NO760666L - Fremgangsm}te ved fremstilling av mekaniske masser. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av mekaniske masser.

Fpreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte ved fremstilling av mekaniske masser.

Mekaniske masser er en fellesbetegnelse for massetyper erholdt ved mekanisk defibrering av forskjellige treslag, eksempelvis ved hjelp av slipestener eller skiveraffinorer, eventuelt etter en^mild kjemikaliebehandling.

Da mekanisk masse er et relativt rimelig produkt sammenlignet med cellulosemasser erholdt ved en kjemisk oppslutning av ved, har slike masser fått en bred anvendelse som råstoff ved fremstilling av avispapir, magasinpapir o.l. Imidlertid utviser

massen den uheldige egenskap at den undergår "selvliming" ved lagring, og som folge av denne "selvlimingen" vil mekanisk masse etter lagring utvise mer eller mindre hydrofobe egenskaper, avhengig av lagringstid, harpiksinnhold, lagringsforhold etc,

hvilket kan gjore en videre håndtering av en slik masse vanske-lig når denne skal videreforedles.

På grunn av "selvliming" har mekanisk masse således kun i be-skjeden grad blitt anvendt for absorpsjonsformål, eksempelvis i bleier, damebind, tamponger, håndklær og lignende produkter, for hvilke formål hoyforedlede, blekede celluloser stort sett har vært enerådende.

Hvis harpiksen kan fjernes fra den mekaniske masse, har det vist seg at mekanisk masse med fordel også kan anvendes for de ovenfor nevnte formål, slik som angitt i norsk patent nr. 124.193. Ifolge dette patent kan harpiksen fjernes fra massen eksempelvis ved ekstraksjon med aceton, hvorved det erholdes et produkt med gode absorpsjonsegenskaper. Imidlertid er en industriell eks- tråksjonsprosess en relativt komplisert og fordyrende prosess som krever stor kapitalinvestering i ekstraksjonsutstyr, gjen-vinningsutstyr etc. Aceton-ekstrahering av mekanisk masse har også tidligere vært foreslått for å forbedre den mekaniske masses styrkeegenskaper og for å gjore massen lettere oppslagbar i den etterfølgende foredlingsprosess (Brandal & Lindheim, Pump & Paper Mag. Can. 67 T 431, 1966) .

I norsk ansokning nr. 74.3286 er det beskrevet en fremgangsmåte ved behandling av en mekanisk masse slik at den ved aldring bibeholder sine opprinnelige hydrofile egenskaper. En mekanisk masse behandlet i henhold til norsk ans. nr. 74.3286 vil ved lagring forbli hydrofil og således lett å slå opp ved den etter-følgende foredling. Det har ytterligere vist seg at en slik masse er utmerket egnet for absorpsjonsformål til tross for at den nye behandlingsmåte bare i liten grad påvirker den mekaniske masses harpiksinnhold.

Ifolge ans. nr. 74.3286 behandles eller impregneres en mekanisk masse med en buffer som bufrer i pH-området 6-10, fortrinnsvis

7-9. Egnede buffere er alkalimetall-salter og ammoniumsalter av eksempelvis fosforsyre, karbonsyre, sitronsyre, vinsyre etc.

Bufferen tilsettes den mekaniske masse, fortrinnsvis i form av en vandig opplosning og i en slik mengde at den mekaniske masse tilfores minst 0,2 vekts-% regnet på massens torrvekt, fortrinnsvis 0,-5% eller mer.

En slik behandling av den mekaniske masse med en vandig opplosning av bufferen er meget billig og enkel å utfore. Tilsetningen kan skje på flere steder under fremstilling av den mekaniske masse, avhengig av produktets bruksområde og tilgjengelig utstyr. Tilsetningen kan eksempelvis skje under massefremstilling i raf-finor eller slipestol, i papirmaskinens bakvannssystem, i lim-pressen, ved påsproytning under eller etter arkdannelsen, inn-sprøytning i massen for denne eventuelt omdannes til masseballer. Denne behandlingsmåte kan således utfores med tilgjengelig utstyr og kan således tillempes i allerede eksisterende produksjons-anlegg. Ved den nye fremgangsmåte vil man eksempelvis kunne fremstille absorberende materialer fra mekaniske masser, hvilket betyr vesentlige besparelser vis-a-vis hoyforedlede celluloseprodukter. Sett fra et.ressurs- og miljomessig hensyn representerer frem-gangsmåten store selvinnlysende fordeler.

