NO157340B - Fremgangsmaate for fremstilling av nitrocellulosemateriale med forbedret styrke, avvanningsevne og maalbarhet. - Google Patents
Fremgangsmaate for fremstilling av nitrocellulosemateriale med forbedret styrke, avvanningsevne og maalbarhet. Download PDFInfo
- Publication number
- NO157340B NO157340B NO802506A NO802506A NO157340B NO 157340 B NO157340 B NO 157340B NO 802506 A NO802506 A NO 802506A NO 802506 A NO802506 A NO 802506A NO 157340 B NO157340 B NO 157340B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- groups
- compounds
- lignocellulosic material
- acid
- acids
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 title 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 claims description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 16
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 9
- -1 cationic groups Chemical class 0.000 claims description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 5
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910003204 NH2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 3
- 150000003945 chlorohydrins Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002763 monocarboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920000137 polyphosphoric acid Polymers 0.000 claims description 3
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims description 3
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 claims 1
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PTMHPRAIXMAOOB-UHFFFAOYSA-N phosphoramidic acid Chemical compound NP(O)(O)=O PTMHPRAIXMAOOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 9
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 8
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 7
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 5
- PUVAFTRIIUSGLK-UHFFFAOYSA-M trimethyl(oxiran-2-ylmethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CC1CO1 PUVAFTRIIUSGLK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEHMBYLTCISYNY-UHFFFAOYSA-N Ammonium sulfamate Chemical compound [NH4+].NS([O-])(=O)=O GEHMBYLTCISYNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- CKDWPUIZGOQOOM-UHFFFAOYSA-N Carbamyl chloride Chemical class NC(Cl)=O CKDWPUIZGOQOOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N Cellulose, microcrystalline Chemical group OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005696 Diammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007171 acid catalysis Methods 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 150000001244 carboxylic acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004965 chloroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000002600 fibrillogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007591 painting process Methods 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N sulfamic acid Chemical compound NS(O)(=O)=O IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/001—Modification of pulp properties
- D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
- D21C9/005—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives organic compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Paper (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte
for fremstilling av lignocellulosemateriale med forbedret styrke, avvanningsevne og målbarhet.
Ved fremstilling av lignocellulosebaserte ark-strukturer fra en suspensjon av fibere og vann, bearbeides fiberen først mekanisk i våt tilstand.
Denne operasjon, malingsoperasjonen, er en av papirteknikkens viktigste enhetsoperasjoner. Ved maling på forskjellige måter kan forskjellige kvalitetsegenskaper oppnås hos arket og det blir mulig å forandre forsjellige fiber-råvarers anvendbarhet.
De mekaniske behandlingsprinsippene for å oppnå forskjellige produktegenskaper er dog meget uklare og fremfor alt er maleprosessens grunnleggende mekanisme ukjente, og av denne grunn kan malingen sies å skje mer eller mindre ifølge gammel tradisjon.
Fibermaterialer oppviser en kompleks morfologisk opp-bygning og de forandringer som skjer i malingssonen er av heterogen natur, hvilket vanskeliggjør en nærmere beskrivelse av disse. Vanligvis kan malingens innvirkning oppdeles i:
- fiberlengdeforkortning
- finmaterialproduksjon
- delaminering
- ekstern fibrilering
- svelling
- dislokasjoner
- nedgang i polymerisasjonsgrad
Disse malingseffekter medfører i den våte tilstand at fiberens bruddstyrke øker, mens elastisitetsmodulen minsker. Malte, tørkede fibre oppviser høyere verdier for både bruddstyrke og elastisitetsmodul enn umalte fibre.
Papirets egenskaper forandres sterkest i begynnelsen
av malingen. Vanligvis oppnås økninger i densitet, brudd-forlengelse og samtlige styrkeegenskaper unntagen rivestryke, mens opasitet, luftpermeabilitet og dimensjonshygrostabilitet synker.
En analyse av årsak og virkning for malingens innvirkning på det ferdige arket vanskeliggjøres av den manglende innsikt i hvordan papirs egenskaper oppstår. Generelt kan det sies at dannet finmateriale og mykgjøringen (som innebærer øket svelling) av fiberen har stor betydning.
