NO163631B - Fremgangsmaate for peroksydbleking av celluloseholdig materiale. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår peroksydbleking av lignocellu-loseholdig materiale, spesielt mekanisk og mekano-kjemisk masse. Peroksydbleking gjennomføres vanligvis kun i ett trinn og for å øke massens lyshet. (I visse tilfeller, for eksempel for fluff, kan intensjonene også være å forbedre vannabsorbsjonsevnen). Det er kjent at masseegenskapene så. forandres noe, densitet, glatthet og styrke øker. Det er også funnet at styrke og glatthet kan økes betydelig ved peroksydbleking med høy opprinnelig pH-verdi: strekkindeks med 50% og Scott Bond med 150$. Mangelen med bleking med en opprinnelig pH-verdi over den som er optimal for lysheten, det vil si den såkalte hyperalkaliske peroksydbleking (HAPB), er at lysheten blir relativt lav i forhold til peroksydladningen.

Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av en masse ved peroksydbleking, som er både sterk og lys. Dette resultat oppnås i henhold til oppfinnelsen, i prinsippet ved bleking utført i to trinn ved forskjellige pH-verdier. I det første trinn som man kan kalle HAPB, gjennomføres blekingen ved en høy pH-verdi (over 12), hvorved det oppnås høy styrke. I det andre trinn gjennomføres peroksydblekingen ved en lavere pH-verdi som er mere gunstig overfor høy lyshet.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for peroksydbleking i to trinn av lignocellu-loseholdig masse som er fremstilt på mekanisk eller kjemimekanisk måte, for å oppnå både høy styrke og høy lyshet, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at det i et første trinn utføres en hyperalkalisk peroksydbleking med en peroksydtilsetning på 1 til 856, beregnet som hydrogenperoksyd på mengden tørrmasse, og ved en utgangs-pH-verdi på minst 13, målt i blekevæsken ved 24°C før innblanding i massen, slik at massen får en densitets-, styrke- og overflateglatthetsforbedring, hvoretter en del av blekevæsken trekkes av, og at det i et andre trinn tilsettes 1 til 8% peroksyd, beregnet som hydrogenperoksyd på mengden tørrmasse, hvorved massesuspensjonens utgangs-pH-verdi skal overskride 10,5 og høyest være 11,5.

Det er to hovedutførelsesformer ved denne metode. Den ene ligger i at syre, for eksempel svovelsyre, tilsettes mot slutten av HAPB, for eksempel etter en times bleketid, for å redusere pH-verdien til et nivå der det gjenværende peroksyd kan benyttes for bleking (i ca. 1 time). Det oppnås så en masse som har en sterkt forbedret styrke og forbedrede overflateegenskaper samt en lyshet som (noe nær) er den samme, i forhold til peroksydladningen, slik det ville oppnås i en standard lyshetsbleking.

Den andre utførelsesform som er den ene foretrukne, kan være en totrinnsbleking, der styrke- og overflateglatthet oppnås i det første trinn og den ønskede lyshet i det andre. Det annet trinn kan utføres med eller uten mellomliggende vasking (det vil si kun tilbaketrekking). Blekingen i det andre trinn forbedrer sterkt lysheten ved meget lavt peroksyd-forbruk.

Det fremgår fra de følgende tabeller hvilke lyshetsverdier som oppnås ved vanlig peroksydbleking og hyperalkalisk peroksydbleking (tabell 1) og hvilke lyshetsverdier som oppnås etter det andre bleketrinn (tabell 2) i en metode ifølge oppfinnelsen ved bruk av den andre utførelsesform av fremgangsmåten og de samme masser.