Det har nu overraskende vist seg at det er mulig å fremstille en mekanisk masse som bibeholder de hydrofile egenskaper uten å foreta den efterfolgende bufferbehandling av massen, slik som beskrevet i norsk ansokning nr. 74. 3286. Ifolge den nye fremgangsmåte dannes det onskede buffersystem i massen in situ. Ved å avpasse en eventuell etterbehandling av massen kan dette buffersystem bibeholdes, slik at massen under lagring ikke undergår "selvliming" og således bibeholder de hydrofile egenskaper .

Som ovenfor nevnt kan mekaniske masser fremstilles på flere måter og kan også underkastes lette kjemikaliebehandlinger. Slike behandlinger kan omfatte en forbehandling av flisen med sulfittopplosninger, innsproyting av sulfitt og blekekjemikalier i raffinoren, eller massen kan efter defibrering underkastes

en konvensjonell bleking i bleketårn. Ved flere av disse behandlinger ligger pH i området 7-11, og da prosesstemperaturen

samtidig kan ligge i området 50-150°C, vil det dannes organiske syrer på basis av vedens lignin. og karbohydratinnhold.

Disse syrer kan sammen med natriumhydroksyd fra sulfittbe-handlingen eller peroksydblekingen (ditionittbleking) danne bufférsystemer, som bufrer i området pH 7-10. Disse buffer-systemer oppstår således som biprodukter i massen som folge av de ovenfor nevnte milde kjemiske behandlinger.

Alle mekaniske massetyper som idag underkastes en slik mild kjemisk behandling blir efterbehandlet ved vasking med vann og pH blir justert med svovelsyre eller svoveldioksyd til pH 5-5,5.

Den efterfolgende pH-justering av den mekaniske masse til pH 5-5,5 vil folgelig forskyve massens pH fra det onskete område

på 6-10, fortrinnsvis 7-9, hvorfor massen efter pH-justering ikke lenger vil bibeholde de hydrofile egenskaper efter aldring.

Konvensjonell peroksydbleking av mekanisk masse utfores i dag ved at massen behandles i 2-3 timer ved 50-70°C med en blanding av NaOH, ^ 2G2 °9 vannglass og ved en massekonsistens i området 10-20%. Ved blekeprosessens begynnelse er pH 10-11, mens den efter bleking ligger i området 8-9.

Efter den konvensjonelle fremstillingsmetode vil massen efter bleking fortynnes med vann, og pH justeres til ca. 5 med svovelsyre eller svoveldioksyd, hvorefter den avsuges og vaskes med vann.

Denne fremgangsmåte vil fortsatt være aktuell når massen skal anvendes til ikke-absorberende formål. Skal imidlertid massen anvendes til absorberende formål, eksempelvis til fluffede produkter, tissue-produkter og lignende, må én. eventuell pH justering utfores slik at massens pH ikke senkes til 5-5,5

i henhold til konvensjonell fremgangsmåte.

Buffersystemene som er dannet i massen som folge av den milde kjemiske behandling kan bibeholdes ved at man eventuelt full-stendig utelater en efterfolgende vaskebehandling, eller at

vaskebehandlingen kun foretas med vann som eventuelt er svakt alkalisk, eiler hvis det er onskelig å senke massens pH til et

foretrukket område kan dette utfores ved anvendelse av egnede, svake syrer, slik at den vaskede masses pH ligger i området 7-8,5. Anvendes eksempelvis fosforsyre, karbondioksyd, sitronsyre eller vinsyre kan massens innhold av buffersystem forokes hvis dette anses for gunstig.

Velger man således den riktige efterbehandling for en mekanisk masse som har vært underkastet en mild kjemisk behandling, kan man som ovenfor beskrevet erholde en mekanisk masse som inne-holder en egnet mengde buffer som bufrer i det onskede pH område på 6-10, fortrinnsvis i området 7-9, hvorved den erholdte masse vil forbli hydrofil og ikke undergå "selvliming" ved aldring.