Cellulosef iberens svelling kan betraktes på en syns-måte hentet fra den fysikalske kjemi for geler. Herav fremgår hvordan forskjellige parametre, slik som pH-verdi, temperatur, saltinnhold osv., påvirker fiberens svellingstilstand, samt finfiberfraksjonens svellingsnivå.
Den tradisjonelle måte å øke effektiviteten ved malingsoperasjonen på, er å modifisere maleorganets konstruk-sjon og cellulosematerialets konsentrasjon i måleapparatet. Videre har også forandringer av temperatur og pH-verdi, samt tilsetning av forskjellige kjemikalier vært forsøkt for å oppnå en ønsket effektivitetsøkning ved malingen i forbind-else med papirfremstillingsprosessen.
Noen entydige resulter av en mekanisk modifisering av maleorganet har man ikke kunnet oppnå. Man kan imidlertid nå se en utvikling mot bedre styrkeegenskaper hos malte lignocellulosematerialer etter behandling i nå benyttede måle-apparater. Hva angår endringen av de kjemiske betingelsene ved malingsoperasjonen har heller ikke noen større effekter blitt iakttatt sammenlignet med hva som oppnås ved tradi-sjonell papirfremstilling.
Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt
en fremgangsmåte for fremstilling av lignocellulosemateriale med forbedret styrke, avvanningsevne og målbarhet, hvorved hydroksylgrupper i lignocellulosematerialet bringes til å reagere med di- eller polyfunksjonelle forbindelser i en mengde på høyst 10% beregnet på det behandlede materialets tørre vekt, ved en temperatur på 4 0-14 0°C under dannelse av ioniserte eller ioniserbare grupper, hvilke di- eller polyfunksjonelle forbindelser omfatter a) forbindelser som danner anioniske grupper, hvilke forbindelser har svovel eller fosfor som sentralatom og gir opphav til ioniserbare grupper inneholdende S-OH henholdsvis P-OH, b) organiske di- eller polyfunksjonelle karboksylsyrer eller halogenerte monokarboksylsyrer som danner anioniske grupper i materialet, eller c) for-
bindelser som kationiske grupper, hvilke forbindelser ut-gjøres av primære, sekundære eller tertiære aminer eller kvartære ammoniumderivater og bindes til materialet ved hjelp av epoksyder, klorhydriner eller alkylhalogener, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at det som utgangsmateriale anvendes utørket lignocellulosemateriale.
Den grunnleggende tanke ved oppfinnelsen er å innføre ioniserte eller ioniserbare grupper i cellulosens gelstruktur før cellulosemassen har gjennomgått sin første tørkecykel før dens innføring i papirfremstillingsprosessen.
Man kan av gode grunner anta at allerede svellede områder i cellulosens gelstruktur forsvinner under malings-operas jonen gjennom den mekaniske påvirkning. Årsaken til dette er at nevnte områder komprimeres så hardt under den mekaniske bearbeidingen at cellulosekjedene nærmer seg hver-andre hvorved hydrogenbindinger kan dannes mellom disse.
Denne effekt motvirker i en viss grad den svellingseffekt
man vil oppnå ved malingsbehandlingen. Dette fenomen, dvs. dannelsen av "irreversible" hydrogenbindinger, opptrer også når massen gjennomgår en tørkecykel. Resultatet leder bl.a. til at en større mekanisk bearbeidelse kreves for å oppnå tilsvarende styrke som hos en ikke-tørket masse (såkalt pumpemasse).
Ved at man ved massefremstillingen innfører ioniserte eller ioniserbare grupper i cellulosen, vil sannsynligheten for dannelsen av hydrogenbindinger minske ved at denne dannelse forstyrres av de ioniserte eller ioniserbare gruppene.
