NO147279B - Fremgangsmaate for fremstilling av mekanisk fluffmasse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av fluffmasse bestående av uvasket, mekanisk masse.

Fluffmasse kalles en masse som er ment for tørr defibrering.

For å lette den tørre defibreringen er vanligvis fluffmassen behandlet, slik at fiberbindingene er svakere enn i normal masse.

Fluffmasse anvendes først og fremst for fremstilling av absorpsjonslegemer i engangsprodukter slik som bleier,

kompresser og lignende, der det er nødvendig med en god evne til absorpsjon og til å gjenholde væske, samtidig som kravene til absorpsjonslegemets styrke, mykhet og bøyelighet er store. Kravene tilgodesees best hvis den i absorpsjons-

legemet gjenværende mengde av ikke-defibrerte stykker fra utgangsmassen er liten og hvis mengden av nedbrutte fibre er liten. Begge disse mål oppfylles i høyere grad hvis fluff. massen har svekkede fiberbindinger sammenlignet med det til-fellet at fluffmassen har sterke fiberbindinger.

Svekking av fiberbindingene i fluffmassen kan oppnås ved spesielle forholdsregler ved massefremstillingen, f.eks.

ved løs pressing på opptaksmaskinen og/eller behandling med bindingshemmende, kjemiske stoffer.

Fluffmasse selges vanligvis i form av rullemasse, men også i

form av baller.

Løs pressing på opptaksmaskinen innebærer at en forholdsvis mindre mengde vann presses ut av massen på mekanisk måte og

som følge av dette må drives ut ved hjelp av varme i opptaks-maskinens tørkedel. Dette innebærer en fordyrelse sammen-

lignet med fremstilling av vanlig papirmasse. Likeledes innebærer tilsetninger av kjemiske stoffer en fordyrelse på

grunn av material- og behandlingsomkostninger. Fluffmasse blir derfor vanligvis 10-25% dyrere enn tilsvarende vanlig masse.

Det er kjent flere fremgangsmåter for tørrdefibrering av fluffmasse. For samtlige gjelder det at defibreringen lettes og den defibrerte masses kvalitet settes høyere når det anvendes fluffmasse med svekkede fiberbindinger, dvs. dyr fluffmasse.

En måte til unnvikelse av vanskelighetene ved tørrdefibrering er å defibrere massen før den ferdigtørkes. De sterke bindingene mellom fibrene oppstår nemlig først når vannet så godt som totalt er drevet ut av massen. Det er foreslått at massen skal defibreres ved et fuktighetsinnhold på 25-60% og deretter tørkes med varmluft på en slik måte at fibrene får minst mulig sjanse til kontakt eller til å bindes til hverandre fra det tidspunkt massens fuktighetsinnhold reduseres til en viss kritisk verdi og frem til massen er tørr.

Det vanligste er at fluffmasse fremstilles ved at vanlig kjemisk masse av barved eller løvved eller blandinger derav presses løst i opptaksmaskinen og deretter tørkes. Det forekommer også, først og fremst for mekanisk masse ment til tørrdefibrering, at massen i delvis defibrert tilstand tørkes med varmluft, såkalt flashtørking. I begge tilfelle kan det dessuten forekomme tilsetning av bindingshemmende kjemiske stoffer for å redusere styrken av fiberbindingene.

Det er i samtlige til nå foreslåtte eller anvendte metoder for fremstilling av fluffmasse uavvikelig at massefibrene har vært utsatt for en betydelig mekanisk kompresjon i den hensikt å drive vannet ut av det våte fibernettverket. Hovedgrunnen er at de hittil anvendte prosesser for masse-fremstilling omfatter behandlingstrinn som skjer ved meget lave massekonsentrasjoner, 2-3% eller lavere. Eksempler på slike behandlingstrinn er siling av massen og vasking av denne, f.eks. etter bleking eller ekstraheringsbehandling. Ved oppkonsentrering av en fortynnet massesuspensjon til en masse av et slikt tørrstoffinnhold at den på rimelig måte kan tørkes med varmluft, skjer det alltid en mekanisk komprimering av det våte fibernettverket.

