NO150448B - Cellulosemasse med gode absorpsjonsegenskaper og fremgangsmaate ved fremstilling derav - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en cellulosemasse med forbedrede egenskaper for absorpsjonsformål og en fremgangsmåte ved fremstilling av en slik masse med høyt utbytte og ut fra et lignocelluloseholdig råmateriale, som ved, bagasse og halm. Massen ifølge oppfinnelsen egner seg spesielt godt for fremstilling av slike absorberende produkter som mykpapir av forskjellige typer, cellulosevatt, bleier, damebind og tamponger.

For fremstilling av slike absorpsjonsprodukter anvendes for tiden hovedsakelig kjemiske masser, som sulfitt- og sulfatmasse. Ved fremstillingen av disse masser utvinnes imidlertid snaut halv-parten av vedens fibre, og dette er en betydelig ulempe vurdert

i forhold til den økende fibermangel. Dersom vedråmaterialet skal kunne utnyttes mer effektivt, må hele masseutbyttet økes og fibrene tildels gjenvinnes. Gjenvinningen av hygienepapir har imidlertid vist seg vanskelig å virkeliggjøre på en økohmisk måte.» For å oppnå en mer fullstendig utnyttelse av det begrensede fiber-råmateriale gjenstår således bare muligheten for å øke fiberutbyttet. Ved fremstilling av såkalt høyutbyttemasse slipes ved-stokker mot en roterende sten eller veden brytes først ned til mindre biter, såkalt flis, som derefter innmates i en skive-raffinør med én eller to skiver som roterer mot hverandre og som

er forsynt med riller, hvorved vedfibrene frilegges når vedflisen passerer mellom skivene. Ifølge en utførelsesform av flis-raffinørprosessen forvarmes flisen med vanndamp før den innføres i skiveraffinøren, hvorved forvarmingen gjør vedens lignin myk slik at fibrene lettere frilegges. Denne såkalte termomekaniske masse inneholder en høyere andel av lange fibre enn den masse

som erholdes ved hjelp av flisraffinør- hhv. stensliping. De

nevnte prosesser er imidlertid beheftet med den ulempe at de har et høyt energiforbruk. Det er dessuten kjent før defibreringen å bare delvis fjerne lignin fra det lignocelluloseholdige materiale med svovelholdige forbindelser ved høy temperatur (over 160°C)

for på denne måte å erholde et høyt masseutbytte. Ved å regulere oppslutningsbetingelsene kan derved masseutbytter erholdes som varierer mellom 60 og 93% (såkalt kjemimekanisk masse). Den kjemimekaniske masseprosess har et vesentlig lavere energiforbruk enn den energimengde som går med ved fremstilling av mekaniske masser av den ovenfor angitte type, men den er beheftet med den

ulempe at den krever betydelige mengder svovelholdige kjemikalier som på sin side krever et kostbart anlegg for gjenvinning av kjemikalier. Det er en annen ulempe ved denne metode at store mengder organisk materiale oppløses som må tas hånd om og behandles for å unngå forurensning av omgivelsene. Selv ved fremstilling av ublekede og blekede mekaniske masser fås et avfall som må

renses før det kan slippes ut.

Det er dessuten en felles ulempe ved samtlige av de ovenfor beskrevne massefremstillingsprosesser at massene må siles i forskjellige kostbare og volumkrevende apparater for fraskillelse av grovere partikler hhv. for anrikning av prima fiber. Hvis silingen utføres ved meget lave konsentrasjoner av fibermaterialet, fås bare lave konsentrasjoner av kjemikalier og oppløst organisk materiale i filtratet, og dette gjør at gjenvinningen og rensingen blir vanskelig håndterbar og mindre økonomisk attraktiv.

En annen ulempe som de kjente høyutbyttemasser er beheftet med, er at de gir lagdannelse ved transport og lagring slik at volumet avtar sterkt.

Ved anvendelse av den foreliggende oppfinnelse minskes de ovenfor angitte ulemper drastisk. Den erholdte cellulosemasse har dessuten overraskende vist seg å ha egenskaper som er over-legne i forhold til egenskapene for hittil kjente høyutbyttemasser.

Oppfinnelsen angår således en lys, absorberende, ligninrik høy-utbyttecellulosemasse med lavt harpiksinnhold, lav romvekt og gode absorpsjonsegenskaper for væske samt forbedret stabilitet mot skiktdannelse, og høyutbyttecellulosemassen er særpreget ved et innhold av 0,1-1,0 vekt% svovel i form av ligninbundne bisulfitt- og sulfittioner, en mengde tilbakeholdte fibre av over 25% på maskestør-relsen 833^um ved fibergrupperingsanalyse, .en mengde fiberknipper bestående av 2-4 enkeltfibre av minst 10%, en mengde i diklormethan ekstraherbar harpiks av under 0,8% samt en romvekt i tørrdefibrert tilstand av under 50 kg/m 3.