De ioniserte eller ioniserbare gruppene innføres i lignocellulosematerialet ved at dette behandles med kjemiske forbindelser som etter reaksjon med tilgjengelige hydroksylgrupper hos lignocellulosen oppviser permanent ioniserte eller ioniserbare grupper innen det pH-området som er vanlig ved papirfremstilling. Med hydroksylgrupper menes her alle typer av alkohol- eller fenolgrupper som kan forekomme i lignocellulosematerialet.
Eksempel på slike reaksjoner er partiell forestring
av lignocellulosematerialenes tilgjengelige hydroksylgrupper med organiskie^eller uorganiske syrer eller derivater av
syrer inneholdende to eller flere syrefunksjoner, hvor minst en av syrefunksjonene foreligger i uforestret form eller reaksjonens fullbyrdelse. Disse reaksjoner kan eksempelvis utføres analogt med kjente metoder for sulfatering henholdsvis fosfatering av polysakkarider (se Carbohydrate Research 21, 219-228 (1972), Die Starke 23, 73-79 (1971), US PS 4 093 798 og 4 086 419). Reaksjonene kan således skje både i vannfase og i fravær av vann ved forhøyet temperatur.
Dette innebærer eksempelvis at sterke uorganiske
syrer slik som svovelsyre, fosforsyre, polyfosforsyrer eller derivater derav, med fordel kan anvendes, mens derimot eksempelvis salpetersyre inneholdende bare en syrefunksjon som kan forestres ikke faller innen rammen for foreliggende oppfinnelse. På analog måte forholder det seg med organiske karboksylsyrer. Monoforestring med f.eks. dikarboksylsyrer gir de for oppfinnelsen nødvendige ioniserbare grupper, mens monokarboksylsyrer leder til nøytrale derivater.
Med hensyn til karboksylsyrederivater er anhydrider og spesielt cykliske anhydrider anvendbare ved fremstilling av lignocellulosemateriale ifølge oppfinnelsen. Anhydridgruppen kan i denne sammenheng betraktes som et reaktivt derivat av en dikarboksylsyre.
Reaksjoner med kjemikalier inneholdende to eller
flere forskjellige typer av funksjonelle grupper er også mulige. Her kan den ene funksjonelle gruppe fortrinnsvis reagere med lignocellulosehydroksylgrupper, mens den eller de andre danner de ioniserte eller ioniserbare gruppene. Således kan f.eks. alkylhalogenderivater ved høy pH-verdi reagere med hydroksylgrupper under eterdannelse (Williamson<1>s etersyntese). Med denne syntesemetode kan f.eks. karboksy-metylgrupper innføres i lignocellulosemateriale ved reaksjon med monokloreddiksyre.
Ved foreliggende fremgangsmåte er både anioniske grupper av såvel sterke som svake uorganiske og organiske syrer og kationiske grupper effektive.
De kjemiske forbindelser som kan anvendes ved foreliggende fremgangsmåte kan beskrives som di- eller polyfunksjonelle derivater, i hvilke minst en funksjonell gruppe kan reagere med hydroksylgrupper i lignocellulosemateriale og den eller de andre kan ioniseres innen det pH-område som er vanlig ved papirfremstilling.
Eksempler på kjemiske forbindelser inneholdende funksjonelle grupper som på kjente måt er i forskjellige kjemiske miljøer kan medvirke til kjemisk reaksjon med hydroksylgrupper er: karboksylsyrer, karboksylsyrehalogenider, karboksylsyreestre, karboksylsyreanhydrider, karbamoylklorider; kjemiske svovelforbindelser inneholdene en eller flere av gruppene S-X eller SO~M1<+>, hvor X=OH, F, Cl, Br eller NH2
og M-^ = alkalimetall eller NH4; kjemiske fosforforbindelse inneholdende en eller flere av gruppene P-Y eller PO M2+,
hvor Y=OH, Cl eller NH2 og M^N^j svoveltrioksyd, fosforpentoksyd, alkylhalogenderivater, epoksydholdige forbindelser, aldehyder, ketoner osv.
Eksempler på funksjonelle grupper som er anioniske eller kationiske i sin karakter innen det pH-område som er vanlig ved papirfremstilling er: karboksylgrupper, grupper med svovel eller fosfor som sentralatomer inneholdende S-OH resp. P-OH, primære, sekundære eller tertiære aminer, kvaternære ammoniumderivater osv.
