NO178936B

NO178936B - Hydrogenperoksydbleking av höyutbytte-papirmasse

Info

Publication number: NO178936B
Application number: NO911491A
Authority: NO
Inventors: Michel Devic
Original assignee: Atochem
Priority date: 1990-04-30
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1996-03-25
Also published as: JPH04228691A; FR2661431A1; US5296100A; PT97514B; FI912074A0; NO911491D0; CA2041389A1; NZ237980A; PT97514A; EP0514609A1; EP0514609B1; FI99154C; NO178936C; AU642007B2; JPH0726351B2; AU7605691A; FR2661431B1; FI912074A; FI99154B; ES2057805T3

Abstract

Bleking av høyutbytte papirmasse der massen som skal blekes underkastes en forbehandling ved hjelp av et kompieksdannende middel for metallloner fulgt av en vasking, og derefter en behandling med hydrogenperoksyd 1 alkalisk medium, gjennomføres ved at det mellom begynnelsen og slutten av behandlingen foretas en ytterligere tilsetning til massen av hydrogenperoksyd og et alkalisk middel uten å avbryte behandlingen, på et tidspunkt der 60 til 85 % av den opprinnelige mengde hydrogenperoksyd er forbrukt idet den ytterligere mengde hydrogenperoksyd er lik eller mindre enn utgangsmengden.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en blekeprosess for høy-utbytte-papirmasse ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium.

Med høyutbytte-papirmasse menes her masser oppnådd med et vektutbytte i tørr tilstand, i forhold til 1ignocellulose-utgangsmaterialer som ved, generelt i form av flis, beregnet i tørr tilstand, som er over 85 % og hyppig lik eller mer enn 90 56.

Slike masser fremstilles ved defibrering av utgangs-materialet, hyppigst av flis, ved hjelp av en mølle- eller skive-defibrør, eventuelt forbundet med en kjemisk og/eller termisk behandling.

Den omfatter industrier kalt mekanisk, termomekanisk eller kjemotermomekanisk.

Blekingen omfatter ved hjelp av kjemisk innvirkning å avfarve de kromofore grupper i vedbestanddelene uten å oppløselig-gjøre bestanddelene. De kromofore grupper som er ansvarlige for brunfarvingen av papirmassen bæres prinsippielt av lignin og visse ekstrakter (tanniner).

To typer prosesser benyttes i dag for å oppnå denne av-farving: den første består i, på en masse, å la et reduksjons- middel, vanligvis hydrogensulfit, innvirke under milde betingelser og i nøytralt eller lett surt medium. Reduk-sjonen av de kjemiske grupper som er ansvarlig for farvingen gir en partiell bleking som for visse an-vendelser ikke desto mindre er tilstrekkelig;

- den andre prosess består i å oksydere de farvede grupper ved hjelp av hydrogenperoksyd i alkalisk medium. Den oppnådde bleking er mere vesentlig enn den foregående prosess, noe som forklarer at peroksydprosessen i dag er

den hyppigst benyttede for å tilfredsstille kravene til papirkvalitet.

Imidlertid er hydrogenperoksyd et kostbart produkt hvis stabilitet synker efter hvert som pH-verdien øker. Da det erkjennes at det pE-område i hvilket blekingen vanligvis gjennomføres med hydrogenperoksyd strekker seg fra ca. 9 til ca. 11 slik det er angitt i "The bleaching of pulp", TAPPI Press, SINGH ed. Atlanta USA, 1970, side 227, er forbedringen innenfor denne anvendelsesramme av peroksyd av stor inte-resse for industrien.

Det er derfor det har vært foreslått å ha hydrogenperoksyd innvirke i minst to distinkte blekefaser.

I WO-84.02.366 er det for eksempel foreslått en første fase i hvilken de alkaliske betingelser er unormalt sterke med henblikk på å forbedre den mekaniske kvalitet for fibrene og den andre fase under vanlige. alkalinitetsbetingelser for å korrigere blekefeilen som er oppstått i den første fase.

I "TAPPI Journal", mars -87, side 119 følgende, beskriver D. Lachenal også en fremgangsmåte i to faser men der det benyttes en natriumhydroksydmengde som er meget større enn den som vanligvis benyttes i en første fase, i den andre fase.

Til slutt erkjenner FR-PS 2 357 177 opprettholdelse av så enhetlige betingelser som mulig under blekingen ved å gå frem i henhold til en følge av distinkte faser.

I hver av de foreslåtte prosesser skiller en fase seg fra den følgende ved at intermediært produktene som har vært brukt i den første, spesielt hydrogenperoksyd og alkaliske stoffer som natriumhydroksyd, fjernes fra massen, i større eller mindre grad og for eksempel i en mengde av 90 %, vanligvis ved vasking og/eller pressing av massen. Energi- og invester-ingsomkostningene virker mot betydningen av å forbedre utbyttet ved bruk av hydrogenperoksyd.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter to virkefaser for hydrogenperoksyd på massen men nødvendiggjør ingen mellom-operasjon som ovenfor.