En masse med disse særpreg har vist seg å være klart overlegen i forhold til kjente cellulosemasser for absorpsjonsformål og har dessuten en meget lavere fremstillingsomkostning på grunn av lavt vedforbruk og lavt energiforbruk.

Massen ifølge oppfinnelsen har fortrinnsvis et svovelinnhold av 0,2-0,6% i form av ligninbundne bisulfitt- og sulfittioner, en mengde tilbakeholdte fibre av mellom 35 og 65% på maskestørrelsen 833^um ved fibergrupperingsanalyse, en mengde fiberknipper bestående av 2-4 enkeltfibre av mellom 15 og 30% samt en romvekt i tørr-defibrert tilstand av under 40 kg/m .

Det er dessuten spesielt fordelaktig at massen ifølge oppfinnelsen gis en pH for den tørkede masse av over 6, fortrinnsvis 7-10, hvorved sure produkter i den væske som skal absorberes, nøytraliseres med nedsatt hudirritasjon.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling av høyutbyttecellulosemassen ifølge oppfinnelsen, hvor fersk eller lagret flis vaskes med vann, presses, impregneres med svovelholdig oppslutningskjemikalium, oppsluttes partielt ved forhøyet temperatur og derefter defibreres mekanisk og blekes, og fremgangsmåten er særpreget ved at a) impregneringsvæskens innhold av oppslut-ningsk jemikalium oppgår maksimalt til 20 g S02 pr. liter og at pH

i impregneringsvæsken holdes ved 5-11, fortrinnsvis 6-9, b) den partielle oppslutning utføres inntil en sulfoneringsgrad svarende til 0,1-1,0%, fortrinnsvis 0,2-0-6%, svovel bundet i form av lignosulfonater beregnet på det behandlede cellulosemateriales tørrvekt, ved en temperatur av 373-443 K, fortrinnsvis 383-403 K, i løpet av 0,5-30 minutter og på en slik måte at oppslutningsvæsken ikke inneholder noe fritt eller bundet SO2 ved avslutningen av oppslutningen,

c) den mekaniske defibrering utføres partielt i nærvær av både harpiksfjernende kjemikalier og blekekjemikalier slik at den defibrerte

masse efter defibreringen vil inneholde minst 10% fiberknipper, og d) den partielle mekaniske defibrering adfølges umiddelbart av fjernelse av vann inntil et tørrstoffinnhold av minst 30%.

Egnede oppslutningskjemikalier for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte er bisulfitt og/eller sulfitt av natrium, kalium, ammonium, kalsium eller magnesium, hvorav natriumbisulfitt eller natriumsulfitt foretrekkes. Impregneringen bør utføres slik at hvert kilogram tørrdrenert flis vil absorbere 0,9-1,5 liter opp-løsning. Det er videre gunstig under impregneringen å opprett-holde de samme temperaturer som under oppslutningen, og det er spesielt gunstig å vanndampbehandle den med vann vaskede flis før impregneringen.

Den delvise oppslutning som utføres ifølge oppfinnelsen, er

av vesentlig betydning for å erholde de fordelaktige egenskaper som det ifølge oppfinnelsen fremstilte produkt besitter. Derved myknes lignin som forekommer i lignocellulosematerialet, og en del av ligninet sulfoneres slik at at det senere kan utløses. Forskjellige treslag krever forskjellige oppslutningsbetingelser for å oppnå den foreskrevne sulfoneringsgrad av 0,1-1,0%. Det er av vesentlig betydning at oppslutningen utføres slik at intet fritt eller bundet svoveldioxyd foreligger i oppslutningsvæsken efter at den delvise oppslutning er blitt avsluttet. For å oppnå dette må oppholdstiden og temperaturen reguleres tilsvarende. En egnet oppholdstid i impregneringstrinnet er 0,5-5 minuttter, og innen oppholdstiden i oppslutningstrinnet av 0,5-3 0 minutter er 2-10 minutter foretrukket.