Således kan anioniske grupper fra uorganiske syrer innføres ved å la det impregnerte lignocellulosemateriale ved forhøyet temperatur reagere med svovelsyre, fosforsyre, polyfosforsyre eller salter eller andre derivater derav som leder til reaksjon med lignocellulosematerialets hydroksylgrupper. Med hensyn til visse forbindelser, spesielt ammoniumsalt av fosforsyre, svovelsyre, sulfaminsyre, amido-fosforsyrer, samt amidopolyfosforsyrer, kan for oppnåelse av partiell forestring medvirkning av en base, fortrinnsvis urea, som ved oppvarming avgir ammoniakk, være å foretrekke. Selvom forestringsreaksjoner ofte forløper best i fravær av vann, kan fosfor- resp. svovelsyreestre av lignocellulosemateriale også dannes i vannholdig miljø. (Se US-PS 4.086.419, samt svensk utlegningsskrift 7404080-9).
Anioniske grupper fra organiske syrer kan innføres f.eks. ved å la di- eller polykarboksylsyrer under sur kata-lyse monoforestres med hydroksylgrupper i lignocellulosematerialet. Tilsvarende anhydrider eller syreklorider er også anvendbare. Ifølge en annen fremgangsmåte kan lignocellulosematerialet ved forhøyet pH-verdi reagere med en halogenalkylsyre, f.eks. monokloreddiksyre, ifølge prin-sippet for fremstilling av karboksymetylcellulose.
Kationiske grupper kan innføres f.eks. ved å la lignocellulosematerialet reagere med epoksyder, klorhydriner eller kloralkylderivater inneholdende kationiske eller i det aktuelle pH-område kationiserbare grupper, f.eks. glycidyl-trimetylammoniumklorid (G-MAC).
Reaksjonene forløper ved de temperaturer som vanligvis anvendes ved bleking, lagring og tørking av cellulose-materiale, nemlig når cellulosematerialet antar temperaturer innen området 40-140°C. Høyere temperaturer bør unngås fordi effekten i slike tilfeller kan utebli eller egenskapene til og med kan forringes.
Det utørkede lignocellulosematerialet blandes med en vannoppløsning av de kjemikalier som skal anvendes for behandlingen. Oppvarming skjer deretter f.eks. ved vanlige tørkemetoder slik som under anvendelse av en spray-eller flashtørking. Varme kan også tilføres ved stråling eller konveksjon (f.eks. viftetørking for masse) eller via oppvarmede overflater, på hvilket trykk eventuelt er påført (f.eks. sylindertørking for masse). Dersom reaksjon-en skjer i suspensjon, f.eks. i et blekings- eller lagrings-tårn for masse, skjer oppvarmingen hensiktsmessig ved hjelp av direkte vanndamp eller varmt vann.
Meget små mengder av de aktive komponenter er nød-vendige for å oppnå de ønskede effekter. Noen få prosent, beregnet på lignocellulosematerialets vekt, er vanligvis til-strekkelig og opp til ca. 10% kan anvendes. Kjemikaliene tilføres hensiktsmessig i form av vannoppløsninger.
En alternativ metode for å gi lignocellulosemateriale de ønskede egenskapene er at man i ubehandlet sådant materiale innblander et på den ovenfor beskrevne måte behandlet materiale i egnede mengder, hvorved hele materialblandingen får de ønskede egenskapene.
Nedenfor angitte eksempler på utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse i form av utførelseseksempler.
Eksempel
De i eksemplene omtalte prøver er utført ifølge SCAN-testmetodene, utgitt og anbefalt av sentrallaboratoriene for masse-, papir- og tremasseindustriene i Danmark, Finland, Norge og Sverige:
Følgende SCAN-metoder er benyttet:
SCAN:C 19 Avvanningsmotstand hos masse ifølge Schopper-Rieglermetoden.
SCAN:C 24 Maling av masse i PFI-kvern.
SCAN:C 25 Laboratoriemaling i Valleyhollender.
