NO338462B1

NO338462B1 - Framgangsmåte for framstilling av tremasse og anvendelse av samme

Info

Publication number: NO338462B1
Application number: NO20065354A
Authority: NO
Inventors: Herbert Sixta
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2016-08-22
Also published as: ZA200610044B; EP1753908B1; AT413548B; ATA9532004A; CA2568594C; CA2568594A1; WO2005118950A1; EP1753908A1; NO20065354L

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte for framstilling av tremasse i henhold til den innledende del av patentkrav 1. Videre angår foreliggende oppfinnelse en anvendelse av slik tremasse.

Bakgrunn

I dag er framstilling av tremasse dominert av sulfittprosessen og prehydrolysering ved Kraft-prosessen. Sulfittprosessen utgjør nærmere bestemt en teknologi som er svært miljøvennlig på grunn av høyt utbytte og gode muligheter for anvendelse av biprodukter og avfallsprodukter eller bruk av disse i energiproduksjon.

Eliminering av uønskete kortkjedete karbohydratfraksjoner, som innvirker både på prosesseringskarakteristikken hos tremassen og kvaliteten på det ferdige produkt, er essensielt ved framstilling av tremasse.

Det er derfor nødvendig å rense tremassen framskaffet fra en oppslemmingsprosess ytterligere. De kjente rensetrinnene omfatter både fjerning av ikke-celluloseholdig materiale slik som ekstrakter, ligniner og hemicelluloser, og en endring av molvektfordelingen mot en smal ikke-modal fordeling med et minimum av lavmolekylære karbohydrater.

Det skal bemerkes særlig med hensyn til sulfittprosessen at prosessen fører til relativt brede molvektfordelinger og slik sett til problemer forbundet med fjerningen av lavmolekylære karbohydrater (hemicelluloser).

Lutekstraksjon anvendes vanligvis til fjerning av kortkjedete karbohydrater fra tremasse og framstiller svært reaktive tremasser. Dette utføres ved å behandle tremassen med lut og deretter pressing.

I dette henseende er det to kjente metoder, det vil si kald kaustisk ekstraksjon (CCE) og varm kaustisk ekstraksjon (HCE). Kald kaustisk ekstraksjon, som vanligvis utføres ved temperaturer litt over romtemperatur, forårsaker hovedsakelig fysiske endringer i tremassen mens varm kaustisk ekstraksjon ved typiske temperaturer på 70 °C - 120 °C induserer en rekke kjemiske reaksjoner.

I praksis involverer imidlertid særlig anvendelsen av kald kaustisk ekstraksjon vesentlige ulemper siden det kreves svært store mengder alkali. Med 10 vekt% tremassekonsistens og en konsentrasjon på 10% NaOH er det nødvendig å anvende om lag 1 tonn NaOH per tonn tremasse.

I kombinasjon med en prehydrolyserende Kraft-prosess er det mulig å gjenbruke en del av luten i oppslemmingen, som akkumuleres når tremassen presses ut. Dette er imidlertid ikke mulig med sulfittprosessen.

Dersom imidlertid luten, som akkumuleres når tremassen presses ut, gjenbrukes i en resirkulasjonsprosess for den alkaliske ekstraksjon av tremassen, observeres en vesentlig degradering av renseeffekten.

WO 97/23279 Al beskriver en prosess hvor hemicellulose fjernes fra lut ved produksjon av cellulose og viskose. Luten renses ved nanofiltrering før den returneres til prosessen.

US 4 270 914 A beskriver en metode for å redusere innholdet av hemicellulose i lut ved hjelp av ultrafiltrering før luten resirkuleres tilbake til en merceriseringsprosess.

Fra US patent nr. 3 935 022 A er det kjent en prosess for å redusere innholdet av hemicellulose fra en alkalisk løsning før denne føres tilbake til prosessen. Den alkaliske løsning som skal resirkuleres kan behandles ved flere ulike metoder som for eksempel filtrering og sentrifugering. Videre kan evt. den alkaliske løsning varmebehandles før gjenbruk.