Efter den delvise oppslutning defibreres den ifølge oppfinnelsen erholdte masse mekanisk i en defibreringsanordning på

en ufullstendig måte slik at den defibrerte masse vil inneholde minst 10% fiberknipper. Med fiberknipper er her ment myke fiberbunter inneholdende 2-4 enkeltfibre. Derimot er ikke hårde fiberknipper ment inneholdende usulfonert ved og fiberbunter med 5

eller flere enkeltfibre (såkalte splinter). Den delvise mekaniske defibrering utføres fortrinnsvis slik at det defibrerte materiale vil inneholde minst 15-30% fiberknipper av den ovenfor angitte type. Den delvise mekaniske defibrering skal dessuten utføres slik at enhver form for fiberavkortning under defibreringen unngås, og dette kan oppnås ved å utføre behandlingen i høykonsistens-møller. På grunn av at den delvise mekaniske defibrering utføres på den ovennenvte måte i kombinasjon med den delvise oppslutning, fås et produkt som er spesielt egnet for anvendelse for absorpsjonsformål, som høyt volum, god evne til å absorbere vann, omfattende absorpsjonshastighet og retensjonsevne, god bestandighet mot skiktdannelse under lagringsbetingelsene, lavt harpiksinnhold og

god lyshet.

Ved den delvise mekaniske defibrering skal ifølge opp- ' finnelsen harpiksfjernelses- og blekekjemikalier være tilstede. Egnede harpiksfjernelseskjemikalier er fosfater, kompleksdannere og/eller tensider, hvorav fosfater er spesielt foretrukne, og fjernelsen av harpiksen utføres i et alkalisk miljø, idet det som alkali er spesielt foretrukket å anvende alkalimetallhydroxyder, som natriumhydroxyd. Væsken for fjernelse av harpiks og som tilføres til defibreringsanordningen, bør ha en pH på over 11 for at massesuspensjonens opprinnelige pH skal bli høyere enn 9 og fortrinnsvis skal kunne holdes høyere enn 10 som ifølge oppfinnelsen er gunstig. Egnede blekekjemikalier for til-førsel til defibreringsanordningen samtidig med harpiksfjernelses-kjemikaliene er alkalimetallperoxyder, som natriumperoxyd, og hydrogenperoxyd, men også såkalte reduserende blekemidler, som dithionitt, hydroxylamin, thiocarbamid og thioglycolsyre, kan anvendes. Andre oxyderende blekemidler, som f.eks. ozon, per-sulfater, oxygengass, pereddiksyre og borax, kan også anvendes som blekemiddel ved utførelse av den foreliggende fremgangsmåte. Ved defibreringen fås en homogen blanding av de tilsatte kjemikalier og en hurtig og effektiv forsåpning av fett- og harpiks-syrer, og derved lettes en påfølgende dispergering av ikke-for-såpbare deler av ekstraktivmaterialene. Også den forholdsvis høye temperatur og den intensive mekaniske bearbeiding bidrar til disse omsetninger.

Efter den delvise defibrering skal ifølge oppfinnelsen den erholdte massesuspensjon umiddelbart avvannes til et tørrstoffinn-hold av minst 3 0%, fortrinnsvis 4 5-55%, fortrinnsvis ved forhøyet tem* peratur, f .eks. over 348°K. Denne høye temperatur bidrar til opp-nåelsen av den best mulige fraskillelse av forsåpede og disper-gerte ekstraktivmaterialer og til et høyt tørrstoffinnhold i den masse som derefter skal tørkes. Dessuten medfører den nevnte fjernelse av vann at kjemikalier og utløste organiske materialer som skal tas vare på, vil foreligge i høy konsentrasjon.

Det er en fordel ved utførelsen av den foreliggende oppfinnelse at fiberutbyttet blir meget høyt eller 85-95%, fortrinnsvis 90-94%. Dessuten krever den foreliggende fremgangsmåte et meget lavt energiforbruk eller 200-1100 kWh pr. tonn produsert tørr cellulosefiber. Den foreliggende oppfinnelse byr dessuten på den fordel at volumet av den fjernede overskuddsvæske fra prosessen blir lite og konsentrert hva gjelder forurensninger, og at væsken kan fjernes bare på et sted. Derved er det mulig på en enkel og økonomisk måte å gjenvinne anvendte kjemikalier og/eller å rense prosessbakvannet. Det er også av vesentlig betydning at det anvendte apparat krever lave investeringsomkostninger da cellulosematerialet ikke behøver å siles, og derved nedsettes dessuten energiforbruket ytterligere. Det er videre fordel ved den foreliggende fremgangsmåte at den varme som utvikles under prosessen, lett kan tas hånd om og utnyttes. Ved den foreliggende fremgangsmåte utvinnes således lavtrykksdamp som f.eks. kan anvendes for inndampning eller som fjernvarme. Det er en ytterligere fordel ved den foreliggende fremgangsmåte at vannforbruket blir ekstremt lavt eller på ca. 3 m 3 vann pr. tonn produsert tørket cellulosemateriale. Tilsvarende tall ved fremstilling av kjemisk masse er ca. 250 m 3 og ved fremstilling av mekanisk hhv. termomekanisk

3

masse ca. 20 m .