Foreliggende oppfinnelse angår i henhold til dette en fremgangsmåte for bleking av en høyutbytte-lignocellulose-masse som omfatter: (I) først å penetrere massen med et kompleksdannende middel for metallioner og derefter å vaske den for-behandlende masse, og derefter (II) å bleke den forbehandlede, vaskede masse med hydrogenperoksyd,

og fremgangsmåten karakteriseres ved at det først tilsettes 3-5 % hydrogenperoksyd i et alkalisk medium som fortrinnsvis er natriumhydroksyd og at det inkluderes tilsetning av en supplementaer, blekende mengde hydrogenperoksyd og en supplementaer mengde på 0,5-1,5 % av natriumhydroksyd til massen, idet alle prosentandeler er på vektbasis, beregnet på vekten av massen i tørr tilstand, hvorved tilsetningen av disse supplementære mengder gjennomføres i løpet av blektrinnet (II) uten å avbryte dette og der hydrogenperoksyd- eller alkalibehandlingsmidler ikke fjernes under blekingen, på et tidspunkt når fra 70$ til 8056 av den opprinnelige mengde hydrogenperoksyd er forbrukt.

I den definisjon som er gitt ovenfor av oppfinnelsens fremgangsmåte og også i det følgende, mener man med masse det som består av lignocellulosemateriale, beregnet i tørr tilstand, samt den væske som er tilstede sammen med massen.

I alt som følger er alle materialmengder uttrykt i vekt-$ i forhold til vekten av massen i tørr tilstand, hvis ikke annet er sagt.

Forbehandlingen ved hjelp av et kompleksdannende middel av metallioner gjennomføres generelt ved en temperatur som vanligvis ligger under 100°C men over 20°C, for eksempel mellom 50 og 95° C, ved en konsistens i prosent av tørrmasse

. som ligger mellom 5 og 30 % og oftest mellom 10 og 15 %, i et tidsrom som avhenger av de andre parametre men som som oftest ligger mellom 5 minutter og 2 timer ved en temperatur mellom 4 og 8. Det kompleksdannende middel benyttes generelt i en

mengde av 0,1 til 1 %, hyppigst i mengde av 0,2 til 0,5 % og velges som regel blant natriumtripolyfosfat, natriumtetrapyrofosfat, natrimsalter av sitron-, nitriloeddik-, etylen-diamin-tetraeddik-, dietylen-triamin-pentaeddik (DTPA) syre.

Med vasking efter en forbehandling ved hjelp av et kompleksdannende middel menes en operasjon som består i mer eller mindre totalt og så effektivt som mulig å fjerne den væske som er tilstede i massen, for eksempel ved hjelp av pressing av denne på et filter eller ved hjelp av en eventuelt gjentatt sekvens fortynning/pressing, der fortynningene generelt gjennomføres med vann. Med effektivitet, uttrykt i prosent, den fjerningsgrad av væske som er tilstede i massen før vasking. I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er den effektivitet man tar sikte på med vaskingen minst lik 75 %.

Mengden benyttet hydrogenperoksyd H2O ved begynnelsen av behandlingen av den forbehandlede masse og vasket som ovenfor, kan være mellom 0, 5 og 6 %, fortrinnsvis mellom 3 og 5 1

Den ytterligere mengde H2O2 som tilsettes under behandlingen med H2O2 i alkalisk medium ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte liggger oftest mellom 0,25 og 3 % og er i ethvert tilfelle og som nevnt ovenfor lik eller mindre mengden HgO som benyttes ved begynnelsen av behandlingen.

Det alkakliske middel som hovedsaklig velges for å ledsage H2O2 er natriumhydroksyd NaOH.

Mengden NaOH som settes til massen sammen med H2O2 ved begynnelsen av behandlingen og det samme for den ytterligere mengde NaOH som tilsettes under behandlingen sammen med ytterligere H2O2, avhenger vesentlig av H2O2 og også av arten av ved og andre behandlingsparametre. Den første av disse to NaOH-mengder kan ligge mellom 0,5 og 6 % og oftest mellom 1,5 og 4 %; den andre kan også ligge mellom 0,5 og 6 % og fortrinnsvis mellom 1 og 3 %.

Som i de kjente prosesser kan behandlingen av massen ved hjelp av H2O2 i alkalisk medium finne sted i nærvær av et middel som stabiliserer H2O2, for eksempel natriumsilikat, likeledes et kompleksdannende middel for metallionene som for eksempel DTPA i form av natriumsaltet. For eksempel kan 1 til 4 % av en vandig natriumsilikatoppløsning med densitet 1,33 og 0 til 0,5 % av en 40 vekt-56 vandig oppløsning av natriumsaltet av DTPA tilsettes sammen med H2O2 og NaOH ved begynnelsen av behandlingen og 0 til 4 # av silikatopp-løsningen og 0 til 25 % av DTPA-saltoppløsningen kan tilsettes under blekingen sammen med de ytterligere mengder H2O2 og NaOH som settes til massen.