SCAN:C 26 Fremstilling av laboratorieark for fysikalsk
prøving.
SCAN:C 27R Lysspredningskoeffisient.
SCAN:C 28 Bestemmelse av de fysikalske egenskapene hos
laboratorieark.
SCAN:P 24 Sprengstyrke.
SCAN:P 11 Rivestyrke hos papir og papp.
SCAN:P 16 Bruddstyrke og tøying.
Eksempel 1
Et vannfritt reaksjonsprodukt mellom ammoniakk og fosforpentoksyd (fremstilt ved brenning av elementært fosfor med tørr luft for oppnåelse av vesentlig gassformig fosforpentoksyd, som umiddelbart ble bragt til å reagere med gassformig ammoniakk i overskudd i forhold til den mengde som reagerer med fosforpentoksyd, og separering av reaksjons-produktet i form av et hvitt findelt produkt), ble oppløst i vann hvoretter pH-verdien ble innstilt til 5,5 med ammoniumhydroksyd og totalvolumet justert slik at innholdet av totalt fast stoff var 10; 5 resp. 0,5%. Utørkede, ublekede nåletresulfatmasser med et opprinnelig vanninnhold på 70% ble impregnert med overskudd av ovennevnte oppløs-ninger i noen minutter hvoretter overskuddsvæsken ble av-presset til ca. 50% tørrinnhold var oppnådd.
Etter lufttørking i romtemperatur ble massene varme-behandlet i tørkeskap ved 120°C i 10 minutter. Maling av massene ble deretter foretatt i en Valley-hollender. Som referanse ble anvendt uimpregnert prøve fra den opprinnelige ublekede nåletresulfatmassen, som forøvrig hadde gjennomgått samme behandling som ovenfor.
Følgende sammenligningsverdier mellom prøve og referanse ble oppnådd:
Som det fremgår gir de behandlede massene et høyere slit-indeks ved samme maleenergi.
Eksempel 2
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt, men varmebehandlingen ble helt utelatt.
Resultat: Ingen signifikante forskjeller i slitindeks mellom behandlet prøve og referanse kunne måles.
Eksempel 3
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt (med et ir.nhold av totalt faststoff på 10%) , men varmebehandlingen ble endret til 150°C i 10 minutter.
Resultat: Bruddstyrken hos de behandlede ark var meget lav sammenlignet med referanseprøven.
Eksempel 4
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med den forskjell at en 10-prosentig natriumtripolyfosfatoppløsning ble benyttet som impregneringsmiddel,samt at varmebehandlingen ble foretatt ved 100°C i 15 minutter.
Følgende resultater ble oppnådd:
Eksempel 5
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med den forskjell at en 5-prosentig oppløsning av diammoniumfosfat ble benyttet som impregneringsmiddel.
Følgende resultater ble oppnådd:
Eksempel 6
Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med den forskjell at en oppløsning, som er 5-prosentig med hensyn til en blanding av like deler ammoniumsulfamat og urea, ble benyttet som impregneringsmiddel.
Følgende resultater ble oppnådd:
Eksempel 7
I 50 liter 0,5-prosentig natriumhydroksydoppløsning ble ubleket, utørket nåletresulfatmasse oppslemmet til en mengde tilsvarende 2 kg absolutt tørr masse. Glycidyltri-metylammoniumklorid (G-MAC) i mengder tilsvarende 0,5, 1,0 resp. 2% med hensyn til massevekten, ble tilsatt ved separate forsøk hvoretter blandingene fikk reagere ved 45°C i 20 timer under lett omrøring.
Etter nøytralisering av massesuspensjonen med etter-følgende vasking av massen, ble slitindeksens avhengighet av malingstiden sammenlignet med tilsvarende data for en refer-anseprøve, som unntatt hva angår tilsetning av G-MAC, var behandlet på samme måte.
Eksempel 8
Til en 2-prosentig oppslemming av ubleket, utørket nåletresulfatmasse ble det i separate forsøk tilsatt monokloreddiksyre i mengdene 0,5, 1,5 resp. 3,0% beregnet på tørr masse. Etter justering av pH-verdien til 12,0, fikk blandingene reagere i 20 timer ved 50°C under lett omrøring.
