekspandere i en kokevæske med en pH av 6,0 og bestående av NaOH (50 g/l beregnet som Na20) og S02 (65 g/l). Ved denne impregnering absorberte flisen 1000 ml kokeoppløsning pr. 1000 g absolutt tørr flis.

I en parallell strøm (flisstrøm A) ble bjerkeflis med de oven-

for angitte dimensjoner behandlet på nøyaktig samme måte. Ifølge oppfinnelsen ble derefter bjerkeflisen kokt separat i 10 min, hvorefter den ble godt blandet i et trykkar med den impregnerte granflis i forholdet 1:1. Flisblandingen ble vanndampfasekokt ved en temperatur av 433 K (160°C), tilsvarende et overtrykk på

638 kPa (6,5 kp/cm 2) i 10 min. Den samlede koketid for bjerkeandelen var således 10 min (separatkok) + 10 min (samkok) = 20 min. Den oppsluttede flisblanding ble defibrert i en skiveraffinør under kokertrykk og samtidig tilsetning av fortynningsvann. Den defibrerte masse ble blåst til en hydrosyklon for separering av vanndampen fra massesuspensjonen. Innholdet av tørr maase i massesuspensjonen var ca. 30%, mens temperaturen var 360 K (87°C). Den defibrerte masse ble raffinert i en annen skiveraffinør. Fortynningsvann ble derved tilsatt i en slik mengde at raffineringen ble utført ved en massekonsentrasjon på ca. 23%. Den raffinerte masse ble silt og avvannet til en massekonsentrasjon på ca. 35%

før den ble bleket med 3% hydrogenperoxyd og 0,8% natriumdithionitt. Massen ble derefter malt 500 omdreininger i en laboratoriemølle

og formet til laboratorieark før papiret ble undersøkt. Nedenfor er foretatt en sammenligning mellom resultatene ved undersøkelsen av papiret av massen ifølge dette eksempel, dvs. fremstilt ifølge oppfinnelsen, og massen ifølge det tidligere beskrevne forsøk 3

og med betegnelsen Prøve 3:A. Det som skiller massen fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte fra massen 3:A er at ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble bjerkeandelen dels kokt separat i 10 minutter ved en temperatur av 433 K (160°C) og dels sammen med granandelen i 10 minutter ved en temperatur av 433 K (160°C), mens for fremstilling av massen 3:A både bjerke- og granandelen ble kokt sammen i 20 minutter ved en temperatur av 433 K (160°C). De følgende resultater ble erholdt:

Det fremgår av tabellen at ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble det erholdt et sterkere papir enn ved den vanlige fremgangsmåte, under bibeholdelse av de øvrige ønskede egenskaper. Således har det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen erholdte papir en god overflatejevnhet, gode strekkegenskaper og god seighet.

Eksempel 7

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen sammenlignet med Forsøk 3

Dette forsøk ble utført som i eksempel 6,men med den forskjell at furuved ble anvendt istedenfor granved. Dessuten ble et forsøk utført i overensstemmelse med det ovenstående forsøk 3, men mt.! furuved istedenfor granved, hvorved en masse ble erholdt som ble betegnet som Prøve 3:B. Det som skiller massen Prøve 3:B fra massen fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er at i Prøve 3:B er furuflisen og bjerkeflisen blitt blandet allerede fra begynnelsen av og derfor utsatt for en felles koking i 20 minutter ved en temperatur av 433 K (160°C), mens furuflisen hhv. bjerkeflisen ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble behandlet i adskilte strømmer slik at bjerkeandelen ble kokt dels separat i 10 minutter og dels sammen med furuandelen i 10 minutter (hvilket er den eneste koking som furuflisen utsettes for) ved en temperatur av 433 K (160°C). De følgende resultater ble erholdt:

Det fremgår tydelig av de ovenstående resultater at ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble det erholdt en masse som overraskende nok ga et sterkere papir med god overflatejevnhet, god strekkbarhet og god seighet under bibeholdelse av de gode optiske egenskaper. Det er dessuten overraskende at det ved anvendelse av f.eks. en blanding av furuflis og bjerkeflis ble erholdt en betraktelig høyere malegrad ved anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte enn fremgangsmåten ifølge forsøk 3.