Riktignok tilvirkes vanlig fluffmasse slik som beskrevet tidligere med løs pressing i opptaksmaskinen. Begrepet løs pressing skal dog sees i relasjon til normal pressing, slik denne anvendes ved fremstilling av vanlig papirmasse, og må

ikke forveksles med fravær av pressing. Ved industriell fremstilling av fluffmasse bør massens tørrstoffinnhold etter pressepartiet og umiddelbart før tørkepartiet være minst 35%. Ved lavere tørrstoffinnhold øker dampbehovet og dermed omkostningene for ferdigtørking av massen kraftig,

og omkostningene når snart et urimelig nivå. Skulle massen fremstilles helt uten pressing ville tørrstoffinnholdet før tørkepartiet snaut være over 15%. Ved vanlig pressing opp-

nås et tørrstoffinnhold på 40% eller høyere etter pressepartiet. Ved flashtørkingsfremgangsmåten for tørking av fluffmasse forekommer det med dagens teknikk tilsvarende kraftige komprimeringer av massen.

Det er nå funnet at mekanisk komprimering fulgt av tørking

gir varige skader på massefibrene, noe som reduserer massens verdi som fluffmasse. Masse som derimot fremstilles under unngåelse av mekanisk komprimering har overlegne fluffmasse-egenskaper. Det er også funnet en teknisk og økonomisk anvendbar fremgangsmåte for fremstilling av den forbedrede masse.

Foreliggende oppfinnelse angår i henhold til dette en fremgangsmåte for fremstilling av fluffmasse bestående av uvasket, mekanisk masse med en væskefordelingsevne på minst 3,5 gram væske pr. gram masse og minutt, en massevekt på minst 18 g/cm og en volumvekt i blokk eller i baller på høyst 0,8 g/cm , og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at ved i form av flis eller lignende defibreres mekanisk og deretter tørkes med varmluft under unngåelse av mekanisk kompresjon i to flashtørketrinn med en mellomliggende sluttdefibrering, hvorved man i det første trinn tørker til et faststoffinn-

hold på 60-85 vekt-% og i det andre trinn ferdigtørker til 80-95 vekt-%, beregnet på tørrtenkt masse.

Ved at fluffmassen ifølge foreliggende oppfinnelse tilvirkes direkte fra tre ved mekanisk defibrering blir den betydelig billigere i fremstilling enn tidligere fluffmasser.

Likeledes blir fremstillingsprosessen betydelig forenklet

og mulighetene for å regulere de variable størrelser ved tilvirkningen betydelig bedre enn ved vanlig koking av massen.

For fremstilling går man ut fra ved i form av flis, stykker eller spon, som defibreres i defibrator eller i en raffinør. Den anvendte ved kan bestå av vanlig barved, gran eller furu', eller løvved som bjørk, asp og lignende, men den beste kvalitet på den ferdige masse har et forhold mellom løvved og barved på 1:1 - 1:10. Bindingene mellom fibre av forskjellige vedslag blir ved valg av egnede sorter svakere enn bindingen mellom fibre av samme slags tre.

Til defibrering kan man anvende en vanlig defibrator, i hvilken massen under dampbehandling ved hjelp av en skrue presses inn mellom roterende oppmalingsskiver. Egnede defibreringstemperaturer ligger mellom 75 og 200°C og de beste verdier for den ferdige masse oppnås ved defibrering mellom 100 og 150°C.

Fra defibratoren blåses massen ut i en syklon og tørkes deretter i en såkalt flashtørker. Etter syklonen har massen et tørrstoffinnhold som er så høyt at massen direkte kan flashtørkes ved et akseptabelt kostnadsnivå uten mellomliggende vannutpressing. Massen forlater defibratoren i ekstremt fluffig tilstand, og denne tilstand opprettholdes under tørkingen ved at fibrene holdes fritt svevende i tørkeluften.