Tabell 1

Lyshet etter bleking på oppmalt ved (SGW) og termomekanisk masse (TMP) til maksimal lyshet (standard bleking) og til høy styrke, hyperalkalisk peroksydbleking (HAPB), det vil si med en opprinnelig pH-verdi på 13. Peroksydforbruket er gitt i parenteser. Peroksydladninger 4#, tid 120 minutter og temperatur 60°C

Lyshet ifølge ISO

Etter annet-trinns bleking oppnås det masser med sterkt forbedret styrke og overflateegenskaper og med meget høy lyshet. Bemerk at lysheten er meget høyere enn det som vanligvis oppnås ved standardbleking (tabell 1). Peroksydforbruket i det andre trinn er meget lavt og den optimale bleke-pH-verdi er noe lavere enn for et første-trinns standardbleking.

Styrken og glattheten for massene er ikke vesentlig påvirket ved to-trinnsbleking, det vil si at massene bibeholder høy styrke og seighet som er resultatet ved hyperalkalisk peroksydbleking. Slik det er diskutert ovenfor gjennomføres blekingen i det første trinn med en opprinnelig pH-verdi på over 12, ved eller over 13. Peroksydladningen kan så være 1-8% og fortrinnsvis 2-4% (beregnet på mengden av tørr masse).

Det annet trinn gjennomføres generelt med en opprinnelig pH som er 1-2 enheter lavere enn den opprinnelige pH-verdi i et første trinn. For eksempel kan den være innen området 10-12 og fortrinnsvis 11-11,5*. Peroksydladningen når den andre utførelsesform av metoden benyttes kan være 1- 8%, hensiktsmessig 2- 4%, beregnet på mengden av tørrmasse.

Begge trinn kan gjennomføres ved en massekonsentrasjon på 7-35% fortrinnsvis 10-15% og hensiktsmessig 11-12%, for eksempel i et bleketårn og ved en temperatur på 40-95'C.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende eksempler.

Den følgende bleketeknikk har vært benyttet i de nedenfor beskrevne forsøk.

De opprinnelige pH-optima ble bestemt først i forhold til lysheten for en gitt peroksydladning. Dette kan skje på følgende måte: 10 g tørrmasse oppslemmes varm (SCAN M 10:76) i deionisert vann (eller lignende). 0,1% DTPA, beregnet på massen, tilsettes under oppslemmingen. Massen avvannes på et gasbind i en Btlchner-trakt. Filtratet tilbakeføres til trakten og filtreres gjennom den tidligere dannede massekake for å gjenvinne finfordelte materialer som går igjennom under første avvanningstrinn. Dette gjentas inntil filtratet

(oftest 0,1% av massen) og alkali til den ønskede opprinnelige pH-verdi blandes i en plastmugge og oppvarmes til bleketemperatur. Peroksydet ved romtemperatur tilsettes til den kjemiske blanding umiddelbart før iblanding i massen. Med "opprinnelig pH-verdi" menes her den pH-verdi i den kjemiske blanding ved 24 °C inkludert fortynningsvann og mengden vann inneholdt i våtmassen men ikke medregnet massen selv. Fortynningsvannmengden justeres slik at massekonsentrasjonen etter at kjemikaliene er blandet inn vil være den riktige, oftest 15%. Posen med oppvarmet masse åpnes og blekekjemikaliene tilsettes. Massen knas deretter intenst slik at det oppnås homogen blanding. Posen forsegles og bringes tilbake til vannbadet. Etter 5 henholdsvis 15 minutters bleketid knas massen ytterligere.

Blekingen skjer i et vannbad, oftest ved 60°C i løpet av 120 minutter. Bleketiden er tiden fra iblanding av blekekjemikaliene til vasketidspunktet med deionisert vann som har romtemperatur. Posen tas ut av vannbadet noen minutter før full bleketid og åpnes, en prøve tas så ut for kjemisk restanalyse. For å forhindre at masse kommer ut sammen med restkjemikalier blir væsken presset ut igjennom et fint gasbind. Slutt-pH-verdien måles ved romtemperatur og restperoksyd bestemmes ved hjelp av Jodtitrering. Massen bringes i en Btlchner-trakt og vaskes med ca. 6 1 deionisert vann i henhold til den metode som er beskrevet for slik vasking. Den vaskede masse blir så skylt med en minimal mengde deionisert vann og suspensjonen titreres ned til ca. pH 5-6. Massen analyseres i henhold til vanlige SCAN metoder.

