NO793357L - Fremgangsmaate for aa forbedre en papirmasses egenskaper fremstilt av tre paa mekanisk maate - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for forbedring av en av trevirke på mekanisk måte fremstilt papirmasses egenskaper.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for forbedring av en av trevirke ved mekanisk finoppdeling fremstilt papirmasses egneskaper og for økning av retensjonsgraden for dens fyllstoffer i den hensikt å forbedre det av massen fremstilte papirs optiske egenskaper og trylckeegendkaper: uten kjemisk reaksjon, hvilken masse fremstilles ved sliping av trevirke i egnet stokkform.

Fremstillingen av papirmasse av trevirke, dvs. opp-deling av vedråmateriale til for papirfremstilling egnede fibre, kan skje ad mekanisk vei i form av en cellulosekokeprosess eller ad mekanisk vei ved å utsette vedmaterialet for en fibrer-ende mekanisk behandling.

Det forekommer to hovedtyper av mekaniske vedfibrer-ingsmetoder, som fremgår f. eks. av finsk patent nr (søknad nr. 771244). Av disse fremgangsmåter er en slipeprosess den eldste. Ved denne prosess trykkes våte stokker av egnet lengde mot en grov mantelflate på en roterende sylindrisk slipesten. Til slipestenflaten ledes også en egnet mengde vann,

hvis tilstedeværelse er nødvendig ettersom slipingen av tørr ved fører til dannelsen av verdiløst tremel. Som resultat av prosessen omvandles praktisk talt alt benyttet vedmateriale til en fiber-vannsuspensjon, med unntak av flis og spon. Dette fi-bermateriale benyttes som råmateriale for eksempelvfor avispapir.

Ved en nyere metode for mekanisk fremstilling av masse benyttes som råmateriale våte trebiter, dvs. flis, som fibreres f. eks. mellom to rett overfor hverandre roterende maleskiver med egnet flåtestruktur. Også denne metode resulte-rer i en massesuspensjon som etter siling som sådan er egnet for fremstilling av papir.

Tremateriale inneholder som kjent 20 - 30 % lignin, som er et aromatisk stoff med store molekyler. Lignin er et stoff som minner om lim og som sammenbinder trefibrene. Ved cellulosekoking oppløses ligninet i overveiende grad, men ligninet blir tilbake på fibrene som oppnås ved mekanisk fibrering.

De to ovenfor tidligere kjente mekaniske massefrem-stillingsmetoder kjennetegnes ved at alle bestanddeler i tre-materialet, dvs. cellulosefibrene og ligninet som sammenbinder disse,er med i den fremstilte fibermasse, og at det under fib-reringsprosessen dannes en betydelig varmemengde, da mekanisk energi omvandles til varme, hvorved massetemperaturen stiger til en verdi som bevirker at ligninet bli mykt og klebrig.

Disse to omstendigheter er av betydning ved forbedring av den av tremateriale på mekanisk vei fremstilte papirmasses egenskaper i henhold til oppfinnelsen. Det dreier seg særlig om optiske egenskaper, som på i og for seg kjent måte påvirkes ved at det i massen innblandes et egnet, vanligvis mineralsk, kjemisk inert fyllstoff, såsom talkum, kaolin eller lignende.

Mineralske fyllstoffer benyttes i papir fremfor alt for å forbedre papirets trykketekniske egenskaper. Fyllstoffet tilsettes på to forskjellige måter ved tilsetting i massen og ved belegning. Foreliggende oppfinnelse vedrører den første tilsetningsmetode. Ved tilsetning i massen tilsettes fyllstoff i form av en oppløsning i massen før den kommer til papirmaski-nen. Dette skjer ved å innføre fyllstoffet i form av en 3 0 - 4 0 % vannoppløsning i en blandingsbeholder, som er beliggende foran beholderen for tykk masse. F. eks. kan talkum tilsettes i form av en vannoppløsning på sugesiden av den såkalte innløps-pumpe.

Ved tilsetning i massen varierer de benyttede stoff-mengder i avhengighet av papirtypen mellom 2 og 40 % regnet etter det ferdige papirs vekt. Vanligvis ligger fyllstoffinn-holdene mellom 2 og 20 %. De vanligste fyllstoffer er talkum, leire (kaolin), kritt og lignende. I den senere tid har benytt-elsen av fyllstoff av høy kvalitet, såsom titanoksyd og sinksul-fid,>øket. Disse fyllstoffer øker særlig opaciteten i høy grad. Ved anvendelse av fyllstoff forbedres generelt sagt papirets opacitet, lyshet, trykksverteabsorbsjon, flatejevnhet og glatt-ing .

