SE439172B - Forfarande for framstellning av kemiska pappersmassor - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 55 40 7808202-1 2 För att åstadkomma en lösning på dessa problem har forsk- ningen inom pappersmassaområdet speciellt inriktats på använd- ning av delignifieringsmedel som i sig själva inte är förorenande och som under sin verkan på ligninet inte heller_ger upphov till förorenande produkter. Det är_i detta sammanhang som kokningspro- cesser har framtagits, vid vilka man utnyttjar den delignifierande effekten av syre i alkaliskt medium. I Dessa förfaranden består i huvudsak i en kokning av ligno- cellulosamaterialet utförd i två steg åtskilda av en mellanlig- gande fibrering, varvid man successivt utför en alkalisk kokning under tryck, en mellanliggande fibrering i en apparat med skivor och slutligen en kokning under syrgastryck i närvaro av en alka- lisk lösning. Ett sådant förfarande beskrivs t.ex. i den cana- densiska patentskriften 895 756. Även om dessa processer ger massor av god kvalitet, utan att det uppträder luftföroreningar, uppvisar de dock ett antal nackdelar, nämligen: å ena sidan krävs det på grund av den låga syrelösligheten, för att man skall erhålla en relativt homogen överföring mellan gasfasen, vattenfasen och cellulosafibrerna, användning av rela- tivt höga tryck, vilka är av storleksordningen från 8 till lO bar men vilka kan uppgå till 20 bar, vilket enbart kan utnyttjas i mycket dyrbara apparatery vilka apparater skiljer sig från de som användes vid den konventionella kraftprocessen. För att man skall kunna ersätta kraftprocessen med en syrgasprocess innebär detta alltför mycket arbete och alltför stora investeringar för små och medelstora enheter, å andra sidan är kvaliteten hos de massor som erhålles med hjälp av dessa syreprocesser något sämre än för kraftmassan, spe- ciellt vad beträffar den depolymeriserande effekten av syre på cellulosan; huvuddelen av de undersökningar som har publicerats i detta ämne är samstämmiga beträffande denna försämrade nivå för de mekaniska egenskaperna och speciellt för rivindex. (Man kan i detta sammanhang nämna publikationerna av A.G. Jamieson, O. Samu- eison, L.A. Smedman i TAPPI, volym 58, m» 2, sid 68-71; M. Saukkonen och I. Palenius i TAPPI, volym 58,.nr 7, sid ll?-120; H.M. Chang, J.S. Gratzl, W.T. Mc Kean, R.H. Reeves och V.E. Stock- man i TAPPI, volym 59, nr 8, sid 72-75).

I de senast beskrivna formerna tillåter de ovan omtalade pro- cesserna lägre syretryck och något förenklad teknologi: uteslutning 10 15 20 25 ÉO 35 40 5 7808202-1 av den mellanliggande fibreringen (franska patentskriften ¿ 256 283), förbättrad syreöverföring (franska patentskriften 2 220 620). i ' Icke desto mindre är de investeringar som är nödvändiga för genomförande av dessa processer mycket högre än vid kraftproces- sen utan att för den skull massans egenskaper förbättras. Dessut- om är det försämrade värdet för rivindex speciellt ofördelaktigt för användning av dessa massor inom omrâdet emballagepapper.

Dessa olika olägenheter förklarar varför ytterst få av dessa processer i dag har fått någon industriell tillämpning.

Enligt föreliggande uppfinning löses dessa problem såväl vad beträffar genomförandet av förfarandet som vad beträffar egenskaperna hos de erhållna massorna.

Förfarandet enligt uppfinningen är ett förfarande, som inte ger upphov till föroreningar och som innefattar kokning i två steg av lignocellulosaråmaterial med hjälp av natriumhydroxid och peroxid. Detta förfarande uppvisar den önskade effektiviteten och enkelheten och kan användas med relativt enkel existerande industriell utrustning. Det tillåter vidare framställning av massor med förbättrade mekaniska egenskaper, med goda bleknings- egenskaper och med ett utbyte som är lika högt som det som er- hålles med de kända förfaranden som har använts fram till i dag.

Förfarandet enligt uppfinningen består i att man på känt gsätt utsätter cellulosamaterialet för ett första kokningssteg i närvaro av natriumhydroxid och eventuellt tillsatsmedel, att man därefter fibrerar det sålunda behandlade materialet och att man slutligen utsätter detta fibrerade material för ett andra kok-å ningssteg, varvid det utmärkande för förfarandet är att man utför nämnda andra kokningssteg i närvaro av en alkalisk lösning av peroxid. Företrädesvis utföres behandlingen vid atmosfärstryck och lämpligen vid en temperatur understigande lO0°C. _ Förfarandet kan tillämpas på vilket som helst lignocellu- losaråmaterial: lövved eller barrved, pressat sockerrör, proven- salskt vassrör, halm, kenaff (dah), etc.