Lignocelluloseholdig materiale, som ved, bagasse og halm, anvendes som råmateriale for den foreliggende fremgangsmåte. Ved-fiber er spesielt egnet som råmateriale, også omfattende en viss innblanding av returfibre. Når fersk eller lagret ved anvendes, hugges stokkene først i en flishugger, hvorefter den erholdte flis vaskes i varmt vann. Samtidig fraskilles jerngjenstander elektromagnetisk da disse ellers vil kunne skade bevegelige deler i maskinene. Den for utførelse av prosessen anvendte defibreringsanordning er spesielt ømfintlig overfor jerngjenstander.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen som

kan utføres i et apparat som vist på tegningen, transporteres den varme flis som er blitt godt vasket i flisvaskeren 1, til et basningskar 2 hvori flisen behandles med mettet damp ved atmosfæretrykk. Dette trinn i prosessen betegnes med dampbasning og har til oppgave å drive luft ut av flisen og å utjevne fuktighets-innholdet. Efter dampbasningen mates flisen inn i en skruemater 3 som munner ut i et impregneringskammer. 5. Den vaskede flis kan også føres direkte inn i skruemateren 3, dvs. at ved denne utførelsesform foretas ingen dampbasning. Når flisen passerer gjennom skruemateren 3, komprimeres den slik at overskudd av væske renner ut gjennom et dreneringsuttak 4 i skruemateren. Når

flisen har passert gjennom skruemateren 3, får den ekspandere fritt i impregneringskammeret 5. Dette er fylt med en svak oppløsning av et bisulfitt og/eller sulfitt av Na, K, NH^, Ca eller Mg. Det er spesielt gunstig å anvende natriumbisulfitt eller -sulfitt.

For å oppnå en hurtig sulfonering av ligninet under behandlingen

i impregneringskammeret og i kokeren 10 skal impregneringsløsningen ha en pH av 5-11, fortrinnsvis 6-9. Det samlede innhold av kjemikalier i impregneringsoppløsningen, uttrykt som svoveldioxyd, ut-gjør høyst 20 g S02 pr. liter. Når flisen ekspanderer fritt i oppløsningen, har erfaring vist at hvert kilogram tørrdrenert flis absorberer 0,9-1,5 liter oppløsning. Det absorberte volum av opp-løsningen varierer med treslaget. To vertikale skruer 6,7 som transporterer flisen oppad til kammerets øvre nivå, er anordnet i impregneringskammeret. For å oppnå en homogen impregnering og tilveiebringe.en delvis sulfonering i væskefase transporteres derved flisen langsomt oppad i impregneringskammeret. Samtidig holdes væskenivået i impregneringskammeret så høyt som mulig.

Dette gjøres automatisk ved hjelp av måleanordninger og reguler-ingsventiler (ikke vist). Behandlingen i impregneringskammeret utføres fortrinnsvis ved en temperatur av 373-443°K, helst 383-403<W>K, i en tid av 0,5-5 minutter. Fra kammerets overdel faller flisen ned i en nedenfor anordnet koker 10. Flisen som forlater impregneringskammeret 5, har et tørrstoffinnhold av ca. 3 5%. I kokeren 10 sulfoneres flisen delvis ved en temperatur av 373-

443°K, fortrinnsvis 383-403°K.

De angitte temperaturer forekommer også i impregneringskammeret 5 da denne del står i forbindelse med kokerdelen 10. Oppvarmingen i kokerdelen utføres ved at mettet damp ledes inn gjennom tilkoblingen 8, dvs. at den fortsatte sulfonering av veden utføres i dampfase. Oppholdstiden i kokerdelen er 0,5-30 min. Det har vist seg spesielt gunstig å anvende en oppholdstid av 2-10 min. Ifølge oppfinnelsen skal oppholdstiden og temperaturen reguleres slik at intet fritt eller bundet S02 kan spores i oppslutningsvæsken i kokerens nedre del hvorfra den delvis sulfonerte flis transporteres bort. Dette er av vesentlig betydning for å hindre reduksjon og nedbrytning av den peroxyd-oppløsning som anvendes som blekemiddel, og for å unngå dannelse av svovelsyre som fører til utfelling av ekstraktivmaterialer på fibrene i massen og som på sin side påvirker lysheten og absorpsjons-

evnen til det ferdige produkt.