Formål

Formålet med oppfinnelsen er å framskaffe en forbedret framgangsmåte for framstilling av tremasse, der de ovennevnte ulempene kan unngås ved utføring av en kald og/eller varm kaustisk ekstraksjon. Det er nærmere bestemt et formål med oppfinnelsen å løse problemene forbundet med bruk av alkalisk ekstraksjon i kombinasjon med sulfittprosessen.

Oppfinnelsen

De ovennevnte formål er oppnådd gjennom foreliggende oppfinnelse som i henhold til et første aspekt består i en fremgangsmåte for fremstilling av tremasse som angitt i patentkrav 1.1 henhold til et annet aspekt angår foreliggende oppfinnelse en anvendelse av tremasse som angitt i patentkrav 15.

Foretrukne utførelsesformer fremgår av de uselvstendige patentkrav..

Fagpersonen vil tolke betegnelsen "betacellulose" andelen i et celluloseholdig materiale som (i motsetning til alfacellulose) er løselig i en 17.5 % løsning av NaOH ved 20 °C men som (i motsetning til gammacellulose) bunnfeller dersom løsningen surgjøres med 4.75M H2S04.

En har nå funnet at en resirkulering av luten, som akkumuleres når tremassen presses ut, for lutbehandling av tremassen, kan gi en merkbar reduksjon av den påkrevete mengde hvitlut dersom innholdet av betacellulose reduseres i pressvæsken. Et økt innhold av betacellulose i den resirkulerte luten resulterer åpenbart i en forverring av resultatet fra den alkaliske ekstraksjon en. På den andre siden har en overraskende funnet at innholdet av gammacellulose er av mindre betydning i dette henseende.

En foretrukket utførelse av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjenneteknet ved at ekstraksjonstrinnet er en kald kaustisk ekstraksjon, der behandlingen av tremassen med lut utføres ved en temperatur på mindre enn 50 °C, fortrinnsvis mindre enn 25 °C.

I denne utførelsesformen utføres fortrinnsvis behandlingen av tremassen med lut ved en massekonsistens på mer enn 5 vekt%, fortrinnsvis 10 vekt% av tremassen (basert på massen av den totale suspensjonen) og ved en konsentrasjon av lut på mer enn 5 vekt%, fortrinnsvis 9 vekt% (basert på massen av løsningen).

En spesielt interessant utførelsesform av en kald kaustisk ekstraksjon består i at massekonsistensen, under behandlingen av tremassen med lut, bringes til mer enn 10 vekt%, fortrinnsvis mer enn 30 vekt% av tremasse, et lutinnhold på mindre enn 7 vekt% basert på løsningen, justeres og løsningen kjøles ned til temperaturer under -10°C, fortrinnsvis -15°C til -20°C. Denne framgangsmåten er i det etterfølgende omtalt som "fryserensing".

Framgangsmåten er basert på fenomenet ved at vann vil krystallisere ut av alkaliluten under nedfrysing, som fører til en høyere konsentrasjon av restlut. Lutkonsentrasjonen kan derved reduseres vesentlig uten å påvirke renseeffekten.

En annen foretrukket utførelsesform av framgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er kjenneteknet ved at ekstraksjonstrinnet er en varm kaustisk ekstraksjon, der behandlingen av tremassen med lut utføres ved en temperatur på mer enn 80 °C, fortrinnsvis 110 °C.

I denne utførelsesformen utføres fortrinnsvis behandlingen av tremassen med lut ved en massekonsistens på mer enn 5 vekt%, fortrinnsvis 10 vekt% av tremasse (basert på massen av den totale suspensjonen) og ved en konsentrasjon av luten på mer enn 3 vekt%, fortrinnsvis mer enn 5 vekt% (basert på løsningen).

En spesielt foretrukket utførelsesform av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjenneteknet ved at tremassen underlegges både kald kaustisk ekstraksjon og varm kaustisk ekstraksjon. Dette er spesielt fordelaktig for gjenvinning av tremasser fra en sulfittprosess.

Ved hjelp av denne framgangsmåten er det mulig å utføre den kalde kaustiske ekstraksjonen før den varme kaustiske ekstraksjonen, og omvendt.