Eksempel 8

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen sammenlignet med en blanding av mekanisk og kjemisk masse

Ved fremstilling av papir blandes ofte mekanisk masse med kjemisk masse for fremstilling av treholdig papir, hvorved den kjemiske masse gir papiret dets styrke mens den mekaniske masse mest bidrar til god formasjon (dvs. jevn fordeling av fibrene i papiret) og en høy ugjennomskinnelighet. Ved et forsøk ble en blanding av 35% peroxydbleket mekanisk masse med en lyshet på 80% SCAN og 65% kjemisk masse med en lyshet på 91% SCAN fremstilt, og blandingen ble malt 500 omdreininger i en laboratorie-mølle, hvorefter laboratorieark ble fremstilt. Disse ark ble papirundersøkt, og de erholdte resultater ble sammenlignet med de resultater som ble erholdt med det. ifølge eksempel 6 ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilte papir. De følgende forsøksresultater ble erholdt:

Resultatene viser at papir fremstilt av masse fremstilt ifølge oppfinnelsen, har bedre strekkfasthet enn et vanlig treholdig papir. De eneste egenskaper som blir noe dårligere, er ugjennomskinneligheten og i en viss grad lysheten. Det kan således ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte fremstilles et høykvalitetspapir med egenskaper som er like gode som de egenskaper som erholdes ved blanding av mekaniske og kostbare kjemiske masser og dette ved et samlet masseutbytte som er ca. 24% større.

Grunnen til at det ved den foreliggende fremgangsmåte fås en masse som foruten at den er lettbleket og lettmalt og har gode optiske egenskaper, også har en slik styrke at den uten innblanding av noen forsterkningsmasse (med meget høy styrke) kan anvendes for fremstilling av f .eks. skrive- og trykkpapir, er ikke kjent. En forklaring skulle kunne være at nedmalingen ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir mer effektiv. Grunnen til at nedmalingen blir mer effektiv når flissorter med forskjellig ligninfjernelsesgrad defibreres og raffineres sammen, kan være at den flis hvorfra mindre lignin er blitt fjernet og som samtidig er hårdere, hjelper til med å defibrere den mykere flis hvorfra mer lignin er blitt fjernet. Det er også trolig at den hårdere flis hjelper til med å fibrillere de enkelte fibre. Det kan også tenkes at fibrilleringen inntrer på et tidligere stadium ved defibrerings- og raffineringsprosessen enn når forholdsvis myk flis males adskilt. En annen eller samtidig virkende faktor som bidrar til det gunstige resultat, kan være at den mykere flis hurtigere fyller opp skivemønsteret i skiveraffinøren enn forholdsvis hård flis. Ved en hurtigere innpakning av skivene fås dels en bedre utnyttelse av tilført energi og dels en større bearbeidingssone og lengre oppholdstid når massegodset passerer gjennom nedmalingsinnretningen. En annen mulig faktor eller samvirkende sådan kan være at de forskjellige fibersorter kommer i intim kontakt med hverandre ved defibreringen og derved kan tenkes å utvikle bindingspotensialer mellom fibrene som ikke er mulig å oppnå ved adskilt defibrering og nedmaling.