Den delvis sulfonerte flis fjernes derefter fra kokeren ved hjelp av en transportskrue 12. Ifølge en foretrukken utførelses-form av oppfinnelsen leder transportskruen flisen til en skive-raffinør 13 eller til en annen defibreringsanordning, f.eks.

til en skruedefibrator for høykonsentrasjonsbehandling som gir

en kna- og skyvevirkning uten at fibrene slites av. Anordninger av den sistnevnte type selges under varemerket "Frotapulper".

Den mekaniske defibrering utføres under et trykk som er likt eller noe lavere enn det trykk som forekommer i kokeren. Det er dessuten av vesentlig betydning ifølge oppfinnelsen at cellulosematerialet bare defibreres delvis ved den mekaniske defibrering, dvs. at efter defibreringen skal massen inneholde fiberknipper som består av 2-4 enkeltfibre da dette er meget fordelaktig for volumet til det ferdige produkt. Den delvise mekaniske defibrering skal ifølge oppfinnelsen utføres slik at den defibrerte masse efter defibreringen vil inneholde minst 10%, fortrinnsvis 15-30%, fiberknipper. Dessuten skal enhver form for avkortning av fibrene under defibreringen unngås, og dette oppnås likeledes ved behandling av det celluloseholdige materiale i høykonsistensmøller av skive-raffinørtypen eller i de ovennevnte anordninger som selges under varemerket 'frotapulper" . Med den delvise sulfonering unngås dessuten at harde fiberknipper dannes, endog de nevnte splinter som alltid dannes ved fremstilling av mekanisk masse i en mengde som er over 2% av det samlede fibermateriale.

Kjemikalier for fjernelse av harpiks og for bleking til-føres via tilkoblingen 11 til skruemateren 12 foran defibrerings-apparatet 13. Den tilsatte mengde kjemikalier for å fjerne harpiks, f.eks. Na^PO^, kan være 0,1-1,5% av massens vekt. Fortrinnsvis anvendes 0,2-0,4%. Tilsetningen av tensider skal høyst utgjøre 0,2%, mens tilsetningen av kompleksdannere, som NTA, EDTA og DTPA, bør utgjøre høyst 0,3% av massens vekt. Ved tilsetning av hydrogenperoxyd tilsettes h^yst 4% av massens vekt, fortrinnsvis 1,0-2,0%. Innholdet av natriumhydroxyd skal utgjøre minst 65% av den tilsatte peroxydmengde og skal utgjøre høyst 200% av den tilsatte peroxydmengde. For å stabilisere peroxydet kan 0,5-4,0% natriumsilikat og/eller 0,05-0,5% magnesiumsulfat tilsettes. Ved gjenvinning av kjemikalier i bakvannet fara prosessen må den tilsatte mengde natriumsilikat ikke overstige 0,5%. Det defibrerte cellulosemateriale blåses derefter via ledningen 14 over i en syklon 15 for å skille lavtrykksdamp 17 fra cellulosefibrene. Syklonen er forsynt med en ventil 16 for regulering av den fjernede dampmengde og for å regulere dampens trykk. Dessuten er syklonen montert direkte sammen med en presse 18 for opp-samling og avvanning av massen som fjernes fra syklonen. Damp 17 fjernes fra syklonen med et trykk som er noe lavere enn trykket i skiveraffinørens malehus. Den erholdte damp kan anvendes for forskjellige formål, f.eks. for oppvarming av lokaler eller for inndampning av kjemikalieholdige væsker. I pressen 18 fjernes vann fra det defibrerte cellulosemateriale ved høy temperatur inntil det får et tørrstoffinnhold på minst 30%, fortrinnsvis 45-55%. Væsken fra pressen inneholder kjemikalier og utløst organisk materiale som med fordel kan tas hånd om via avløpet 19 ved inndampning, fraskillelse av ekstraktivmaterialer og brenning eller for på annen måte å ta vare på kjemikalieinn-holdet. Da defibreringen utføres ved en massekonsentrasjon av 20-40%, fås et lite volum av overskuddsvæske. Massekonsentrasjonen minsker under behandlingen i raffinøren på grunn av at vaskevann må tilføres.

Efter at massegodset har passert gjennom syklonen og pressen, kan det dersom dette finnes gunstig, ledes gjennom ytterligere en syklon og en presse for fraskillelse av damp hhv. for å øke massens tørrstoffinnhold.

Efter at vannet er blitt fjernet, føres ifølge oppfinnelsen cellulosematerialet uten annen mellomliggende behandling direkte til et tørkeanlegg hvori cellulosematerialets fuktighetsinnhold bringes ned til under 14%, fortrinnsvis under 10%. Tørkeanlegget kan utgjøres av en tørkemaskin som er forsynt med en vire og med valser, eller av en flashtørke. I det førstnevnte tilfelle må imidlertid cellulosematerialet først fortynnes til en egnet konsentrasjon ved tilsetning av resirkulerende væske.

