SE419778B - Anvendning av polyalkylenoxider for separation av cellulosafibrer - Google Patents

Description

mccain-s 'lO. . . . . . 2 kan betydande ekonomiska fördelar vinnas. En upparbetning .av massablandningar ger även fördelar i form av att den efterföljande framställningen av pappersprodukter bättre kan styras med hänsyn till kemikalier och processbetingelser än vad som är fallet för system med ospecifika och varierande blandningar. Som exempel på system där olika massor utnytt- jas och där upparbetning av utskott och fiberslam är värde- full kan t.ex. nämnas well-papptillverkning där vågskikten är framställda av NSSC och/eller returfibermassa medan plan- skíkten är framställda av oblekt sulfatmassa. Vidare före- kommer flerskiktsprodukter där ett eller flera skikt fram- ställts av blekt massa för att göras utseendemässigt mer tilltalande eller för förbättrade tryckeriresultat men som innehåller skikt av oblekt sulfat för att ge erforderlig styrka.

I returpappershanteringen, där papper eller papp efter användning återvinnes och, efter uppslagning och eventuellt avfärgning, ånyo användes för framställning av pappersproduk- ter, förekommer i det inkommande avfallsmaterialet blandning- ar av massor av olika slag och det är här önskvärt att så långt som möjligt kunna sortera och klassificera materialet för bästa utnyttjande. Källorna för avfallsmaterialet va- rierar i hög grad, exempelvis frân hushåll där den största volymen utgöres av tidnings- och journalpapper till indust- rier och kontor där avfallet är blandningar av vanligt pap- per, kartong, säckar, tidningspapper etc. Insamlat avfall sorteras manuellt och det är uppenbart att denna sortering ej kan ge en total uppdelning av allt material i enhetliga grupper. En mycket stor del av materialet klassas som "blan- dat" och användes i produkter eller som del av produkter med lägre kvalitetskrav, exempelvis såsom mittskikt i kar- tong. Även i returpapperskvantiteter av relativt stor enhet- lighet kommer givetvis cellulosamassablandningar att före- komma då det ej är möjligt att manuellt få en total separa- tion med avseende på dessa. Då även mycket små mängder av en främmande massatyp kan medföra att ett annars högvärdigt utgångsmaterial ej längre är lämpat för det tilltänkta an- vändningsområdet är även här en ytterligare separation av mycket stor betydelse.

. . . . BO. - 8fl00141~5 3 Det har nu visat sig att polyalkylenoxider har förmåga att selektivt utflocka oblekta sulfatfibrer (oblekt sulfat- massa) i vattensuspensioner av blandningar av vedfiberbase- rade massor.

Det är i och för sig känt att använda högmolekylära poly- alkylenoxider inom pappersindustrin. I likhet med andra vat- tenlösliga polymerer såsom polyakrylamid och polyetylenimin har de använts som retentions- och avvattningshjälpmedel.

Funktionen hos dessa medel är att via tillsats till en pap- persmäld ge en ökad kvarhållning av fibrer, finfibrer, pig- ment, fyllmedel etc. på viran och samtidigt underlätta drä- neríngen i avsikt att öka produktionskapaciteten. Vidare har de använts för rening av processvatten inom pappersin- dustrin och därvid tillsatte bakvattensystem vid flotations- anläggningar för att underlätta den totala flotationen av fibrer och andra suspenderade fasta det amerikanska patentet 3,lHl,8l6.

Genom att det nu visat sig att kylenoxider väsentligen selektivt kan utflQQKê,0blekta sul- fatfibrer erhålles således en möjlighet att på kemisk väg separera och upparbeta massablandningar som förekommer exempelvis i fiberslam, utskott och returfibersortiment, så att dessa därefter kan utnyttjas mer ekonomiskt och in- sättas för framställning av produkter med högre kvalitets- och enhetlighetskrav än vad som nu är brukligt.

Uppfinningen avser således användning av högmoleky- ämnen såsom beskrivs i högmolekylära polyal- lära polyalkylenoxider för separation av oblekta sulfat- fibrer ur fiberblandningar innehållande dessa i vattenhal- tiga system. Genom tillsats av polyalkylenoxíder til såda- na system erhålles en selektiv utflockning av de oblekta sulfatfibrerna och de bildade flockarna kan därefter av- skiljas medelst kända metoder såsom sedimentation, flota- tion, filtrering etc.