Den foreliggende fremgangsmåte byr på den viktige fordel at den gir masse i høyt utbytte, og dette er av vesentlig betydning da det er mangel på vedfiber og hver forholdsregel som går ut på

å utvinne en større andel masse fra veden blir av stor betydning. Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte er det blitt mulig

å fremstille en masse mi høyt utbytte som gir et papir med gode styrkeegenskaper, god overflatejevnhet, god strekkbarhet, lav sprøhet og gode optiske egenskaper. Massen er dessuten lettmalt og lettbleket. Dessuten gir den foreliggende fremgangsmåte i enkelte tilfeller et lavere energiforbruk. Da det ved ut-førelsen av den foreliggende fremgangsmåte med fordel kan anvendes forskjellige vedsorter, byr den foreliggende fremgangsmåte også på store muligheter til effektivt å ta vare på det til-gjengelige råmateriale i hugstområder med flere vedsorter og samtidig lavt volum av hver vedsort. Det er en annen fordel at den kokeavlut som erholdes ved utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte, har et høyere tørrstoffinnhold enn kokeavluter erholdt ved de kjente fremgangsmåter, hvorved varmeøkonomien for-bedres. Kokeluten får også et høyere ekstraktinnhold enn ved samkoking, og dette fører til et lavere ekstraktinnhold i den ferdige masse.

Ved tillempning av den foreliggende fremgangsmåte kan dessuten samme utstyr i meget stor utstrekning anvendes, til forskjell fra det tilfelle når masse av forskjellige typer fra forskjellige fabrikker blandes. Som eksempler på dette kan nevnes kjemikalietilberedningen, det felles trykkar og skive-raffinørene. Dessuten anvendes ifølge oppfinnelsen felles sileri, avvanningsapparatur, blekeri og massetørkesystem og det samme kjemikaliegjenvinningssystem.

Oppfinnelsen angår også et egnet apparat for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte. Apparatet som er vist skjematisk på Fig. 2 og 3, omfatter et vertikalt trykkar i hvis øvre del er anordnet et med vertikale transpcrtskruer forsynt impregneringskammer som via en avvannende skruemater står i forbindelse med et basningskar, idet det i trykkarets bunn er anordnet en skrue-transportør for transport av materiale under trykk fra trykk-karets bunn til en defibreringsanordning, og apparatet er sær-preget ved at trykkaret via en avvannende skruemater står i forbindelse med en vertikal koker i viss øvre del er anbragt et med vertikale transportskruer forsynt impregneringskammer hvis bunn står i forbindelse med en avvannende skruemater som på sin side står i forbindelse med et basningskar.

Apparatet ifølge oppfinnelsen fungerer på følgende måte: Efter at veden er blitt hugget til flis og vasket, tilføres

den til apparatet ifølge oppfinnelsen, som vist på Fig. 2, som to materialstrømmer A og B. Flisstrømmen A føres først til et basningskar 28 hvori flisen behandles med vanndamp som tilføres gjennom ledningen 29, hvorefter flisen transporteres videre samtidig som den avvannes ved hjelp av skruemateren 30. Det vann som presses ut av flisen, fjernes gjennom ledningen 31. Flisen innføres ved hjelp av skruemateren 30 i impregneringskammeret 32 hvortil impregneringskjemikalier tilføres gjennom ledningen 33. Flisen føres gjennom impregnerings- eller kokevæsken ved hjelp av to vertikale transportskruer 34. Efter at flisen er blitt transportert gjennom kokevæsken og impregnert med denne, passerer den impregneringskarets overkant 35 og faller ned i kokeren 36. Plasseringen "av impregneringskaret 32 og de to vertikale transportskruer 34 i kokeren 36 fremgår mer detaljert av Fig. 3 som er et tverrsnitt av kokeren 36 tatt langs linjen 3-3. Vanndamp tilføres til kokeren 36 gjennom ledningen 37. Efter at flisen er blitt oppsluttet eller kokt i ønsket grad, transporteres den fra kokeren 36 til det felles trykkar 38 ved hjelp av en skruemater 39. Når den mykgjordte flis passerer gjennom skruemateren 39, presses en stor del av kokeluten ut av flisen. Den utpressede kokeavlut fjernes gjennom ledningen 40. I det felles trykkar 38 blandes flis-strømmen A med flisstrømmen B. Flisstrømmen B passerer før sammenblandingen, i likhet med flisstrømmen A, gjennom et basningskar 41 hvortil vanndamp tilføres gjennom ledningen 42, og transporteres videre ved hjelp av en avvannende skruemater 43 til et impregneringskammer 44. Det vann som presses ut av