Behandlingen ved hjelp av H2O i alkalisk medium gjennomføres vanligvis ved en temperatur mellom 60 og 90°C, oftest mellom 65 og 75° C og ved en så høy konsistens som mulig, for eksempel mellom 15 og 45 %. Virkningsvarigheten for H2O2 som tilsettes med NaOH ved begynnelsen av behandlingen på samme måte som den til H2O2 som tilsettes sammen med NaOH under behandlingen ifølge oppfinnelsen, avhenger hovedsaklig av temperaturen og mengden H2O2 idet den som oftest ligger mellom 1 og 6 timer.

Det er fastslått at det ofte er fordelaktig å gå til tilsetning av ytterligere mengder H2O2 og NaOH under behandlingen når det er forbrukt mellom 70 og 80 % av den opprinnelige tilsatte H202~mengde.

De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen, idet noen av eksemplene er for sammenligningsformål.

I hvert av eksemplene var massen som ble underkastet bleking en mekanisk møllemasse som i vekt-# inneholdt 75 % nåleved og 75 % løvved og der hvithetsgraden var 63,2° ISO. I hvert av eksemplene ble massen før ^O-behandlingen i alkalisk medium underkastet en forbehandling til en konsistens på 10 % ved hjelp av 0,5 % av en vandig oppløsning av 40 vekt-% av en natrium DTPA-oppløsning, ved 90° C i 15 minutter fulgt av en vasking med en effektivitet på 90 %.

Behandlingen ved hjelp av H2.O2 i alkalisk medium ble hver gang gjennomført i fravær av et kompleksdannende middel med metallioner, ved en temperatur lik 70°C og ved en konsistens suksessivt fra 20 % før de ytterligere tilsetninger av H2O2 og NaOH til 15 io efter at disse tilsetninger er gjennomført.

Mengden H2O2, NaOH, natriumsilikatoppløsning med densitet 1,33 med henblikk på silikat, uttrykt slik det her er vanlig i vekt-# i forhold til massen i tørr tilstand, er gitt i

tabellen samt også hvithetsgraden for massen som er underkastet oppfinnelsens fremgangsmåte samt masser som er underkastet en kjent metode som ikke er i overenstemmelse med oppfinnelsen der en vasking er angitt med L, med en effektivitet lik 90 %, før ytterligere tilsetning av minst H2 og NaOH.

Varigheten for blekebehandlingen er hver gang lik 7 timer.

Claims

1. Fremgangsmåte for bleking av en høyutbytte-1ignocellulose-masse som omfatter: (I) først å penetrere massen med et kompleksdannende middel for metallioner og derefter å vaske den for-behandlende masse, og derefter (II) å bleke den forbehandlede, vaskede masse med hydrogenperoksyd, karakterisert ved at det først tilsettes 3-5 % hydrogenperoksyd i et alkalisk medium som fortrinnsvis er natriumhydroksyd og at det inkluderes tilsetning av en supplementaer, blekende mengde hydrogenperoksyd og en supplementaer mengde på 0,5-1,5 % av natriumhydroksyd til massen, idet alle prosentandeler er på vektbasis, beregnet på vekten av massen i tørr tilstand, hvorved tilsetningen av disse supplementære mengder gjennomføres i løpet av blektrinnet (II) uten å avbryte dette og der hydrogenperoksyd- eller alkalibehandlingsmidler ikke fjernes under blekingen, på et tidspunkt når fra 70% til 80% av den opprinnelige mengde hydrogenperoksyd er forbrukt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den supplementerende mengde hydrogenperoksyd ligger fra 0,25 til 3 vekt-# av massen, beregnet i tørr tilstand.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at både den opprinnelige mengde natriumhydroksyd og den supplerende mengde av denne ligger i området 0,5 til 1,5 vekt-#, beregnet på massen i tørr tilstand.

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter å gjennomføre bleketrinnet (II) i nærvær av en mindre mengde natriumsilikat.

5 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter å gjennomføre bleketrinnet (II) i nærvær av et metallion-kompleksdannende middel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man gjennomfører bleketrinnet (II) ved en konsistens i området 15 til 45%.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter å gjennomføre, forbehandlingstrinnet (I) i et pH-område fra 4 til 8.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter å gjennomføre forbehandlingstrinnet (I) med fra 0,1 til 1 vekt-# av kompleksdannelsesmiddelet for metallioner.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at man som kompleksdannende middel for metallioner benytter natriumtripolyfosfat, natriumtetrapyrofosfat, eller et natriumsalt av sitron-, nitrilotrieddik-, etylendiamin-tetraeddik- eller etylentriaminpentaeddiksyre.