Fremstillingen skjer i to trinn, slik at massen først defibreres og tørkes i et første flashtørketrinn til et tørr-stof f innhold på 60-85 vekt-%, deretter føres gjennom en andre defibrator hvorved det oppnås en ytterligere difibrering og videre en ødeleggelse av eventuelle bindinger mellom de enkelte fibre. ' I et andre flashtørketrinn slutt-tørkes deretter massen til et tørrstoffinnhold på 80-95 vekt-%.

Etter tørkingen har massen en meget høy massevekt og er spesielt egnet for anvendelse i absorpsjonslegemer. Skal omdanningen til absorpsjonsprodukter skje på et annet sted, kan den flashtørkede masse presses til blokker som stables og pakkes i baller. Ny oppfluffing av ballene til en massevekt som ikke er vesentlig lavere enn før pressingen kan skje hvis massballene presses til en volumvekt på høyst 0,8 g/cm 3 ved et tørrstoff på minst 90%.

Som nevnt innledningsvis kan det også gjennomføres en behandling med bindingshemmende kjemiske stoffer. Kjemi-kalietilsetningen kan skje ved besprøytning av flisen før defibratoren og/eller ved tilsetning av kjemikalier direkte i denne. Til slutt kan det også tilsettes bindingshemmende midler i form av en aerosol til flashtørketrinnet eller -trinnene. Det er oppnådd gode resultater med fettsyre-såper, alkyl- eller arylsulfonater osv. En merkbar virkning oppnås allerede ved tilsetninger på en hundrededels prosent eller mindre, beregnet på tørr masse, men vanligvis anvendes mengder på omkring 0,1% og helt opp til 0,5%, beregnet på tørr masse.

I mange tilfelle er det et ønskemål at fluffmassen ikke er altfor mørk. En lysere masse oppnås ved innblanding av mekanisk slipemasse, men massen kan også blekes ved defibrering ved tilsetning av forskjellige blekemidler, f.eks. natrium-sulfitt, hydrogenperoksyd, persulfater osv. Disse stoffer tilsettes hensiktsmessig enten til veden før defibratoren eller i denne.

Defibreringen lettes også hvis miljøet i. defibratoren er alkalisk.

Et absorpsjonslegeme av tørrdefibrert fluffmasse fremstilt ifølge oppfinnelsen har en høyere massevekt enn et absorpsjonslegeme som er fremstilt av tørrdefibrert konvensjonell fluffmasse. Overlegenheten er spesielt fremtredende under absorpsjonslegemenes anvendelse når den har absorberte væske-mengder. Den tørrdefibrerte konvensjonelle fluffmasse bryter sammen når den blir fuktet til en brøkdel av sitt volum i tørr tilstand. Tørrdefibrert fluffmasse som fremstilles ifølge oppfinnelsen bibeholder derimot en større andel av sin opprinnelige masse når den absorberer væske.

Massen i våt tilstand er avgjørende for det væskevolum som en viss mengde tørrdefibrert masse kan absorbere. Fluffmasse som fremstilles ifølge oppfinnelsen har således bedre væskeabsorpsjon enn konvensjonell fluffmasse.

Den her beskrevne fremstillingsprosess for fluffmasse er vesentlig enklere og billigere enn hittil anvendte frem-stillingsprosesser og krever betydelig mindre mengder dyr og komplisert maskinutrustning med tilhørende plassbehov og stell.

Ved at de i vanlige prosesser forekommende vaskinger, silinger, fortynninger til lave konsentrasjoner og gjen-fortykninger ifølge oppfinnelsen unngås, reduseres mengden av avløpsvann betydelig, hvorigjennom man også unngår store investeringer for renseverk samt de derved følgende drifts-kostnader for rensing.