Forut for, mellom og/eller etter ekstraksjonstrinnet/ekstraksjonstrinnene, kan det utføres ytterligere behandlingstrinn slik som vasking eller bleking.

For implementering av kald kaustisk ekstraksjon samt varm kaustisk ekstraksjon i henhold til framgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det fordelaktig at innholdet av betacellulose i luten som anvendes til behandling av tremasse utgjør mindre enn 20 g/l, fortrinnsvis mindre enn 5 g/l væske (det vil si lutvæske pluss vann opptatt i tremassen).

Dessuten utgjør innholdet av gammacellulose i luten som anvendes til behandling av tremasse gjerne mindre enn 40 g/l, fortrinnsvis mindre enn 20 g/l væske.

Disse innholdsverdiene kan justeres ved innblanding av frisk lut og resirkulert lut som har blitt renset i henhold til oppfinnelsen eller som ikke har blitt renset.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres med gevinst særlig dersom en sulfittprosess anvendes som oppslemmingsprosess.

På grunn av innsparing i den påkrevete mengden av hvitlut, som er muliggjort med hjelp av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan en nå rense en tremasse framskaffet ved sulfittoppslemming på en økonomisk måte ved bruk av kald og/eller varm kaustisk ekstraksjon.

Den foreliggende oppfinnelsen er også relatert til bruken av en tremasse framstilt i henhold til framgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som et utgangsmateriale i framstilling av Lyocell-støpte elementer, celluloseacetat-støpte elementer og celluloseetere.

Med "Lyocell-støpte elementer" menes cellulose-støpte elementer som er framstilt i henhold til den såkalte aminoksidprosessen, det vil si ved oppløsing av tremasse i en vannbasert løsning av et tertiært aminoksid, støping av løsningen og utfelling fra den støpte løsningen.

I patentpublikasjonene WO 97/23666, WO 98/58102 og WO 98/58103 er det beskrevet tremasse som er egnet i aminoksidprosessen.

Dersom tremassen framstilt i henhold til oppfinnelsen anvendes i framstilling av Lyocell-støpte elementer, skal den fortrinnsvis ha en viskositet i området 350-550 ml/g, fortrinnsvis 350-450 ml/g, et pentosaninnhold på mindre enn 2 vekt%, fortrinnsvis mindre enn 1 vekt%, og et R18-innhold på mer enn 94 vekt%, fortrinnsvis mer enn 95 vekt%.

Med "R18-innhold" vil fagpersonen forstå at residuet kan filtreres vekk ved behandling med en 18 % lut (i henhold til DIN 54355).

Det har overraskende vist seg at særlig tremasser som har blitt framstilt ved sulfittprosessen og renset i hvert tilfelle med minst en kald og en varm kaustisk ekstraksjon ga framragende verdier i lys av styrkeegenskapene ved Lyocell-fibrene framstilt fra samme.

Lyocell-støpte elementer framstilt på denne måten er også kjenneteknet i særdeleshet ved en langt lavere andel av hemicelluloser. Innholdet av pentosan i de Lyocell-støpte elementene i henhold til oppfinnelsen utgjør fortrinnsvis 1.5 vekt% og mindre, fortrinnsvis 1 vekt% og lavere.

Styrkeegenskapene ved Lyocell-fibrene framstilt på denne måten er i samme område som fibrene fra en prehydrolyse Kraft-tremasse. Så langt har ikke dette vært mulig ved bruk av en tremasse med opprinnelse fra en sulfittprosess.

Dersom tremassen framstilt i henhold til oppfinnelsen anvendes i framstilling av celluloseacetat-støpte elementer, skal den fortrinnsvis ha en viskositet på mer enn 450 ml/g, fortrinnsvis 500-600 ml/g, et pentosaninnhold på mindre enn 2 vekt%, fortrinnsvis mindre enn 1 vekt%, og et R18-innhold på mer enn 95 vekt%, fortrinnsvis mer enn 96 vekt%.