De polyalkylenoxider som finner användning enligt upp- finningen är vattenlösliga nonjoniska sådana där alkylen- grupperna är lågalkylengrupper som etylen-, propylen-, butylengrupper eller blandningar av dessa, företrädesvis användes polyetylenoxider. Molekylvíkten hos polyalkylen- -50141-5 . . . . . - oxiderna bör överstiga 100.000 och ligger lämpligen över 500.000 och företrädesvis inom intervallet 10 - 20-106.

Den totala massakoncentrationen i de system där poly- mererna insättes bör ej vara alltför hög då därigenom risk för bildning av fibernätverk uppstår. Koncentratíonen då fibernätverk uppstår varierar med fibertyp och malningsgrad.

Bildningen av fibernätverk kan i och för sig motverkas ge- nom alstring av skjuvkrafter eller turbulens i systemen för att hålla fibrerna åtskilda före polymertillsatsen. I de flesta fall är det lämpligt att massakoncentrationen vid separation enligt uppfinningen ej överstiger 0,9 viktpro- cent och företrädesvis bör den ligga under 0,5 viktprocent.

Mängden polyalkylenoxid för erhållande av god separa- tion varierar främst med systemens pH och jonstyrka och ge- nerellt kan sägas att högre dosering erfordras vid högre pH och/eller vid lägre jonstyrka. En tillsatsnivå av 0,001- -3,0 viktprocent räknat på andelen oblekt sulfatmassa i fiberblandningen är lämplig för de flesta system och före- trädesvis ligger tillsatsmängden inom intervallet 0,01-0,5 viktprocent. Den för varje enskilt system använda tillsat- sen bör avpassas med hänsyn till pH och jonstyrka och över- dosering bör undvikas då utflockningen av de oblekta sul- fatfibrerna då kommer att förlöpa så snabbt att risk för rent mekanisk inneslutning av andra typer av fibrer i flockarna uppstår. överdosering bör även undvikas för att ej onödigt belasta de erhållna massafraktíonerna med främ- mande kemikalier. Med hänsyn till de små mängder polyalky- lenoxid som erfordras och med hänsyn till dessas mycket höga viskositet är det lämpligast att använda dem i form av mycket utspädda polymerlösníngar.

Med hänsyn till det ovan angivna sambandet mellan tillsatsmängd och pH för god separering är det lämpligt att arbeta i system med lägre pH, lämpligen under 7 och företrädesvis inom intervallet 5 till 5.

Efter utflockning av de oblekta sulfatfibrerna ur massablandníngar genom användning av polyalkylenoxiderna enligt uppfinningen avskiljes de erhållna flockarna på i . . . . . 55. 8000141-5 och för sig känt sätt, exempelvis genom flotation, filtre- ring, sedimentation etc. varefter den återstående massan kan tillvaratagas. Vid avskiljningen av de utflockade sul- fatfibrerna bör turbulensen i systemen ej vara för hög för att undvika risk för uppbrytning av flockarna. Ett exempel på ett lämpligt sätt för avskiljning utgöres av så kallad mikroflotation i vilken luftbubblor av mindre storlek än de vid flotation normalt förekommande utnyttjas och vid vilken stigande luftbubblor mekaniskt uppfångar de bildade flockar- na. Den mekaniska separationen kan underlättas genom närvaro av ytaktiva ämnen som t.ex. skumbildare.

Med oblekta sulfatfibrer avses här cellulosamassa fram- ställd genom konventionell behandling enligt sulfatprocessen, vilken massa ibland med hänsyn till hâllfastheten hos därav framställda produkter även benämnes kraftmassa. Massakokning genomföres till olika utbyten med hänsyn till råmaterialets ursprungliga vikt och i begreppet sulfatmassa innefattas såväl så kallade låg- Oblekt sulfatmassa kan enligt uppfinningen separeras från andra vedbaserade massor, från blekta massor av olika slag, blekt sulfatmassa, blekt sulfitmassa, blekta mekanis- ka massor, från oblekt sulfitmassa, mekaniska och termome- kaniska massor och så kallade NSSC-massor (neutral sulphite semi-chemical) och blandningar av dylika massor. Närhelst oblekta sulfatfibrer förekommer i blandningar kan dessa fib- rer separeras enligt uppfinningen och en fraktionering av som högutbytesmassor. blandningarna vilken medger efterföljande förbättrat tek- niskt och ekonomiskt utnyttjande erhålles således.

Uppfinningen beskrives närmare i följande utförings- exempel vilka emellertid ej är avsedda begränsa densamma.

Delar och procent avser viktdelar och viktprocent såvida annat ej anges.

Exempel 1 I ett screening-försök undersöktes flockningseffekten av polyetylenoxid på olika typer av fibrer.