Ved å repetere disse blekinger med varierende opprinnelige pH-verdier kan man bestemme forbindelsen mellom lyshet og opprinnelig pH-verdi.

Eksempel 1 (tilsetning av syre)

Hvis blekingen gjennomføres ved en høyere opprinnelig pH-verdi, for eksempel 13, enn det som er optimalt med henblikk på lysheten, såkalt hyperalkalisk peroksydbleking (HAPB), oppnås en masse som har fått styrke og glattheten øker på grunn av blekingen men med en lyshet som ikke er optimal i forhold til peroksydladningen. Hvis en syre, for eksempel svovelsyre, tilsettes etter HAPB til suspensjonen av masse og blekekjemikalier slik at blekevæskens pH-verdi reduseres til for eksempel 12 og blekingen tillates å fortsette i ytterligere 60 minutter før avslutning i henhold til den ovenfor angitte metode, oppnås en lyshet som praktisk talt er den samme som ved bleking for optimal lyshet. Massen er da både sterk og glatt. Resultatene fra blekingen gjennomført med en syre fremgår av tabell 3.

Eksempel 2 (to-trinns bleking)

Hyperalkalisk peroksydbleking gjennomføres først, for eksempel med 4% H2O2, og en opprinnelig pH-verdi på 13. En ny peroksydbleking gjennomføres deretter med eller uten mellomliggende vasking og den kan skje på følgende måte:

a) Med vasking

Etter hyperalkalisk peroksydbleking med vasking

gjennomføres blekingen igjen, for eksempel med en 4% peroksydladning, i den hensikt å øke lysheten. For det andre bleketrinn, gjennomført med den samme teknikk som det første, må den opprinnelige pH-verdi først optimaliseres med henblikk på lysheten. Den optimale opprinnelige pH-verdi i det andre trinn var 11,5, det vil si en halv enhet lavere enn det som var optimalt for enkeltrinnsbleking.

b) Uten vasking

Det andre trinn kan også gjennomføres uten mellomliggende vasking. Peroksyd tilsettes da til matesuspensjonen og eventuelt syre for å oppnå optimal pH-verdi. En liten mengde av blekevæsken kan eventuelt presses ut før tilsetning av peroksyd slik at massekonsentrasjonen ikke vil være for lav. Bleking tillates så å fortsette for eksempel i ytterligere 120 minutter. En masse oppnås så med øket styrke og glatthet og med meget høy lyshet, høyere enn det som kan oppnås i ett trinn optimali-sert for lyshet.

Resultatene fra bleking gjennomført på denne måte fremgår av tabell 3.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for peroksydbleking i 2 trinn av ligno-célluloseholdig masse som er fremstilt på mekanisk eller kjemimekanisk måte, for å oppnå både høy styrke og høy lyshet, karakterisert ved at det i et første trinn utføres en hyperalkalisk peroksydbleking med en peroksydtilsetning på 1 til 8 %, beregnet som hydrogenperoksyd på mengden tørrmasse, og ved en utgangs-pH-verdi på minst 13, målt i blekevæsken ved 24 °C før innblanding i massen, slik at massen får en densitets-, styrke- og overflateglatthetsforbedring, hvoretter en del av blekevæsken trekkes av, og at det i et andre trinn tilsettes 1 til 8 % peroksyd, beregnet som hydrogenperoksyd på mengden tørrmasse, hvorved massesuspensjonens utgangs-pH-verdi skal overskride 10,5 og høyest være 11,5.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at blekevæsken presses av etter det første trinnet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at massen vaskes etter det første trinnet.

4 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at blekingen utføres i et bleketårn ved en massekonsentrasjon på 7 til 35 <f>, fortrinnsvis 10 til 15 * og helst 11 til 12 <<>f>.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at blekingen utføres ved en temperatur av 40° til 95°C.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det til massen settes silikat 1 en mengde av 2 til 6 %, fortrinnsvis 4 til 5 5É, beregnet på mengden tørrmasse.