Dersom tremassen framstilt i henhold til oppfinnelsen anvendes i framstilling av celluloseetere, særlig i framstilling av metylcellulose, hydroksypropylmetylcellulose og hydroksyetylcellulose, skal den fortrinnsvis ha en viskositet på 230-300 ml/g, fortrinnsvis 250 ml/g, et pentosaninnhold på mindre enn 2 vekt%, fortrinnsvis mindre enn 1 vekt%, og et R18-innhold på mer enn 94 vekt%, fortrinnsvis mer enn 95 vekt%.

Det har vist seg at særlig tremasse fra en sulfittoppslemming, som har blitt renset både ved kald kaustisk ekstraksjon og ved varm kaustisk ekstraksjon uten et vasketrinn mellom de to ekstraksjonstrinnene (i dette tilfellet tjener det resterende alkali fra den kalde kaustiske ekstraksjonen som en alkalikilde i den varme kaustiske ekstraksjonen), er perfekt egnet i framstilling av svært ren lavmolekylær celluloseeter.

Oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet i nærmere detalj med hjelp av figurer og eksempelutførelser, der Fig. 1 skjematisk viser en foretrukket utførelsesform av framgangsmåten i henhold til oppfinnelsen basert på en kald kaustisk ekstraksjon, Fig. 1 viser innvirkningen som innholdet av betacelluose og gammacellulose i luten brukt i alkalisk ekstraksjon har på det resterende pentosaninnholdet i en renset tremasse.

I henhold til utførelsesformen vist i figur 1, blir en ubleket vasket tremasse 1 framskaffet fra hardt tre med sulfittoppslemming presset i ei presse 2 til en konsistens på mer enn 30 vekt%, fortrinnsvis 35 vekt%. Massens viskositet utgjør for eksempel 220-550 ml/g, dersom massen er tiltenkt bruk i framstilling av Lyocell-støpte elementer eller i framstilling av lavmolekylære celluloseetere med høy renhet, eller til 500-800 ml/g, dersom den er tiltenkt bruk i framstilling av celluloseacetat.

Den pressete væsken 3, som inneholder organiske og uorganiske substanser fra den brukte sulfittvæsken, returneres til resirkuleringskretsen.

Presskaken 4 kommer fram til den kalde alkalirensetanken 5 (CCE-beholder) etter å ha blitt fortynnet med forsterket pressvæske til en konsistens på 5 til 15 vekt%, fortrinnsvis 10 vekt%. Den vannbaserte alkaliske tremassesuspensjonen blandes grundig i CCE-beholderen 5 med oppholdstider fra 10 til 120 minutter, fortrinnsvis 50 minutter, og ved temperaturer fra 10 til 50 °C, fortrinnsvis 25 °C.

Tremassesuspensjonen 6 behandlet på denne måten blir deretter tilført til den andre pressa 7 der de alkaliløselige kortkjedete karbohydratene skilles fra den faste fasen. Etter pressing bør tremassekonsistensen igjen utgjøre 30 til 40 vekt%, fortrinnsvis 35 vekt%. Presskaken 8 skrapes vekk, fortynnes til en lavere konsistens og tilføres til ytterligere prosesseringstrinn. Slike ekstra prosesseringstrinn omfatter for eksempel varm kaustisk ekstraksjon (med eller uten et vasketrinn mellom de to alkaliske ekstraksjonstrinnene), oksygendelignifisering og/eller klordioksidbehandling samt valgfri bleking.

En del av pressvæsken 9 føres gjennom et filter 10 for å fjerne fibrer og uoppløste partikler og blir deretter behandlet i en membranseparasjonsprosess ved bruk av eksempelvis en ultra- eller nanofiltreringsanordning 11.

Avhengig av det ønskete innhold av resterende betacellulose i pressvæsken kan en del av pressvæsken 23 returneres direkte til CCE-beholderen 5.

Det trykkdrevne membranseparasjonssystemet fjerner de oppløste polymere og oligomere karbohydratdegraderingsproduktene. Fjerningseffektiviteten avhenger av separasjonsgrensa i membransystemet som anvendes. I tilfellet med nanofiltrering med separasjonsgrense < 1000 g/mol, får en tilbake vesentlige fraksjoner av gammacellulose.