Etter nøytralisering av massesuspensjonen med etter-følgende vasking av massen, ble forholdet mellom maling og slitindeks sammenlignet med tilsvarende forhold for en refer-anseprøve.
Eksempel 9
En utørket, bleket nåletresulfatmasse ble impregnert ved spraying av massebanen mellom press og grovriver med en 50-prosentig oppløsning av samme NH,-P„Oc-kondensat som beskrevet i eksempel 1 og deretter tørket på konvensjonell måte i en 3-trinnssparytørker. Massebanen hadde før sprayingen et tørrinnhold på ca. 50% og kjemikaliene ble tilsatt i en mengde som tilsvarte 2% beregnet på tørr masse.
Den tørkede massen ble deretter malt i en PFI-kvern hvorved de i nedenstående tabell angitte egenskaper ble oppnådd. I tabellen vises også en sammenligning med en refer-anseprøve som unntatt hva angår kjemikalietilsetningen, ble behandlet på samme måte.
Resultatene viser av maleenergitilgangen til samme styrke for den behandlede prøven var betydelig lavere og arket var mer lettavvannet enn referanseprøven. Ved analyse av den behandlede prøven, ble det funnet at den godt vaskede massen inneholdt 0,022% fosfor.
Eksempel 10
Papir ble fremstilt i full målestokk av masse ifølge eksempel 9. Massen ble oppløst i en masseløser og malt i en maskinkvern (skive) ved 3 forskjellige ampereinnstillinger. En referanseprøve uten kjemikalietilsetning gjennomgikk samme behandling. Følgende verdier for slitindeks ble oppnådd.
Resultatet viser at betydelig lavere maleenergi behøves for at man skal oppnå et visst slitindeks dersom behandlet masse benyttes istedet for ubehandlet.
Eksempel 11
Fremgangsmåten i eksempel 9 ble gjentatt, men 10% av NH2_P2°5~kondensatet beregnet på tørr masse ble sprayet over massebanen.
Følgende resultater ble oppnådd ved maling med Valley-kvernen, dels av intaktmasse inneholdende overskudd av vann-oppløselige uomsatte kjemikalier, dels av masse som nøye var utlutet ren med hensyn til vannoppløselige kjemikalie-rester. Oppmålt fosforinnhold i den utlutede massen var 0,33%.
Eksemplet viser at bare de på cellulosen kjemisk bundne rester av tilsatt kjemikalie har positiv effekt på forholdet maling-styrke.
Eksempel 12
Fremgangsmåten i eksempel 11 ble gjentatt med utørket, bleket bjerkesulfatmasse isteden for nåletremasse. Den utlutede massens fosforinnhold etter behandlingen var 0,35%.
Følgende resultater ble oppnådd:
Eksemplet viser at også løvvedmasse (med relativt korte fibre) i modifisert tilstand oppviser høyere styrke ved samme maleenergi sammenlignet med ubehandlet referanseprøve.
Eksempel 13
Masse ifølge eksempel 9, betegnet A, samt referanse-masse betegnet B, ble malt hver for seg i Valley-kvern i 20 minutter og ark ble fremstilt. Dessuten ble det fremstilt ark av følgende blandinger:
1) 1 del A + 3 deler B
2) 2 deler A + 2 deler B
3) 3 deler A + 1 del B
En blanding av masse ifølge eksempel 9 og referanse-masse i forholdet 1:1, beregnet C, ble malt i 20 minutter og ark fremstilt.
Følgende verdier for slit- og riveindeks ble oppnådd:
Eksemplet viser at forhøyede styrkeverdier ble oppnådd ved en viss maleenergi selv om bare en mindre del av massen ble behandlet med kjemikalier. Denne effekt oppnås uansett om den behandlede og den ubehandlede massen ble blandet før malingen eller om massene ble malt hver for seg og deretter blandet.
