NO178899B

NO178899B - Fremgangsmåte for fremstilling av bleket masse i höyt utbytte

Info

Publication number: NO178899B
Application number: NO910865A
Authority: NO
Inventors: Michel Devic
Original assignee: Atochem
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1996-03-18
Also published as: PT96951B; EP0446110A1; PT96951A; CA2037678A1; ATE125013T1; ES2074670T3; NO910865D0; FR2659363A1; DE69111098T2; CA2037678C; FI98840B; FR2659363B1; FI911118A; NO910865L; NZ237310A; AU641478B2; DE69111098D1; US5143581A; NO178899C; FI98840C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av blekede høyutbyttemasser ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium.

Masser med høyt utbytte fremstilles ved å underkaste et utgangslignocellulosemateriale som ved, i oppkuttet tilstand, mekanisk påvirkning, eventuelt kombinert med kjemisk eller termisk påvirkning.

Høyutbyt temas ser er av en viss interesse for industrien da den utgjør et viktig kompromiss mellom mekaniske masser og de egentlige kjemiske masser.

Med høyutbytte menes et utbytte i vektmasse i tørr tilstand beregnet i forhold til vekten av utgangsmaterialet i tørr tilstand, på generelt 85 # og ofte 90 <&: Blekingen av høyutbyttemassene som er nødvendig for den kvalitet som kreves på papirområdet og for lignende pro-dukter, gjennomføres ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium. En slik bleking gir imidlertid ytterligere problemer både på det tekniske og på det økonomiske plan.

For således å redusere effektivitetstapet for hydrogenperoksyd på grunn av den manglende stabilitet i alkalisk medium blir natriumsilikat benyttet i en mengde slik at det kan forårsake diverse mangler av alvorlig type under opparbeiding av massen og ved papirfremstilling, for eksempel dannelsen av faste avsetninger på utstyret og på lignocellulosefiberen, eller fremstilling av et papir med grovt grep. I denne forbindelse skal det for eksempel henvises til C.W. Kutney, "Pulp and Paper Canada", 86:12, (1985), 182-189.

Imidlertid kan mengden av natriumsilikat ikke reduseres uten å risikere at blekingen ikke gjennomføres på tilfredsstillende måte.

For at dette resultat skal være tilfredsstillende høyt kan man i tillegg underkaste masse som skal blekes en blekebehandling med ^Ooji to trinn i stedet for ett eller søke å erstatte silikatet med et middel med analog effektivitet, for eksempel diettfLentriaminpentametylenfosfonsyre (DTMPÅ) hvis ekvivalens med natriumsilikat ikke er verifisert annet enn i spesielle tilfeller i henhold til Eobert W. Allison, "Appita", Vol. 36, nr. 5, mars 1983, 362-370. Slike løsninger er imidlertid slett ikke tilfredsstillende på det økonomiske plan.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater å beholde kun et bleketrinn ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium, å undertrykke manglene ved natriumsilikat, å ikke belaste operasjonens økonomi, det hele mens man sikrer en bleket masse med forhøyet blekegrad og økede mekaniske egenskaper.

Foreliggende oppfinnelse består i en fremgangsmåte for fremstilling av blekede høyutbyttemasser ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium, omfattende å underkaste massen som skal blekes følgende suksessive trinn: en forbehandling ved hjelp av et sekvesteringsmiddel for

metallioner fulgt av en vasking;

en behandling med sulfitt og et reduksjonsmiddel som er mere elektronegativt enn sulfitt og som virker sammen og i et medium med en initial pH-verdi mellom 7 og 12,5, fulgt av en vasking for å fjerne sulfittioner og reduksjonsmiddel; og

en blekebehandling ved hjelp av hydrogenperoksyd i

alkalisk medium,

og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at blekebehandlingen gjennomføres i fravær av silikat.

I den definisjon av oppfinnelsens fremgangsmåte som er gitt ovenfor og også i det følgende, er mengden av en forbindelse hvis ikke annet er sagt, uttrykt i vekt-$ i forhold til massen i tørr tilstand.