För utförande av det första kokningssteget, vilket utföres på i och för sig känt sätt, bringas cellulosamaterialet, som har sönderdelats till fragment under konventionella betingelser, i kontakt med en vattenbaserad natronlösning innehållande 10-30% natron, räknat som vikt natriumhydroxid i förhållande till torr- vikten av det vegetabiliska ämne som användes ursprungligen, vid 10 15 20 25 30 55 40 .7snß2n2~1 ~ förhöjd temperatur mellan 150 och l80°C.

Enligt föreliggande uppfinning har det konstaterats, att man erhåller synnerligen fördelaktiga resultat och under beting- elser som i sig själva är speciellt fördelaktiga, när det andra kokningssteget enligt uppfinningen utföres på lignocellulosama- terial som har utsatts för ett första kokningssteg på i och för sig känt sätt i närvaro av natriumhydroxid med tillsatta adju- vantia, såsom vissa aromatiska nitroföreningar, vissa heterocyk~ liska kväveföreningar av typ fenazin, cykliska ketoner av typ antrakinon. Den halt adjuvantia eller tillsatsmedel som bör an- vändas begränsas i synnerhet t.ex. till 0,01-0,2% antrakinon räk- nat på den vegetabiliska torrhalten hos utgångsmaterialet.

Tiden för denna första kokning varierar med de värden som väljes för de övriga parametrarna liksom med typen av använd ved eller använda vegetabilier.

Den bör vara tillräcklig för att den kokade flisen skall kunna fibreras i en konventionell apparat (t.ex. en skivfibrator) utan större energiförbrukning och utan risk för nedbrytning av fibrerna. I alla händelser bör' delignifieringen inte drivas till den punkt där fibrerna frilägges genom enkel mekanisk omröring.

För detta ändamål avbryter man natronkokningen när utbytet ligger mellan 50 och 60% räknat på det ursprungliga vegetabiliska materialet. Den tid, som är erforderlig för att detta resultat skall uppnås, ligger mellan ca l och ca Ä timmar alltefter de vär- den som väljes för de olika parametrarna. ' Man behandlar sedan den kokade flisen i en känd fibrerings- apparat, t.ex. en fibreringsanordning med skivor, i syfte att åstadkomma friläggningen av fibrerna genom mekanisk inverkan under sådana betingelser som skonar deras integritet. I Det sålunda defibrerade materialet utsättes därefter för ett andra kokningssteg i syfte att fullborda delignifieringen under be- tingelser som är speciellt fördelaktiga och effektiva.

För genomförande av denna andra kokning väljer man som de- lignifieringsmedel en vattenbaserad alkalisk peroxidlösning. Såsom är välkänt, är peroxiderna föreningar med den allmänna formeln: R-O-O-X, i vilken R betecknar en radikal och X en metalljon eller väte. Inom uppfinningens ram är det möjligt att använda väteperoxid, natrium- peroxid och andra organiska eller mineralperoxider, bland vilka kan nämnas peroxiderna av kalium och kalcium, natriumperborat, 10 20 25 40 5 7808202-1 persulfater av kalium och natrium, perättiksyra, perpropionsyra, persmörsyra, perglutarsyra, perbärnstenssyra och permaleinsyra.

Enligt en föredragen utföringsform använder man väteperoxid eller natriumperoxid. Den använda kvantiteten peroxid ligger företrädes- vis mellan O,l och lO%, företrädesvis mellan 1 och 5%, räknat som vikt väteperoxid i förhållande till den torra behandlade massan, d.v.s. med 100% väteperoxid.

Kokningsvätskan eller kokningsluten innehåller likaså l-10 vikt-%, företrädesvis 2-5 Vikt-%, natriumhydroxid räknat på mas- sans torrvikt.

Materialet från fibreringssteget kokas enligt uppfinningen med hjälp av denna vätska: vid en konsistens mellan 5 och 50%, företrädesvis mellan lO och 25%, vid en temperatur mellan 20 och 1200, företrädesvis mellan 60 och 90°C, under 0,5-5 timmar, företrädesvis l-3 timmar.

Såsom tidigare omtalats arbetar man företrädesvis vid atmos- färstryck.