Den tørkede masse som er blitt behandlet ved den foreliggende fremgangsmåte, er nøytral eller svakt alkalisk. Massens pH skal fortrinnsvis være over 6, helst 7-10.

Den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset bare til

de ovenfor beskrevne utførelsesformer. Således kan f.eks. det delvis sulfonerte materiale overføres direkte fra kokeren til en

trykksyklon og derefter defibreres under tilsetning av kjemikalier for bleking og fjernelse av harpiks, og presses. Dessuten kan koking i væskefase anvendes istedenfor koking i dampfase.

Forholdet mellom andelen av langfibrede materialer i massen fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte, og i termomekanisk masse med en freeness av 240 ml ifølge Canadian Standard Freeness og fremstilt på vanlig måte, fremgår av den nedenstående fibergrupperingsanalyse utført med et apparat av typen Bauer Mc Nett: •

Den ifølge oppfinnelsen fremstilte masse inneholder således ca. 4 ganger mer langfibret materiale enn den termomekaniske masse og nærmer seg derved fibersammensetningen for kjemisk masse. Det er overraskende, som beskrevet nedenfor, at den ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte masses absorpsjonshastighet og evne til å .holde på absorbert vann er meget gode til tross for en forholdsvis høy freeness, ca. 450 ml, ifølge Canadian Standard Freeness. Den ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte masses langfibrethet medfører dessuten en betydelig bedre lagrings-stabilitet for absorpsjonsprodukter fremstilt fra denne masse, sammenlignet med absorpsjonsprodukter fremstilt fra termomekanisk masse. Denne inneholder en så høy andel av korte fibre at den når den anvendes i absorpsjonsprodukter, utsettes for skiktdannelse under lagringstiden og således gjør at produktet blir uanvendbart for sitt formål.

Det fremgår av de nedenfor forklarte prøver at massen fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte er usedvanlig godt egnet som absorpsjonsmateriale i slike produkter som bleier, damebind, tamponger og bandasjemateriale. På grunn av dens lave harpiksinnhold kan den også meget godt bearbeides videre for anvendelse som papirmasse. For undersøkelsene ble helbleket sulfittmasse, peroxydbleket stenslipemasse og peroxydbleket termomekanisk masse anvendt som kontrollmasser. Disse ble tørket til et tørrstoffinn-hold av 94% og derefter kondisjonert slik at deres fuktighetsinnhold efter 2 døgn var 10%. Prøvene ble derefter tørrdefibret

(fluffing) i en skiveraffinør med en skivediameter av 300 mm.

De fluffede masser ble derefter undersøkt for å fastslå deres vannabsorpsjon og volum . Ved analysen ble den følgende metode anvendt. Prøveputer med en diameter av 50 mm og en vekt av 2,0 0 g av fluffet masse ble formet i et eget apparat. Ved å belaste prøvene med 10 0 g og derved måle prøvens tykkelse ble et mål for volumet erholdt. Prøvens tykkelse ble fastsatt til 15 mm, og prøven fikk derefter absorbere vann ved en temperatur av 293 K unnenifra, hvorved absorpsjonstiden ble målt. Absorpsjons-kapasiteten ble derefter fastslått ved en belastning av 100 g.

Resultatene av undersøkelsene av kontrollmassene fremgår

av tabell 1.

En lav romvekt og en kort absorpsjonstid er kriterier på at den fluffede masse utgjør et bra utgangsmateriale for f.eks. bleier. Det fremgår av tabell 1 at sulfittmassen har en lav romvekt,- med en forholdsvis lang absorpsjonstid. Slipmassen har en for høy romvekt og en forholdsvis lang absorpsjonstid. Termomekanisk masse har en høy romvekt, men en kort absorpsjonstid. Evnen til å holde på absorbert vann er tilnærmet like stor for prøvene og kan anses å ligge på et fullstendig aksepterbart nivå.

Eksempel 1

To masser, A hhv. B, ble fremstilt, hvorav prøven B ble behandlet ved den foreliggende fremgangsmåte. Granved ble hugget i en flishugger til flisbiter med en lengde av 30-50 mm, en bredde av 10-20 mm og en tykkelse av 1-2 mm. Flisen ble vasket i varmt vann Qg tømt i et dampbasningskar hvori den i 10 minutter ble behandlet med mettet damp med atmosfæretrykk. Dampbaset flis ble via en skruemater transportert til et impregneringskammer.