I definisjonens fremgangsmåte som gitt ovenfor og i det følgende menes: med masser: masser som definert i beskrivelsens innledning og også lignocellulosemateriale i form av treflis. En maskin av mekanisk impregneringstype som for eksempel beskrevet i FR-PS 2.319.737, FR-tillegg 2.436.844, FR-PS 2.418.295 og 2.451.963, eller av typen Impressafiner® som beskrevet for eksempel i publikasjonen "Pulp and Paper Manufacture", 3. utgave, vol.2, "Mechanical Pulping", side 98 og 99, kan benyttes for å gjennomføre hele eller en del av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut fra enhver masse slik den her er ment. Videre kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennom-føres i enhver form for utstyr som kombinerer kjente apparaturer i papirindustrien for å gjennomføre for-behandlings-, vaske-, og blekebehandlingoperasjonene som blant annet elter, filtere, presses, bleketårn og så videre; med forbehandling av massen ved hjelp av et sekvesterings middel for metallioner, et trinn som omfatter å underkaste massen innvirkning av en forbindelse som natriumtripoly-fosfat, natriumtetrapolyfosfat, natriumsalter av eddiks-nitriloeddik-, etylendiamintetraeddik- eller dietylentriamin pentaeddik (DTPA) syre.

Sekvesteringsmidlet benyttes i en mengde på ca. 0,1 til 1 %.

Forbehandlingen med sekvesteringsmiddel gjennomføres vanligvis ved en temperatur mellom 20 og 100°C, fortrinnsvis mellom 50 og 95 °C for ikke å måtte arbeide under trykk. Konsistensen, mengden av massen av lignocellulosematerialet i tørr tilstand, kan her velges innen meget vide grenser, for eksempel mellom 5 og 5 0 % ;

med vasking: det trinn som tillater fra massen på mer

eller mindre fullstendig måte å fjerne den flytende til-stedeværende fase for eksempel ved å konsentrere massen ved pressing på filter eller takket være en eventuelt gjentatt fortynningssekvens av massen, hyppigst med vann, og derefter

å konsentrere massen for eksempel ved pressing på filter; vaskeeffektiviteten uttrykkes i graden av fjerning, som prosent, av flytende fase som var tilstede før vasking.

Vaskingen som følger formbehandlingen med et sekvesteringsmiddel og vaskingen for å fjerne sulfittioner og reduksjonsmiddel gjennomføres hyppigst ved hjelp av sekvensen for-tynning/konsentrering, ved en temperatur generelt innen området 20 til 90°C og oftest mellom 20 og 60°C av økonomiske grunner. Effektiviteten for en slik vasking er fortrinnsvis over 90 %;

med sulfitt: natriumsulfitt NagSC^ eller natriumbisulfitt Na2S03, eller mere generelt en blanding av svoveldioksyd og natriumhydroksyd; mengden sulfitt som benyttes er den som vanligvis benyttes i slike prosesser som ikke anvender oppfinnelsen men som er kjent som egnet for opparbeiding av kjemotermomekaniske masser (CTMP-masser) idet denne mengde, uttrykt som SO2, som et kompromiss oftest ligger mellom 0,5 og 6 % ;

med reduksjonsmiddel som er mere elektronegativt enn

sulfittionet SO3H: en forbindelse som i det følgende kalles reduksjonsmiddel, hyppigst valgt blant dioksydet av tiourin-stoff eller formamidinsulfinsyre, natriumborhydrid, natrium-hydrogensulfid eller natriumditionitt.

Mengden reduksjonsmiddel som benyttes kan variere alt efter type. Den ligger vanligvis mellom 0,1 og 5 % når det gjelder tiourinstoffdioksyd eller ditionitt. Natriumborhydrid benyttes i mengder mellom 0,01 og 0,5 %. Reduksjonsmidlet benyttes oftest i form av en vandig oppløsning, for eksempel en oppløsning inneholdende 12 vekt-# natriumborhydrid av den kommersielt tilgjengelige type BOROL® fra VENTRON Corporation.

Den samtidige innvirkning av sulfitt og reduksjonsmiddel på massen der sulfitt og reduksjonsmiddel sammen er i kontakt med massen, skjer ved en temperatur mellom 20 og 200°C. Fortrinnsvis ligger temperaturen mellom 60 og 140°C. Når temperaturen er lik eller over 100°C skjer den felles innvirkning av sulfitt og reduksjonsmiddel under trykket for mettet vanndamp.

Et sekvesteringsmiddel av type og mengde som under forbehandlingen, kan med fordel være tilstede sammen med sulfitt og reduksjonsmiddel.