I forbindelse med anvendelsen av fyllstoff har prob-lemet alltid vært at fyllstoffet vanligvis fester seg dårlig til fibrene (dårlig retensjon). Det er nok mulig å innblande fyllstoffer i massen på en slik måte at en jevnt fordelt vannsuspensjon av fibre og fyllstoffpartikler tilveiebringes. Når denne suspensjon føres ut på papirmaskinens vire, hvor vannet går ut og fibrene danner en kontinuerlig bane, utgår dog en betydelig del av fyllstoffetosammen med vannet, og den del som blir tilbake i banen har en tilbøyelighet til å samles, dvs. danne såkalt ensidighet ved banens ene flatesjikt. Retensjonen kan forbedres og de ovenfor nevnte ulemper kan i hvert fall del-vis elimineres ved anvendelsen av visse tilsetningsstoffer. Disse tilsetningsstoffer er dog vanligvis relativt dyre, og anvendelsen av disse kan også medføre andre ulemper.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for forbedring av fyllstoffretensjonen uten anvendelse av spesielle retensjonshjelpemidler. Denne fremgangsmåte kommer på tale særlig i forbindelse med av trevirke på mekanisk måte fremstilt papirmasse hvis fibre ennu har bibeholdt sitt naturlige lignin. Som ovenfor nevnt er ligninet mykt og klebrig ved en tilstrekkelig høy temperatur, og fibrene som er dekket av lignin kan herved lett binde til seg flere fyllstoffpartikler enn vanlig på flaten.

Den angjeldende temperatur, ved hvilken ligninet har denne for fyllstoffretensjonen viktige egenskaper, hersker dog bare i massens fibreringstrinn eller umiddelbart etter dette. For å oppnå ønsket resultat, må altså fyllstoffet føres i kontakt med fibrene i dette trinn.

Selv om heretter ligninet spesielt fremheves som den bestanddel i tremateriale eller lignende som mykgjøres når temperaturen stiger f. eks. til 100 - 170°C, må det påpekes at visse papirmasser inneholder vénkelte andre bestanddeler, såsom hemicellulose, som med hensyn til foreliggende oppfinnelse myk-gjøres på samme måte som ligninet, slik at også disse bestanddeler kommer på tale i forbindelse med oppfinnelsen. I papirmasse som fremstilles f. eks. av løvtre eller bagasse forekommer store mengder hemicellulose, som med hensyn til oppfinnelsen opptrer

på i det vesentlige samme måte som ligninet.

En tidligere kjent metode for forbedring av fyllstoffretensjonen i papirmasse er f. eks. beskrevet i finsk patent nr.

........ (søknad nr. 749/67), ved hvilken forbedringen av retensjonen beror på øket fibrillering; av cellulosefibrene. hvorved

fyllstoffpartiklene mekanisk fester seg ved fibrenes tallrike fibriller.

I forbindelse med mekanisk massefremstilling er en i U.S. patent nr. 3388037 beskrevet metode tidligere kjent, ved hvilken det til en raffinør mates tilsetningsstoff i den hensikt å tilveiebringe en blekende virkning. Herved er det dog tale om en kjemisk reaksjon mellom fibermaterialet og tilsetnings-stoffene .

Det skal spesielt fremheves at formålet med foreliggende oppfinnelse er å forbedre retensjonen ad fysikalsk vei, v... dvs. ved å benytte fiberligninets evne til ved en viss temperatur på samme måte som et lim å feste fyllstoffpartikler på fiberflaten.

For å oppnå oppfinnelsens hensikt kjennetegnes frem-gangsmåten i det vesentlige ved at de fyllstoffer som benyttes i papiret som skal fremstilles bringes i kontakt med fibrene i et slikt trinn hvor det ved fibrene bundede lignin eller lignende på grunn av den i forbindelse med fibreringen tilveiebragte store temperaturstigning er plastisk og klebrig og effektivt kan feste fyllstoffpartikler til fiberflaten.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives under henvisning til et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser i detalj en utførelsesform for prosessen ifølge oppfinnelsen. Oppfinnelsen er ikke begrenset til dette eksempel.

Figuren viser en slipemaskin som omfatter et kammer

1 for stokker 2 som skal slipes, en slipesten 3 som roterer i pilens retning og et under stenen beliggende massebasseng 4. Stokkene 2 presses ved hjelp av i og for seg kjente anordninger, f. eks. et hydraulisk belastet stempel (ikke vist) mot slipestenens flate. Det for slipeprosessen nødvendige vann føres til stenflaten ved hjelp av et dusjrør 5. Den ved prosessen dannede masse samles i form av en fiber-vannsuspensjon 9 i bassenget 4 under stenen og strømmer over en oppdemmingsterskel 8 ned i en renne 10, fra hvilken en pumpe 11 mater massen til en silanordning (ikke vist) for utskillelse av flis og lignende og deretter videre til papirfremstillingsprosessen. Slipesten nen og massebassenget er innesluttet i et trykktett kammer 12,

i hvilket overtrykk ved behov kan opprettholdes, f. eks. ved hjelp av trykkluft som innmates gjennom en med en ventil 13 utstyrt ledning 14. Massebassenget 4 har et med en omrører 15 utstyrt utragende parti 16, som er utstyrt med en partiell mellomvegg 17, som styrer massen som kontinuerlig kommer ned i bassenget, slik at den strømmer gjennom bassengets utragende parti i retning mot overløpsterskelen 8. Anlegget omfatter også et sprøyterør 6, gjennom hvilket fyllstoffet føres til slipestenens flate i form av en omtrent 3 0 - 4 0 % suspensjon.