En forbedret fluffmasse kan altså tilvirkes til redusert pris.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere ved et antall utførelseseksempler som viser sammenligningsverdier mellom fluffmasse som fremstilles ifølge oppfinnelsen og vanlig fluffmasse.

Eksempel 1

Ubleket mekanisk masse, såkalt raffinørslip, flashtørkes

til 88,2% tørrstoffinnhold, presses til blokk og pakkes i baller på vanlig måte med en Canadian freeness på 92 og med en lyshet på 58,5% SCAN og behandles på følgende måte:

Prøven innmates i små porsjoner i en laboratoriedesintegrator

av typen "Wennberg". Etter desintegreringen var andelen av udefibrert, definert som massepartikler som ikke passerer.'• ' et nett med 12 masker pr. 2,5 cm, 5%.

Av den desintegrerte masse ble det tilvirket et prøvelegeme '

ved innmatning av massen i en luftstrøm som ble ført inn i en sylindrisk glassbeholder, hvis bunn besto av et finmasket nett. Prøvelegemenes grunnflate var 50 cm <2>og høyden 15 cm.

Glassbeholderen ble veiet for bestemmelse av massevekten.

Massen ble deretter belastet med et presstrykk på 50 g/cm o, hvoretter beholderen ble plassert i et kar, inneholdende vann av romtemperatur til et nivå 2 cm over bunnflaten.

Tiden for fullstendig fukting av prøvelegemet ble bestemt. Deretter ble beholderen løftet opp og det ytre vann ble tør-

ket av, hvoretter beholderen ble veiet på ny for bestemmelse av massens vaskeretensjonsevne.

Resultater:

Den væskefordelende evne, definert som absorpsjon pr. masse-mengde pr. tidsenhet, beregnes til

Eksempel 2

Ubleket mekanisk masse, såkalt termomekanisk masse, ble flashtørket til 89,0% tørrstoffinnhold, presset til blokk og pakket i baller på vanlig måte, med en Canadian freeness på 215 og med en lyshet på 57,4% SCAN, og ble behandlet som i eksempel 1. Prøvelegemer ble fremstilt og undersøkt slik som i eksempel 1.

Resultater:

Eksempel 3

Flis av i det vesentlige svensk gran ble innmatet ved hjelp av en skrue i en raffinør på en slik måte at flisen før raffineringen fikk en forvarming med damp av ca. 135 graders temperatur i 3 minutter. Etter defibrering ble massen blåst direkte fra raffinørhuset til en syklon der dampen ble separert, hvoretter massen ble transportert til en flashtørker for tørking.

Resultatene av 3 forskjellige forsøk ble:

Av den tørkede masse ble det tilvirket prøvelegemer som , ble undersøkt slik som i eksempel 1.

■ Resultat: ...

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av fluffmasse bestående av uvasket, mekanisk masse med en væskefordelingsevne på minst 3,5 gram væske pr. gram masse og minutt, en massevekt pa minst 18 g/cm 3 og en volumvekt i blokk eller i baller på høyst 0,8 g/cm 3, karakterisert ved at ved i form av flis eller lignende defibreres mekanisk og deretter tørkes med varmluft under unngåelse av mekanisk kompresjon i to fla<*>shtørketrinn med en mellomliggende sluttdefibrering, hvorved man i det første trinn tørker til et faststoffinnhold på 60-85 vekt-% og i det andre trinn ferdigtørker til 80-95 vekt-%, beregnet på tørrtenkt masse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at defibreringen skjer ved en temperatur mellom 75 og 200°C, fortrinnsvis mellom 100 og 150°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at veden i form av flis, stykker eller spon, defibreres i en raffinør eller defibrator.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at defibreringen skjer i nærvær av et overflateaktivt, organisk stoff.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at defibreringen skjer ved en pH-verdi over 8.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at defibreringen skjer i nærvær av et hydrogenperoksyd.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et bindingshemmende middel tilføres til flashtørketrinnet i form av en aerosol.