Till vattenuppslamningar av fibrer sattes polyetylen- oxid med en medelmolekylvikt av Ä-106 och flockningseffek- '- qa-aam-n-s .

. . ' BO. ten observerades visuellt. Vid försöken varierades mängden tillsatt polyetylenoxid upp till l viktprocent räknat på torra fibrer, pH varierades mellan 3 och 9 och koncentra- tionen NaCl mellan 0 och 0,1 M.

Följande massor undersöktes: 1. Oblekt sulfatmassa (kokad till H7 % utbyte på veden) 2. Oblekt sulfatmassa (kokad till 59 % utbyte på veden) 3. Slipmassa, blandning oblekt och blekt U. Termomekanisk massa, blandning oblekt och blekt . Halvblekt sulfatmassa 6. Sulfitmassa, blandning oblekt och blekt 7. NSSC-massa Polyetylenoxiden visade sig vid dessa försök ej ha nå- gon flockande effekt på massorna 3-7 medan den däremot i samtliga fall utflockade de oblekta sulfatmassorna l och 2.

Exempel 2 I en testapparatur, bestående av en glascylinder, dia- meter ca 10 cm och höjd ca 20 cm, i underdelen försedd med en glasfilterskiva genom vilken kvävgas bubblades för flo- tation, undersöktes separationen av oblekta sulfatfibrer medelst olika polyetylenoxider och under olika betingelser.

Massasystemet utgjordes av en 50/50 blandning av blekt sulfat och oblekt sulfat, kokad till H7 % utbyte på veden, med fibrer inom 30-50 mesh-fraktionen. Den totala fiberkon- centrationen i systemen var 200 mg/1.

Fibersammansättningen i flotatet mättes efter 20 minu- ters flotation medelst kappa-talsbestämning enligt SCAN-C 1:77, modifierad för mätning av små mängder.

Resultaten av separationsförsöken redovisas i nedan- stående tabeller. 0000141-5 7 Tabell l Polyetylenoxid Mw=1PlO6 Totalt Oblelç- Blekta pH Nâcl Mängd på eblekba fibrer íåâte' šgrfâb' §1::§É_ 1 mängd flotat mentat Z % 3 0 0,05 60,2 69,2 80,0 , 0 1,0 61,5 72,0 85,8 10” 0,1 58,5 75,6 82,9 1o'1 0,025 60,3 71,2 82,3 9 Û 1:0 151,9 715,9 57,9 Tabell 2 Polyetylenoxíd bftw=1400.00O Totalt Oblek- Blekta , , . fl - - s f'b- f'b pa Nåcl Manga på bblekba flbrer raäte rår É í1s:§§_ % mängd Flotat mentat 1 ß 1 10” 1,0 50,8 77,6 78,5 lo'1 0,2 00,0 78,3 69,4 Tabell 3 Polyetylenoxid Mw=l4-lO6 Totalt Oblek- Blekta pH cafl¿ Mängd på bblekta fibrer íââte' šârfâb' §1::ä§_ % mängd flotat mentat 2 ß 1 10* 0,025 50,5 77,1 77,11 l0'3 0,1 51,0 78,3 75,2

Claims (4)

8600141-5 10. 15. Patentkrav

1. Användning av högmolekylära polyalkylenoxider med molekylvikt överstigande 100.000, företrädesvis polyetylenoxid, för separation av oblekta sulfatfibrer ur vattenhaltiga suspensioner av fiberblandníngar inne- hållande dessa.

2. Användning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att polyalkylenoxiden ínsättes i en mängd av 0,001 till 3 viktprocent räknat på torr oblekt sulfatmassa i suspensionen.

3. Användning av polyalkylenoxid enligt något av föregående krav i system där den totala fiberkoncentra- tionen i suspensionen ej överstiger 0,9 viktprocent.

4. Användning av polyalkylenoxid enligt något av föregående krav i system där suspensionens pH understi- ger 7. - 860-0141-5 Sammandrag Oblekta sulfatfíbrer eepareras kemiskt från andra fib- rer medelst användning av högmolekylära polyalkylenoxider, företrädesvis polyetylenoxid. Polyalkylenoxiderna insättes i vattenhaltiga suspensioner av fíberblandníngar varvid oblekta sulfatfibrer utflockas och flockarna kan avskiljas medelst kända metoder såsom sedímentation, flotation, filt- rering etc. Användningen av polyalkylenoxíder för selektiv utflockning av oblekta sulfatfibrer medger upparbetning av massablandningar i exempelvis fiberslam, utskott och retur- fibersortiment.