Før permeatet 12 (med et innhold av betacellulose på 0 g/l og et innhold av gammacellulose på < 30 g/l) resirkuleres til den avvannete tremassen i CCE-beholderen 5 via ledning 16, blir det forsterket med lut 15 i en separat beholder 14 (eller alternativt innstrøms).

Denne lukkete sløyfa muliggjør gjenvinning av en vesentlig andel av den alkali som kreves for den kalde kaustiske ekstraksjonen. Forholdet mellom retentatet og permeatet holdes fortrinnsvis mellom 2 og 5, særlig mellom 4 og 5.1 det sistnevnte tilfellet kan det oppnås en NaOH-gjenvinning på 80-83% i permeatet.

Retentatet 13 med et innhold av hemicellulose på mer enn 100 g/l pumpes til en blandetank 16 der reagenser 17, for eksempel overflateaktive substanser og/eller polyelektrolytter tilsettes for å bunnfelle den høymolekylære vektfraksjonen (betacellulose). Faseseparasjonen kan kompletteres i en sedimenteringstank 18 eller på andre egnete måter (ikke illustrert her, for eksempel mikrofiltrering). Bunnfallet 19, som er kjenneteknet som en høymolekylær hemicellulosefraksjon (betacellulose), kan renses ytterligere for å gi ulike renhetsgrader. Supernatanten 20, som er fri for betacellulose, kan enten resirkuleres til luttanken for alkalisk ekstraksjon eller kan anvendes som en kilde for gammacellulose 21.

I tillegg eller alternativt til separasjonen av betacellulose ved bruk av membranseparasjonsprosessen, kan andelen av betacellulose reduseres med en varmebehandling 22 av pressvæsken. Med en termisk behandling i 30 minutter ved 90 °C ble det observert en 50 % omdanning av betacellulose til gammacellulose.

Eksempel 1

En tremasse ble underlagt kald kaustisk ekstraksjon, der det ble benyttet hvitlut, en lut med innhold av 20 g/l gammacellulose og en lut med innhold av 14 g/l betacellulose og 24 g/l gammacellulose, i hvert tilfelle ved forskjellige konsentrasjoner. Pentosaninnholdet i den behandlete tremassen ble bestemt. Figur 2 viser innvirkningen som de respektive mengder av oppløst beta- og gammacellulose har på restinnholdet av pentosan i tremassen.

I figur 2 viser diagrammene:

□ hvitlut

o |ut med 14 g/l betacellulose og 24 g/l gammacellulose ♦ lut med 20 g/l gammacellulose

Fra figur 2 er det åpenbart at et økt innhold av gammacellulose alene har praktisk talt ingen innvirkning på lutens renseeffekt. Det kan imidlertid observeres langt høyere pentosanrest i luten med 14 g/l betacellulose.

Eksempel 2

Innvirkning av beta- og gammacellulose oppløst i NaOH på effektiviteten av en HCE-prosess: En har i likhet med tilfellet med kald kaustisk ekstraksjon funnet at bruken av kaustisk soda forurenset med betacellulose har en negativ innvirkning på renseeffekten av en varm kaustisk ekstraksjon. I motsetning til dette induserer nærværet av gammacellulose praktisk talt ingen endring i effektiviteten av rensingen. Dette er åpenbart fra følgende tabell, der effekten av en HCE-behandling av tremasse ved bruk av en lut som inneholder henholdsvis a) verken beta- eller gammacellulose b) 20 g/l gammacellulose eller c) 20 g/l betacellulose, er indikert.

Eksempel 3

Innvirkning av en membranseparasjonsprosess og en varmebehandling på likevektskonsentrasjonen av hemicellulose i lutsystemet:

En ubleket bøkemasse framskaffet ved sulfittoppslemming (UBABD-masse) ble avvannettil en konsistens på 35 vekt% i henhold til prosessen beskrevet med henvisning til figur 1 og ble underlagt kald kaustisk ekstraksjon (100 g/l NaOH, 25°C, oppholdstid 30 min). De kjemiske egenskapene ved utgangsmassen er beskrevet i tabellen nedenfor:

Etter å ha forlatt CCE-reaktoren ble den alkaliske tremassesuspensjonen presset til en konsistent på 32 vekt%.