Konsistensen under den samtidige Innvirkning av reduksjonsmiddel ligger vanligvis mellom 5 og 50 % alt efter driftsmetode, generelt mellom 10 og 30 Varigheten for operasjonen avhenger av de andre utførelsesparametre og deriblant også typen benyttet utstyr. Varigheten overskrider vanligvis ikke 1 time og ligger generelt mellom noen titalls sekunder og 30 minutter. En meget kort varighet tilsvarer gjennomføring av operasjonen i en behandlingsmaskin for treflis av den type som er beskrevet ovenfor;

- med blekebehandling ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk miljø: den operasjon som gjennomføres ved å benytte en mengde hydrogenperoksyd på mellom 0,5 og 10 %, fortrinnsvis mellom 2 og 6 %, i nærvær av omtrent 0 til 1 ^ og fortrinnsvis mindre enn 1 # silikat ved en pH-verdi mellom 9 og 11, ved en temperatur mellom 40 og 100° C i ca. 0,5 til 6 timer med en konsistens mellom 10 og 30 S6. Blekeoppløsningen kan inneholde additiver som i det vesentlige ett eller flere sekvesteringsmidler som for eksempel dietylentriaminpenta-eddiksyre eller etylendiamintetraeddiksyre i form av natriumsalter i mengder generelt mellom 0,1 og 1 1

Mengden natriumhydroksyd som er tilstede sammen med hydrogen-peroksydet ved blekebehandlingen ligger vanligvis mellom 1 og 6 % og oftest mellom 2 og 3 <&. Den optimale mengde avhenger av vedens type; - med silikat: en vandig oppløsning av natriumsilikat med en densitet lik 1,33.

De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen. Eksemplene er gitt for å sammenligne oppfinnelsens fremgangsmåte med kjente prosesser.

I alle eksempler gjelder følgende:

høyutbyttemassen, bleket ved hjelp av hydrogenperoksyd,

er oppnådd ved å benytte fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen eller en i og for seg kjent prosess på en og samme mekaniske måte. Denne opprinnelige masse inneholder en blanding av nåleved og løvved i andelene 75:25 og hvithetsgraden, målt ved refraktometri ved 575 nm i henhold til isonormen, er lik 60,6<»> ISO;

materialmengden uttrykkes hvis ikke annet er sagt i vekt-# i vekt-# i forhold til vekten av tørrmassen;

DTPA benyttes i form av natriumsalt i 40 vekt-# vandig oppløsning og den antydede mengde er den av oppløsningen; natriumborhydridet anvendes i form av BOROL® og den antydede mengde er i denne form;

natriumsilikatet anvendes slik det er sagt i form av en vandig natriumsilikatoppløsning med densitet 1,33 og i den mengde som er angitt for denne oppløsning;

magnesium anvendes i form av magnesiumsulfat og mengden er uttrykt i milligram;

hydrogenperoksyd regnes som 100 % som vanlig; vaskeeffektiviteten efter forbehandlingen med et sekve steringsmiddel og efter innvirkning av sulfitt med reduksjonsmiddel, er over 90 % ;

mengden natriumhydroksyd som er tilstede ved bleke behandlingen med H2O2 i alkalisk miljø er den som, tatt i betraktning de andre parametre, fører til den høyeste blekegrad; og

blekegraden måles på den blekede masse, bragt til en pH-verdi på 6 ved hjelp av SO2, ved refraktometri ved 457 nm i henhold til ISO og uttrykkes i grader ISO ("ISO).

Eksempel 1:

Den opprinnelige masse underkastes en behandling ved hjelp av 0,5 9é DTPA i 15 minutter ved 0°C til en konsistens lik 10 % og vaskes derefter og underkastes så samtidig innvirkning av 5 % Na2S03 og 1 56 B0R0L® i 1/2 time ved 90° C til en konsistens lik 20 %.

Den resulterende masse fra rekkefølgen av trinnene omfattende forbehandling ved hjelp av sekvesteringsmiddel for metallioner, vasking og behandling med sulfitt og reduksjonsmiddel, vaskes og underkastes til slutt en blekebehandling ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium i 5 timer ved 60° C til en konsistens lik 20 1° med 4 # H202, 4 % NaOH, 0,5 % DTPA i fravær av silikat.

Den blekede masse som oppnås på denne måte har en hvithetsgrad lik 83,9 % ISO.

Eksempel 2:

Eksempel 1 gjentas bortsett fra at blekebehandlingen ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium gjennomføres i nærvær av 1 56 silikat.

Den blekede oppnådde masse har en hvithetsgrad lik 84,7 %.