Et annet sprøyterør 7 er anordnet til å mate fyllstoffer mot massen på slipestenens flate. Innmatingen av fyllstoffer kan i avhengighet av forholdene skje enten gjennom ettadusjrør éll-er gjennom alle på en gang., Til bassenget 4 er det tilsluttet et med en ventil 18 utstyrt damprør 19 for oppvarming av massen 9 i tilfelle at prosessen krever tilleggsvarme. Blanderens 15 oppgave er dels å opprettholde massestrømmen gjennom det utragende parti 16 og dels å tilveiebringe en effektiv innblanding av fyllstoffet i massen.

Den effekt som tilføres slipestenens 3 aksel omvandles ved slipeprosessen til varme, og temperaturen for den dannede fibermasse kan i slipesonen stige til høye verdier (100 - 130°C) på samme måte som ved en prosess med en slipeskiveraffi-nør. Herved mykner ligninet eller motsvarende på fibrene og blir klebrig.

Den ved sliping tilveiebragte fibermasse må dog opp-spes til en slik tykkelse at den kan pumpes. Tilsetningen av fortynningsvannet, som kan skje gjennom et sprøyterør 5a, sen-ker hurtig massesuspensjonens temperatur til langt under 100°C.

Hvis man ønsker å utnytte de ligninholdige fibres evne til å danne fyllstoffer på sin flate ved høy temperatur,

må tilsetningen av fyllstoffer skje i forbindelse med slipingen eller umiddelbart etter denne. Fyllstoffsuspensjonen kan føres til slipestenens bare flate før slipesonen. Hvis dette for-styrrer slipingen, er det dog mulig å tilsette fyllstoffet umiddelbart etter slipesonen på den massedekkede slipestensflate.

For å sikre festingen av fyllstoffpartiklene, for-søker man å forlenge den tid som massen befinner seg i bassenget under slipestenen, noe som skjer ved å øke bassengets vo-lum ved hjelp av dét^utr.agendecparti. Samme formål, altså sik-ring av fyllstoffinnfestingen, tjener også den i det utragende parti anordnede rører og muligheten til å varme massen ved hjelp av damp.

Tilveiebringelsen av slipemasse med høy kvalitet for-utsetter som kjent at stokkene som slipes er våte og at tilstrekkelig med vann er tilstede ved den egentlige sliping. Den store varmemengde som dannes ved prosessen og økningen av temperaturen til over 100°C kan føre til hurtig fordampning av vannet og tørking av trematérialet i slipesonen. For å for-hindre dette, kan slipeprosessen gjennomføres i et trykktett rom, i hvilket opptrykk opprettholdes, f. eks. ved hjelp av trykkluft. Overtrykket kan også tilveiebringes ved hjelp av den damp som benyttes for oppvarming av massen i det under slipestenen beliggende basseng.

Oppfinnelsen kan også anvendes i forbindelse med slike massekvaliteter som tidligere ikke har inneholdt fyllstoffer, men som på grunn av de fordeler som denne oppfinnelse fører med seg nu kan utstyres med fyllstoff. Slike anvendelser er blant annet avispapirmasser, særlig hvis man ønsker å redusere avispapirets flatevekt, som man for tiden generelt forsøker. Dette blir mulig fremfor alt ved papirets forbedrede opacitet.

Oppfinnelsen er ikke på noen måte snevert begrenset til den ovenfor som eksempel beskrevne utførelsesform, men de forskjellige detaljer kan variere innenfor rammen av kravene.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for forbedring av en av tremateriale ved mekanisk findeling fremstilt papirmasses egenskaper og for økning av retensjonsgraden for massens fyllstoffer i den hensikt å forbedre det av massen fremstilte papirs optiske egenskaper og trykkeegenskaper uten kjemisk reaksjon, hvilken masse fremstilles ved sliping av tremateriale i egnet stokkform, karakterisert ved at de fyllstoffer som benyttes i papiret som skal fremstilles bringes i kontakt med fibrene i

et slikt trinn hvor det ved fibrene bundede lignin eller lignende på grunn av den i forbindelse med fibreringen tilveiebragte store temperaturøkning er mykt og klebrig og effektivt kan feste fyllstoffpartiklene til fiberflaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilsetningen av fyllstoff skjer før fibrering.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilsetningen av fyllstoff skjer umiddelbart etter fibreringen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at fibreringen skjer i et rom under trykk.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at overtrykket er tilveiebragt ved hjelp av inn i massen matet damp.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, karakterisert ved at fikseringen av fyllstoffet skjer i en til fibreringsmaskinen tilsluttet massebeholder.