Resirkuleringen av pressvæsken til CCE-reaktoren og de påkrevete mengdene av hvitlut som skal tilsettes ble simulert ved hjelp av en datamaskinsimulering (prosessimuleringsprogram SimeX) basert på følgende scenarier:

Resultatene av datamaskinsimuleringene er indikert i de etterfølgende tabellene:

Som en kan se kan den påkrevete mengden av hvitlut (NaOH-tilførsel) reduseres vesentlig ved bruk av nanofiltrering for reduksjon av innholdet av betacellulose.

Med en kombinert anvendelse av nanofiltrering og varmebehandling, kan den påkrevete mengden hvitlut som skal tilsettes reduseres enda mer ved henholdsvis 409 kg NaOH/t ovnstørr tremasse i tilfellet med en målkonsentrasjon på < 1 g/l betacellulose (eksempel 3c sammenliknet med eksempel 3a) eller med 276 kg NaOH/t ovnstørr tremasse, i tilfellet med en målkonsentrasjon på < 5 g/l betacellulose (eksempel 3f sammenliknet med eksempel 3d).

Eksempel 4

Kombinasjonen av kald kaustisk ekstraksjon med "fryserensing" og varmebehandling av pressvæsken: I tilfellet med at tremasse med en konsistens på 10 vekt% og en NaOH-konsentrasjon på 70 g/l underlegges en CCE-behandling, ble suspensjonen avvannet til ei presskake med en konsistens på 30-40 vekt%, nedkjølt til -15°C i 30 til 60 minutter, deretter tint opp og vasket. Resultatet av denne rensingen er ekvivalent med en CCE-behandling med 100 g/l NaOH.

Den etterfølgende tabell viser effekten av denne lavere lutkonsentrasjonen på lutbalansen, og særlig på den påkrevete mengden hvitlut som skal tilsettes, basert på et målinnhold på mindre enn 5 g/l betacellulose i behandlingsluten, der pressvæsken samtidig underlegges en varmebehandling:

Denne tabellen viser (sammenliknet med eksempel 3f) at påkrevet mengde hvitlut ved hjelp av "fryse ren sing" kan reduseres ytterligere fra 242 til 171 kg/t ovnstørr tremasse, i dette tilfellet uten at nanofiltrering av pressvæsken er nødvendig.

Eksempel 5

Kombinert CCE- og HCE-behandling uten vasking:

Ved å underlegge en UBABD-masse en CCE- og HCE-behandling uten vasking i henhold til sekvensen CCE-HCE/O-Z-P ble det oppnådd en tremasse med høy renhet, lav viskositet og svært smal molvektfordeling.

Overføringen av lut til HCE-trinnet ble målt og beregnet til å være 240 kg/t ovnstørr tremasse, forutsatt at tremassen ble avvannet til en konsistent på 32 %.

I henhold til spesifikasjonen for tremassen oppnådd på denne måten og som illustrert i tabellen nedenfor, er denne tremassen perfekt egnet i framstilling av verdifulle celluloseetere slik som HPMC:

Slike lavviskøse celluloseetere er egnet for bruk som belegg og beskyttende kolloider i emulsjonspolymerisasjonsreaksjoner som krever tremasse eller bomullinters med en egenviskositet på om lag 250 ml/g.

Slike lavviskøse svært reaktive tremasser og bomullinters er for tiden vanskelig å oppdrive siden det er vanskelig og kostbart å oppnå en kontrollert degradering til en slik lav viskositet, og på den andre siden må en sikre svært høy reaktivitet for å oppnå den påkrevete klare vannbaserte løsningen.

Eksempel 6

En UBABD-masse ble underlagt følgende behandling og blekesekvenser: CCE-W-HCE/O-Z-P og HCE/O-W-CCE-Z-P, idet:

"CCE" betyr kald kaustisk ekstraksjon

"W" betyr vasking mellom trinnene

"HCE" betyr varm kaustisk ekstraksjon

"0" betyr oksygendelignifisering

"Z" betyr et osonbleketrinn, og

"P" betyr et peroksidbleketrinn.