Den onskede effekt kan også oppnås ved konvensjonell sliping i en slipestol, hvis sproytevannets pH holdes i det alkaliske området. Dette kan eksempelvis utfores ved å anvende som sproyte-vann vaskevann fra en peroksyd-blekning.

Den mekaniske masse inneholdende det in situ dannede buffer system kan torkes direkte på konvensjonell måte, eller det kan omformes til et onsket produkt, så som et tissue-produkt, hvori det i arkformningsmaskinen anvendes et bakvann som reagerer alkalisk.

Oppfinnelsen illustreres ved de efterfolgende eksempler.

Det ble fremstilt forskjellige mekaniske masser som ble undersokt med hensyn til vannabsorpsjonsegenskaper. Efter frem-stillingen ble massene torket i en syklon og fluffet (i en Wenneberg-kvern). De fluffede masser ble deretter kunstig altret ved 105°C i en time, hvoretter massen fikk henstå i 30-60 min. ved romtemperatur for den eldete massens vannabsorpsjon ble bestemt. Vannabsorpsjonen for ikke-eldet masse og for masse som ikke var fremstilt i henhold til foreliggendeOppfinnelse ble også bestemt.

Bestemmelse av vannabsorpsjons-hastigheten ble ved disse

forsok utfort ved at 10 g lufttorr, fluffet masse fordeles jevnt i et metallnett (metallkurv med dimensjonene 7 cm x 20 cm

x 1 cm) som ble plassert i en beholder inneholdende 200 ml vann. Den tid det tar fra det oyeblikk metallnettet plasseres i beholderen og til all masse er gjennomfuktet med vann er et mål for massens vannabsorpsjonshastighet.

EKSEMPEL 1

Det ble fremstilt en raffinormasse ved at 25 kg granflis fikk ligge natten over i 220 1 av en vandig 10% Na SO opplosning (pH 8,6) i 12 timer ved 20 oC. Den.impregnerte flis ble deretter raffinert i en skiveraffinor med et kraftforbruk på 800 kWt/tonn. En del av den således erholdte masse (i det efterfolgende betegnet med la) ble torket og absorpsjonstiden for og etter aldring bestemt.

En del av massen ble godt utvasket med vann (masse lb) og deretter torket og vannabsorpsjonen ble bestemt.

Ytterligere en del av massen ble vasket med S02vann (masse lc) slik at massens pH ble 5,5, hvoretter massen ble torket og vannabsorpsjonen bestemt.

Resultatene fremgår av den efterfolgende tabell.

EKSEMPEL 2: Bleket masse

Granslipmasse ble bleket til en lyshet på 73% ved 2% H20 2, 1,2% NaOH og 5% vannglass pH efter bleking var 8,5.

Massens pH efter bleking var 8,5, efter en mild vannvask var massens pH 7,5. Denne masse (2a) ble undersokt med hensynt til vannabsorpsjon, på samme måte som angitt ovenfor og resultatene er vist i den efterfolgende tabell.

En del av den blekede masse ble surgjort på konvensjonell måte med SC>2 vann til pH 5,5 og massens (2b) vannabsorpsjonsegenskaper bestemt som tidligere angitt og resultatene er vist i den efterfolgende tabell.

For ordens skyld kan dec nevnes at absorpsjonshastigheten

for en gran-raffinormasse er for og efter aldring henholdsvis 8-14 og 90-600.

Det kan av det ovenfor viste resultat klart sees at mekanisk masse fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse resul-terer i masse med hoy absorpsjonshastighet, selv efter kunstig aldring i 1 time ved 105°C.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av mekanisk masse egnet for absorpsjonsformål, hvor ved-råstoffet for, under og/eller efter en mekanisk defibrering behandles med alkalisk reagerende bestanddeler og hvor den defibrerte masse torkes, eventuelt eliter arkforming, karakterisert ved at massen torkes i alkalisk bufret tilstand.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at den alkaliske massens pH justeres til pH 7-9 for torking.

3.F remgangsmåte ifolge krav 2, karakterisert ved at massens pH justeres med fosforsyre, karbonsyre, sitronsyre eller vinsyre, eller blandinger derav.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at massen blekes på i og for seg kjent måte under alkaliske betingelser, hvoretter massen torkes, eventuelt efter en pH-justering til 7-9.