flisen, fjernes gjennom ledningen 45. Impregneringskammeret 44 kan inneholde impregneringskjemikalier eller bare vann. Den væske som er nødvendig, tilføres gjennom ledningen 46. Flisen transporteres gjennom impregneringskammeret 44 ved hjelp av to vertikale transportskruer 47 lignende de som er vist på Fig. 3. Derefter passerer flisen over impregneringskammerets 44 overkant 48 og faller ned og blandes med flisstrømmen A i det felles trykk-kar 38. Vanndamp- tilføres til trykkaret 38 gjennom ledningen 49. Efter at blandingen av flisstrømmene A og B er blitt trykk-og varmebehandlet, føres den ved hjelp av en skruetransportør 50 til en defibreringsanordning 51. Derefter kan den erholdte masse føres til en syklon for fraskillelse av vanndamp, hvorefter massen eventuelt raffineres i et annet trinn og derefter siles og blekes. Skruematerne 30 og 43 er ved de ender som står i forbindelse med kokeren 36 hhv. trykkaret 38, forsynt med tetningsanordninger som gjør det umulig for vanndamp å trenge ut gjennom disse. Dette er ikke vist på Fig. 2.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av masse av et lignocellulosemateriale med et utbytte på 70-9 3% og med forbedrede kvalitetsegenskaper, hvor i det minste en del av lignocellulosematerialet vaskes, vanndampbases, impregneres med oppslutningskjemikalier og oppsluttes og derefter defibreres og eventuelt underkastes ytterligere maling og eventuelt også bleking, karakterisert ved at lignocellulosematerialet deles i minst to forskjellige materialstrømmer hvorav en første materialstrøm efter vasking og vanndampbasning oppsluttes til et masseutbytte på 65-92%, fortrinnsvis 78-88%, og en annen materialstrøm vaskes, hvorefter de to material- strømmer direkte uten mellomliggende vasking blandes og opp-varmes til en temperatur av 363-473 K, fortrinnsvis 373-458 K, i et felles trykkar på en slik måte at en ytterligere delvis ligninfjernelse og mykning av materialblandingen oppnås, hvorefter det erholdte produkt defibreres mekanisk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den annen materialstrøm efter vaskingen også vanndampbases ved en temperatur av 36 3-383 K i en tid av minst 5 minutter.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den annen materialstrøm efter vaskingen og vann-dampbasingen også impregneres med oppslutningskjemikaler.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at den delvise ligninfjernelse i det felles trykkar ut-føres slik at det fås et endelig masseutbytte på 60-88%, fortrinnsvis 73-85%, for deri første materialstrøm og et masseutbytte på 100-85%, fortrinnsvis 96-90%,for den annen materialstrøm.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at oppvarmingen i det felles.trykkar utføres i 1-20 minutter, fortrinnsvis 2-10 minutter.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at det som oppslutningskjemikalier anvendes natriumhydroxyd og/eller svoveldioxyd.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at den første materialstrøm før oppslutningen impregneres med oppslutningskjemikalier og at overskudd av oppslutningsvæske fjernes efter oppslutningen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at oppslutningen av den første materialstrøm utføres som vanndampfasekoking.

9. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-8, omfattende et vertikalt trykkar (38) i hvis øvre del er anordnet et med vertikale transportskruer (47) forsynt impregneringskammer (44) som via en avvannende skruemater (43) står i forbindelse med et basningskar (41), idet det i trykkarets (38) bunn er anordnet en skruetransportør (50) for transport av materiale under trykk fra trykkarets (38) bunn til en defibreringsanordning (51), karakterisert ved at trykkaret (38) via en avvannende skruemater (39) står i forbindelse med en vertikal koker (36) i hvis øvre del er anordnet et med vertikale transportskruer (34) forsynt impregneringskammer (32) hvis bunn står i forbindelse med en avvannende skruemater (30) som på sin side står i forbindelse med et basningskar (28).