For sammenlikning ble samme UBABD-masse behandlet ved bruk av en (E/0)-Z-P-sekvens, der "E" viser til en varm kaustisk ekstraksjon som kan sammenliknes med den ovennevnte HCE mens om utføres under mildere betingelser.

Sekvensen (E/0)-Z-P ble utført både under standardbetingelser (det vil si milde betingelser) og under forsterkete betingelser.

I tillegg ble det brukt en kommersielt tilgjengelig prøve av en eukalyptus Kraft - masse"PHK".

De respektive betingelsene som ble brukt i henholdsvis behandling og bleking er oppsummert i tabellen nedenfor:

I det etterfølgende er de viktigste egenskapene ved tremassene framstilt på denne måten oppsummert:

Tabellene foran viser at CCE-behandlingen er mer selektiv (det vil si at den fører til høyere utbytter enn en forsterket HCE-behandling) og er også mer effektiv i lys av renseeffekten enn en forsterket HCE-behandling (som kan detekteres fra det lave pentosaninnholdet og det i sammenlikning høye R10-innholdet ved en gitt viskositet).

I et referanseeksperiment ble tremassen på samme vis behandlet i henhold til sekvensen CCE-W-HCE/O-Z-P, men luten som ble brukt i CCE-behandlingen var imidlertid forurenset (a) med henholdsvis 20 g/l gammacellulose og (b) med 20 g/l betacellulose.

I tilfellet (a) ble det ikke målt noen vesentlige forskjeller i lys av egenskaper fra massen som var behandles med samme sekvens men uten forurensning av CCE-luten. I tilfelle (b) ble det imidlertid observert en degradering av egenskapene.

Tremassene ble prosessert på en i og for seg kjent måte til Lyocell-fibre med en titer på 1.3 dtex.

Følgende tabell oppsummerer bruddstyrkene ved de kondisjonerte fibrene framstilt fra tremassene:

Min. titer minimum titer med evne til å bli spunnet

FFc fiberstyrke i den kondisjonerte tilstanden

FDc fiberforlengelse i den kondisjonerte tilstanden

Overraskende nok oppviser Lyocell-fibre framstilt fra en UBABD-tremasse behandlet både med CCE og med HCE bruddstyrker som er sammenliknbare med de for eukalyptus-PHK-massen. Disse bruddstyrkene er vesentlig høyere enn de som er blitt oppnådd med fiber fra UBABD-masser produsert uten CCE-behandling. Kombinasjonen av CCE- og HCE-behandlinger vil på denne måten føre til UBABD-masser som på en utmerket måte kan anvendes i framstilling av Lyocell-fibre som har bruddstyrker som så langt bare har vært oppnåelig ved bruk av prehydrolyse Kraft-masser.

Fiber fra en tremasse som, i henhold til tilfellet (a) indikert foran, ble behandlet med en CCE-lut forurenset med gammacellulose oppviste ingen vesentlige avvik med hensyn til bruddstyrken. Lyocell-fibre derimot framstilt fra en masse som har blitt behandlet med en CCE-lut forurenset med betacellulose (tilfelle (b) foran) oppviser en lavere bruddstyrke.

Claims

1. Framgangsmåte for framstilling av en tremasse, ved å: framskaffe en tremasse ved bruk av i og for seg kjente oppslemmingsprosesser, utføre minst ett alkalisk ekstraksjonstrinn, idet ekstraksjonstrinnet er ett av kald alkaliekstraksjon og/ eller varm alkaliekstraksjon, der tremassen behandles med lut og deretter presses ut, valgfritt rense og/eller bleke tremassen, idet i det minste en del av luten, som akkumuleres i det alkaliske ekstraksjonstrinnet etter pressing, resirkuleres for behandling av tremassen, karakterisert vedat innholdet av betacellulose reduseres i det minste i en del av den resirkulerte luten før ny behandling av tremassen.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat i det minste en del av den resirkulerte luten behandles med en membranseparasjonsprosess for å redusere innholdet av betacellulose.

3. Framgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat det som membranseparasjonsprosess anvendes en nano- eller ultrafiltreringsprosess.

4. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3,karakterisert vedat i det minste en del av den resirkulerte luten varmebehandles for å redusere innholdet av betacellulose.

5. Framgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat varmebehandlingen utføres ved en temperatur på mer enn 50 °C, fortrinnsvis mer enn 70 °C, i et tidsrom fra 10 minutter til 300 minutter, fortrinnsvis 30 minutter.

6. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5,karakterisert vedat ekstraksjonstrinnet er en kald kaustisk ekstraksjon, der behandlingen av tremassen med lut utføres ved en temperatur på maksimalt 50 °C, fortrinnsvis maksimale 25 °C.

7. Framgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat behandlingen av tremassen med lut utføres ved en massekonsistens på mer enn 5 vekt%, fortrinnsvis 10 vekt%, av tremasse (basert på massen av den totale suspensjonen) og ved en konsentrasjon av luten på mer enn 5 vekt%, fortrinnsvis 9 vekt% (basert på massen av løsningen).

8. Framgangsmåte ifølge krav 6 eller 7,karakterisert vedat massekonsistensen, under behandling av tremassen med lut, bringes til mer enn 10 vekt%, fortrinnsvis mer enn 30 vekt%, av tremasse, et lutinnhold mindre enn 7 vekt% (basert på løsningen) blir justert og det totale fluidet kjøles ned til temperaturer under -10 °C. fortrinnsvis -15 °C til -20 °C.

9. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5,karakterisert vedat ekstraksjonstrinnet er en varm kaustisk ekstraksjon, hvorved behandlingen av tremassen med lut utføres ved en temperatur over 80 °C, fortrinnsvis 110 °C.

10. Framgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat behandlingen av tremassen med lut utføres ved en massekonsistens på mer enn 5 vekt%, fortrinnsvis 10 vekt%, av tremasse (basert på massen av den totale suspensjonen) og ved en konsentrasjon av luten på mer enn 3 vekt%, fortrinnsvis mer enn 5 vekt% (basert på løsningen).

11. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 10,karakterisert vedat tremassen underlegges både kald kaustisk ekstraksjon og varm kaustisk ekstraksjon.

12. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 11,karakterisert vedat innholdet av betacellulose som anvendes i behandling av tremassen utgjør mindre enn 20 g/l, fortrinnsvis mindre enn 5 g/l, av væske (det vil si lutvæske pluss vann opptatt i tremassen).

13. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 12,karakterisert vedat innholdet av gammacellulose i luten som anvendes til behandling av tremassen utgjør mindre enn 40 g/l, fortrinnsvis mindre enn 20 g/l væske.

14. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 13,karakterisert vedat det som oppslemmingsprosess anvendes en sulfittprosess.

15. Anvendelse av en tremasse framstilt i henhold til et av kravene 1 til 14 som utgangsmateriale i framstilling av Lyocell-støpte legemer, celluloseacetat-støpte legemer og celluloseetere.

16. Anvendelse ifølge krav 15 i framstilling av Lyocell-støpte legemer, idet tremassen har en viskositet på 350-550 ml/g, fortrinnsvis 350-450 ml/g, et pentosaninnhold på mindre enn 2 vekt%, fortrinnsvis mindre enn 1 vekt%, og et R18-innhold på mer enn 94 vekt%, fortrinnsvis mer enn 95 vekt%.

17. Anvendelse ifølge krav 15 i framstilling av acetat-støpte legemer, idet tremassen har en viskositet på mer enn 450 ml/g, fortrinnsvis 500-600 ml/g, et pentosaninnhold på mindre enn 2 vekt%, fortrinnsvis mindre enn 1 vekt%, og et R18-innhold på mer enn 95 vekt%, fortrinnsvis mer enn 96 vekt%.

18. Anvendelse ifølge krav 15 i framstilling av celluloseetere, særlig i framstilling av metylcellulose, hydroksypropylmetylcellulose og hydroksyetylcellulose, idet tremassen haren viskositet på 230-300 ml/g, fortrinnsvis 250 ml/g, et pentosaninnhold på mindre enn 2 vekt%, fortrinnsvis mindre enn 1 vekt%, og et R18-innhold på mer enn 94 vekt%, fortrinnsvis mer enn 95 vekt%.