Dette var fylt med en sulfittoppløsning med en pH av 7,5. Innholdet av S02 var 5 g/l og av NaOH 6,5 g/l. Ved impregneringen absorberte flisen gjennomsnittlig 1,1 liter sulfittoppløsning pr.

kg tørr flis. Innholdet av absorbert S02 ble således 1,1 x 5 =

5,5 g/kg flis eller 0,55%. Temperaturen i impregneringskammeret ble holdt ved 398°K. Flisens samlede oppholdstid i impregneringskammeret var ca. 2 minutter. Under denne oppholdstid ble ved-materialets væskefase svakt sulfonert. Den impregnerte flis ble overført til en koker hvori mettet damp ble tilført slik at det

ble oppnådd en temperatur av 398°K. Flisens oppholdstid i kokeren var 4 minutter. Med oppholdstiden erholdt i impregneringskammeret ble således den totale sulfoneringstid 2+4=6 minutter. Flisen ble fra bunnen av kokeren via en transportskrue innmatet i en skiveraffinør som sto under et damptrykk av 150 kPa overtrykk

(1,5 ato).

Flisen ble delvis defibrert i skiveraffinøren, dvs. at en

viss andel av fiberbunter bestående av 2 - 4 fibre kunne påvises efter defibreringen. Tørrstoffinnholdet i midten av skive-raf f inøren var 30%, mens massekonsentrasjonen ved skivenes om-

krets var 32%. Energitilførselen ved defibreringen ble målt til 750 kWh pr. tonn produsert tørrdrenert masse. Ved utløpet fra raffinørens malehus ble massen fortynnet til en massekonsentrasjon av 27% med tetningsvann. Den defibrerte masse ble blåst over i en syklon som sto under trykk, for fraskillelse av overskudds-

damp fra massefibrene. Disse ble oppsamlet i en presse som var koblet sammen med syklonen. I pressen ble vann fjernet fra massen slik at massekonsentrasjonen økte fra 27% til 42% ved en temperatur av 363°K. Omregnet til m pr. tonn tørr masse ble mengden av avpresset væske således bare 1,3 m . Innholdet av organisk materiale i oppløsningen var 60 kg eller 4 g/l, mens intet fritt eller bundet svoveldioxyd kunne måles. Masseutbyttet var 94%. Massen med et tørrstoffinnhold av 42% ble tørket i en flashtørke

til et tørrstoffinnhold av 94% og ble kondisjonert og tørrdefibrert og undersøkt på samme måte som de ovenfor angitte kontrollmasser. Den således behandlede masse ble betegnet som prøve A.

Ved et annet forsøk som ble utført på lignende måte som fremstillingen av prøven A, ble kjemikalier for fjernelse av harpiks og for bleking tilsatt ved midten av defibrørens male-skive som angitt nedenfor, og de følgende kjemikalier ble tilsatt (mengdene er uttrykt som 100% rene kjemikalier i prosent av tørr masse):

0,1 % EDTA (ethylendiamintetraeddiksyre)

0,3%%Na5P3°io

0,05 % "Berocell-25" (fuktemiddel)

2,0 % E2°2

1,8 % NaOH

2,0 % natriumsilikat (vannglass) 40°Bé

Efter defibrering og fjernelse av vann utført på lignende måte som fremstillingen av prøven A, ble massen, som herefter er betegnet som prøve B, tørket som beskrevet ovenfor og undersøkt på samme måte som for kontrollprøvene og for prøven A. Resultatene er sammenstilt i tabell 2.

Det fremgår av tabell 2 at både prøven A og prøven B har fått en overraskende lav romvekt som til og med er lavere enn romvekten for sulfittmassen, som angitt i tabell 1. Sammenlignet med romvekten for mekaniske masser har massene fremstilt ifølge oppfinnelsen bare den halve romvekt. Prøven A viser, til tross for at prøven delvis er blitt sulfonert, en meget dårlig vannabsorpsjon.

Efter tilsetning av kjemikalier for bleking og fjernelse av harpiks ifølge den foreliggende oppfinnelse er det derimot blitt erholdt en overraskende god absorpsjonshastighet og en god evne til å beholde absorbert vann, og den ifølge oppfinnelsen fremstilte masse (prøve B) er derfor helt overlegen sammenlignet med kontrollmassene og prøven A for anvendelse som absorpsjonsmateriale i absorpsjonsprodukter.

De følgende markante fordeler angående forbruket av ved og forbruket av energi oppnås ved utførelse av den foreliggende fremgangsmåte sammenlignet med forbruket av ved og forbruket av energi ved fremstilling av de vanlige masser.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen krever således et minimalt energiforbruk samtidig med et lavt vedforbruk.