Eksemplene 3 og 4 (sammenligning):

Eksempel 1 gjentas bortsett fra at blekebehandlingen ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium gjennomføres i nærvær av 2 % silikat i eksempel 3, 4 % silikat i eksempel 4.

Det fastslås at den blekede masse fra disse to prøver har en hvithetsgrad lik 84,9 % og praktisk talt den samme som oppnås i eksempel 2.

Eksemplene 5, 6, 7 og 8 (sammenligning):

Eksempel 1 gjentas men man undertrykker behandlingen av massen med sulfitt og reduksjonsmiddel sammen og gjennomfører ikke annet enn forbehandling med sekvesteringsmiddel, vasking efter forbehandlingen og blekebehandlingen med hydrogenperoksyd i alkalisk medium.

I dette sistnevnte tilfellet er silikatet fraværende i eksempel 5 og tilstede i en mengde av 1 # i eksempel 6, 2 % i eksempel 7 og 4 % i eksempel 8.

Massen har en hvithetsgrad som for eksempel 5 er lik 76 %,

for eksempel 6 er lik 78,2 <&, for eksempel 7 er lik 80,3 %, og for eksempel 8 er lik 82,5

Eksempel 9 (sammenligning):

Efter forbehandlingen med sekvesteringsmiddel og vasking, gjennomført som i eksempel 1, blir den vaskede masse underkastet en første blekebehandling med E^Og i alkalisk medium i fravær av silikat, ved 60°C og til en konsistens på 20 % som i eksempel 1 men i halvannen time med 44 % H2O2 og

1,3 % NaOH og derefter en vasking og så en andre blekebehandling med H2O2 i alkalisk medium under de samme betingelser for temperatur og konsistens som i det første tilfellet men med 2,56 % H202, 3,1 % NaOH og 0,05 % Mg.

Den oppnådde blekemasse har en hvithetsgrad lik 83,5 56 ISO.

Disse eksempler viser klart fordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i forhold til en blekebehandling kun med hydrogenperoksyd i alkalisk medium, gjennomført imidlertid

med en silikatmengde tilsvarende den optimale silikatmengde 5 (4 %) og i forhold til 2 suksessive blekebehandl inger med hydrogenperoksyd i alkalisk medium uten silikat.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av blekede høyutbyttemasser ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium, omfattende å underkaste massen som skal blekes følgende suksessive trinn: en forbehandling ved hjelp av et sekvesteringsmiddel for metallioner fulgt av en vasking; en behandling med sulfitt og et reduksjonsmiddel som er mere elektronegativt enn sulfitt og som virker sammen og i et medium med en initial pH-verdi mellom 7 og 12,5, fulgt av en vasking for å fjerne sulfittioner og reduksjonsmiddel; og en blekebehandling ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium,karakterisert ved at blekebehandlingen gjennomføres i fravær av silikat.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sekvesteringsmidlet velges blant natriumtripoly-fosfat, natriumtetrapolyfosfat, og natriumsalter av eddik-, nitriloeddik-, etylendiamintetraeddik- eller dietylentriamin-pentaeddiksyre.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at forbehandlingen gjennomføres ved en temperatur mellom 20 og 100° C og en konsistens mellom 5 og 50 % ved hjelp av en sekvesteringsmiddelmengde mellom 0,1 og 1 %.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at sulfitten og reduksjonsmidlet som er mere elektronegativt enn sulfittionet, virker inn sammen ved en temperatur mellom 20 og 200°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at temperaturen ved hvilken sulfitt og reduksjonsmiddel virker sammen, er mellom 60 og 140°C.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at mengden sulfitt, uttrykt som svoveldioksyd SO2, er mellom 0,5 og 6 %.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at reduksjonsmidlet som er mere elektronegativt enn sulfitt er valgt blant tiourinstoffdioksyd, natriumhydrogensulfitt og natriumborhydrid.

8- Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at mengden tiourinstoffdioksyd eller hydrogensulfitt i sulfitten er mellom 0,1 og 5 %.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at mengden natriumborhydrid i sulfitten ligger mellom 0,01 og 0,5 %.

10. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 9, karakterisert ved at blekingen ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium gjennomføres med en mengde av peroksydet på mellom 0,5 og 10 %, en pH-verdi mellom 9 og 11, ved en temperatur mellom 40 og 100°C og ved en konsistens mellom 10 og 30 1o.