Fra eksemplene 1-13 fremgår det at behandlingen av fibermaterialet allerede ved massefremstillingen med de ovenfor angitte kjemikalier gjør materialet mer lettmalt. Resultatene viser at ved samme energiinnsats, målt som
ampere, antall omdreininger eller tid, oppnås en høyere styrke hos ark inneholdende den behandlede massen sammenlignet med ubehandlet materiale. Omvendt kreves det en lavere energiinnsats ved det ubehandlede materiale for å oppnå samme styrke som ved et ubehandlet materiale. Videre oppnås ved samme avvanningsmotstand, målt som °SR, en høyere
styrke ved den behandlede massen. Dette innebærer at ved samme energiinnsats oppnås en forbedret avvanning ved arkets konsoli-dering, hvilket igjen innebærer at hastigheten på papirmaskinen kan økes.
Claims (3)
1. Fremgangsmåte for fremstilling av lignocellulosemateriale med forbedret styrke, avvanningsevne og målbarhet, hvorved hydroksylgrupper i lignocellulosematerialet bringes til å reagere med di-eller polyfunksjonelle forbindelser i en mengde på høyst 10% beregnet på det behandlede materialets tørre vekt, ved en temperatur på 4 0-14 0°C under dannelse av ioniserte eller ioniserbare grupper, hvilke di- eller polyfunksjonelle forbindelser omfatter a) forbindelser som danner anioniske grupper, hvilke forbindelser har svovel eller fosfor som sentralatom og gir opphav til ioniserbare grupper inneholdende S-OH henholdsvis P-OH, b) organiske di-eller polyfunksjonelle karboksylsyrer eller halogenerte monokarboksylsyrer som danner anioniske grupper i materialet, eller c) forbindelser som kationiske grupper, hvilke forbindelser utgjøres av primære, sekundære eller tertiære aminer eller kvartære ammoniumderivater og bindes til materialet ved hjelp av epoksyder, klorhydriner eller alkylhalogener, karakterisert ved at det som utgangsmateriale anvendes utørket lignocellulosemateriale.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at lignocellulosematerialets hydroksylgrupper omsettes med et derivat av en uorganisk syre under dannelse av anioniske grupper i materialet, hvilket derivat er et derivat av en svovelforbindelse inneholdende en eller flere av gruppe S-X eller SO~M1<+>, hvor X = OH, F, Cl, Br eller NH2 og = alkalimetall eller NH4, av en fosforforbindelse inneholdende en eller flere av gruppene P - Y eller PO~M2<+> hvor Y er OH, Cl eller NH2 og M2 = M1, eller hvilket derivat er et ammoniumsalt av sulfaminsyre, svovelsyre, fosforsyre, amidofosforsyre, polyfosforsyrer og/eller amidopolyfosforsyrer samt en base, fortrinnsvis urea, som ved oppvarming avgir ammoniakk, eller omsettes med svoveltrioksyd eller fosforpentoksyd.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det behandlede lignocellulosematerialet blandes med en del av et ikke-behandlet lignocellulosemateriale.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7907034A SE446888B (sv) | 1979-08-23 | 1979-08-23 | Sett att framstella lignocellulosamaterial med forbettrad styrka, avvattningsformaga och malbarhet |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO802506L NO802506L (no) | 1981-02-24 |
| NO157340B true NO157340B (no) | 1987-11-23 |
| NO157340C NO157340C (no) | 1988-03-02 |
Family
ID=20338679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO802506A NO157340C (no) | 1979-08-23 | 1980-08-22 | Fremgangsmaate for fremstilling av nitrocellulosemateriale med forbedret styrke, avvanningsevne og maalbarhet. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BR8005334A (no) |
| CA (1) | CA1176243A (no) |
| FI (1) | FI68435C (no) |
| NO (1) | NO157340C (no) |
| SE (1) | SE446888B (no) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5043433A (en) * | 1988-03-16 | 1991-08-27 | Westvaco Corporation | Oleum sulfonation of lignins |