Når dessuten de lavere investeringsomkostninger ved fremstilling av masse ifølge oppfinnelsen på grunn av sløyfing av sileriet tas i betraktning, er det klart at den foreliggende fremgangsmåte gir en høyverdig masse for absorpsjonsprodukter til en betydelig lavere pris enn tidligere mulig samtidig som utslippet av miljøforurensende materialer dessuten reduseres på grunn av at betingelsene for oppnåelse av en høyverdig rensing av utslippet forbedres.

Massen ifølge oppfinnelsen kan for oppnåelse av spesielle virkninger også blandes med ca. 5-30% kjemisk masse.

Claims (11)

1. Lys, absorberende, ligninrik høyutbyttecellulosemasse med lavt harpiksinnhold, lav romvekt og gode absorpsjonsegenskaper for væske samt forbedret stabilitet mot skiktdannelse, karakterisert ved et innhold av 0,1-1,0 vekt% svovel i form av ligninbundne bisulfitt- og sulfittioner, en mengde tilbakeholdte fibre av over 25% på maskestørrelsen 833^,um ved fibergrupperingsanalyse, en mengde fiberknipper bestående av 2-4 enkeltfibre av minst 10%, en mengde i diklormethan ekstraherbar harpiks av under 0,8% samt en romvekt i tørrdefibrert tilstand av under 50 kg/m 3•

2. Høyutbyttemasse ifølge krav 1, karakterisert ved et svovelinnhold av 0,2-0,6% i form av ligninbundne bisulfitt- og sulfittioner, en mengde tilbakeholdte fibre av mellom 3 5 og 65% på maskestørrelsen 833^um ved fibergrupperingsanalyse, en mengde fiberknipper bestående av 2-4 enkeltfibre av mellom 15 og 30% samt en romvekt i tørrdefibrert tilstand av under 40 kg/m 3.

3. Høyutbyttemasse ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den tørkede masse har en pH av over 6, fortrinnsvis 7-10.

4. Fremgangsmåte ved fremstilling av en lys, absorberende høy-utbyttemasse med lav romvekt og gode absorpsjonsegenskaper for væske, ifølge krav 1-3, hvor fersk eller lagret flis vaskes med vann, presses, impregneres med svovelholdig oppslutningskjemikalium, oppsluttes partielt ved forhøyet temperatur og derefter defibreres mekanisk og blekes, karakterisert ved at a) impregneringsvæskens innhold av oppslutningskjemikalium oppgår maksimalt til 20 g S02 pr. liter og at pH i impregneringsvæsken holdes ved 5-11, fortrinnsvis 6-9, b) den partielle oppslutning utføres inntil en sulfoneringsgrad svarende til 0,1-1,0%, fortrinnsvis 0,2-0,6%, svovel bundet i form av lignosulfonater beregnet på det behandlede cellulosemateriales tørrvekt, ved en temperatur av 373 - 443 K, fortrinnsvis 383-403 K, i løpet av 0,5-30 minutter og på en slik måte at oppslutningsvæsken ikke inneholder noe fritt eller bundet SC^ ved avslutningen av oppslutningen, c) den mekaniske defibrering utføres partielt i nærvær av både harpiksfjernende kjemikalier og blekekjemikalier slik at den defibrerte masse efter defibreringen vil inneholde minst 10% fiberknipper, og d) den partielle mekaniske defibrering adfølges umiddelbart av fjernelse av vann inntil et tørrstoffinnhold av minst 30%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den ufullstendige mekaniske defibrering utføres slik at den defibrerte masse efter defibreringen inneholder 15-30% fiberknipper.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at den partielle mekaniske defibrering utføres ved en begynnelses-pH over 9, fortrinnsvis over 10.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4-6, karakterisert ved at kjemikaliene for å fjerne harpisk utgjøres av fosfater og at blekekjemikaliene utgjøres av alkalimetallperoxyder eller hydrogenperoxyd.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 4-7, karakterisert ved at den partielle mekaniske defibrering umiddelbart adfølges av fraskillelse av damp under ivaretagelse av dampens varmeinnhold før fjernelsen av vann inntil et tørrstoffinnhold av minst 30%.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 4-8, karakterisert ved at massen hvorfra vann er blitt fjernet, tørkes til et tørrstoffinnhold av minst 86%, fortrinnsvis 88-92%.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 4-9, karakterisert ved at den med vann vaskede flis bases med damp før pressingen og impregnering med oppslutningskjemikalium.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 4-10, karakterisert ved at impregneringen med oppslutningskjemikalium foretas ved en temperatur av 373-443 K, fortrinnsvis 383-403 K, i løpet av 0,5-5 minutter.