| US5049661A (en) * | 1989-01-19 | 1991-09-17 | Westvaco Corporation | Sulfonation of lignins |
| US5043434A (en) * | 1989-01-19 | 1991-08-27 | Westvaco Corporation | Oleum sulfonation of lignins |
| US5043432A (en) * | 1989-01-19 | 1991-08-27 | Westvaco Corporation | Sulfonation of lignins |
| SE536595C2 (sv) * | 2011-12-20 | 2014-03-18 | Domsjoe Fabriker Ab | Metod för att öka effektiviteten vid malning av en kemisk massa |
-
1979
- 1979-08-23 SE SE7907034A patent/SE446888B/sv not_active IP Right Cessation
-
1980
- 1980-08-22 FI FI802653A patent/FI68435C/fi not_active IP Right Cessation
- 1980-08-22 CA CA000358943A patent/CA1176243A/en not_active Expired
- 1980-08-22 NO NO802506A patent/NO157340C/no unknown
- 1980-08-22 BR BR8005334A patent/BR8005334A/pt unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO157340C (no) | 1988-03-02 |
| FI802653A (fi) | 1981-02-24 |
| BR8005334A (pt) | 1981-03-04 |
| FI68435C (fi) | 1985-09-10 |
| NO802506L (no) | 1981-02-24 |
| CA1176243A (en) | 1984-10-16 |
| SE446888B (sv) | 1986-10-13 |
| FI68435B (fi) | 1985-05-31 |
| SE7907034L (sv) | 1981-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO174724B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av papir og papp | |
| JP6713590B1 (ja) | 微細セルロース繊維含有乾燥固形物の製造方法 | |
| CA1192353A (en) | Drying wood pulp | |
| CN106012627B (zh) | 一种利用醇类溶剂制备竹材高白度漂白化机浆的方法 | |
| Shi et al. | The properties of phosphorylated kraft fibers | |
| US12077912B2 (en) | Crosslinked pulps, cellulose ether products made therefrom; and related methods of making pulps and cellulose ether products | |
| Potůček et al. | Soda pulping of rapeseed straw | |
| Brännvall et al. | CNFs from softwood pulp fibers containing hemicellulose and lignin | |
| NO157340B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av nitrocellulosemateriale med forbedret styrke, avvanningsevne og maalbarhet. | |
| KR102210597B1 (ko) | 조성물 | |
| JP2015200033A (ja) | 耐水性セルロース繊維及びその製造方法、セルロースシート及びその製造方法 | |
| US4361463A (en) | Method in the production of dissolving pulp | |
| NO161332B (no) | Kjemisk masse med god styrke, avvanningsevne og malbarhet, samt fremgangsmaate til fremstilling av massen. | |
| Joubert et al. | Effect of integrating xylan extraction from E. grandis into the Kraft pulping process on pulp yield and chemical balance | |
| Antes et al. | Effects of Modified Cooking on Fiber Wall Structure of E. globulus and E. nitens. | |
| Bhaumik et al. | Comparative studies on dyeability with direct, acid and reactive dyes after chemical modification of jute with mixed amino acids obtained from extract of waste soya bean seeds | |
| FIŠEROVÁ et al. | Influence of beech wood pre-extraction on bleaching and strength properties of kraft pulps | |
| RU2822575C2 (ru) | Сшитые целлюлозные массы, полученные из них продукты на основе простых эфиров целлюлозы и соответствующие способы получения целлюлозных масс и продуктов на основе простых эфиров целлюлозы | |
| US3298902A (en) | Process of forming cellulosic paper containing tris-(1-aziridinyl) phosphine oxide and polyethylene imine and paper thereof | |
| US2799580A (en) | Process for the disincrustation of fibrous vegetable materials | |
| Said Saleh | Modified cellulose synthesized by different deep eutectic solvents as an additive in paper making process | |
| US1915953A (en) | Chemical pulping process | |
| US2810647A (en) | Process of preparing fiber from pithcontaining plant materials | |
| RU2351609C2 (ru) | Катионные поперечно-сшитые воскообразные крахмальные продукты, способ получения крахмальных продуктов и применение в бумажных продуктах | |
| NO843919L (no) | Fremgangsmaate ved fremstilling av tremasse |