Detta andra kokningssteg åtföljes på känt sätt av en tvätt- ning med vatten.

Såsom framgår av de exempel, som nu kommer att följa, är massorna erhållna medelst förfarandet enligt uppfinningen kemiska massor som uppvisar mekaniska egenskaper, däribland rivindix, som på alla punkter är jämförbara med egenskaperna hos kraftmas- sor, till och med när det ursprungliga vegetabiliska materialet är barrved.

Detta beror på valet av peroxid som delignifieringsmedel, eftersom peroxiderna på ligninet utövar en homogen och speciellt mild oxiderande verkan, vilken inte åtföljes av en depolymerisa- tion av cellulosan, såsom sker med syre.

Peroxiderna har hittills vid behandling av kemisk pappers- massa använts som blekningsmedel. Deras ringa delignifierande förmåga och deras instabilitet har gjort att de inte har använts inom området för framställning av pappersmassa, speciellt kemisk massa.

Helt överraskande har emellertid förfarandet enligt uppfin- ningen nu avslöjat att de är synnerligen fördelaktiga koknings- medel för erhållande av massor som är jämförbara med kraftmassor, ty det har konstaterats att deras instabilitet inte är något hinder för delignifiering av lignocellulosamaterial; i realiteten 10 15 20 25 50 55 40 7808202-1 p 6 ger deras sönderdelning upphov till oxiderande föreningar, som i sin tur verkar på ligninet. För att man emellertid skall dra största möjliga nytta av denna fördel, får denna sönderdelning under optimala betingelser inte ske alltför snabbt.

Betingelserna för genomförande av förfarandet enligt upp- finningenhhar därför valts som en funktion av detta krav.

Användningen avlperoxid som delignifieringsmedel uppvisar en annan icke försumbar fördel, eftersom peroxiden samtidigt ger en blekning av massan, vilket gör det möjligt att senare använda mycket kortare blekningsperioder eller att utföra blekningen med mycket mindre mängder blekningsmedel, speciellt klorföreningar.

Förfarandet enligt uppfinningen kan utföras på ett effek- tivt sätt om man använder den alkaliska peroxidlösningen såsom har beskrivits ovan, utan något annat tillsatsmedel.

För att den industriella tillämpningen skall bli effekti- vare och leda till optimala resultat, kan det dock vara fördel- aktigt att till denna lösning sätta tillsatsmedel, vilka är i och för sig förut kända, såsom adjuvantia för peroxiden.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen utföres behandlingen med peroxiden i närvaro av stabilisatorer med för- måga att retardera de välkända sönderdelningsreaktionerna för peroxiderna.

Man kan för detta ändamål använda alla föreningar som är kända för sin stabiliserande verkan. Den mest kända av dessa för- eningar är natriumsilikat. Användningen av silikater ger emeller- tid den olägenheten att man i fabrikens förbränningskretsar in- förlivar kiseldioxid, som man måste eliminera med hjälp av kända behandlingar från effluenten eller vätskan innehållande silika- terna.

Andra stabilisatorer kan användas med större fördel, bland vilka man kan nämna magnesiumsulfat, vissa buffertar, natriumkar- bonat, natriumfosfat, vissa organiska föreningar, t.ex. pyrimidin- trion, barbitursyra, acetanilid, pyrazol, imidazol, akridon, etc.

Ett otal organiska substanser har föreslagits som stabilisatorer för peroxider, och vissa speciellt effektiva är 1 färd med att kommersialiseras.

Den förbättrade effektiviteten för de stabilisatorer som finns på marknaden gör det möjligt att ytterligare förbättra de, ekonomiska betingelserna för förfarandet, därigenom att man t.ex. kan arbeta vid mycket högre temperatur under användning av mycket U”. lü 20 25 ÉO 35 40 7 7808202-1 lägre kvantiteter peroxid.

I det fall då det ursprungliga vegetabiliska materialet är relativt rikt på metallkatjoner, acoelereras reaktionerna för sönderdelning av peroxiderna av spår av joner av övergångsmetal- ler närvarande i massan, och härav följer en förlust av peroxid som har menlig inverkan på ekonomin vid förfarandet.

Dessa spår av metaller kan till stora delar elimineras om man utsätter massan, innan denna behandlas med peroxiden, antingen för en tvättning med vilken som helst syra, t.ex. med hjälp av en utspädd lösning av svavelsyraanhydrid, klor, klordioxid, svavel- syra, saltsyra, oxalsyra, glukonsyra, etc., eller för en förbe- handling i närvaro av ett medel som komplexbinder dessa metall- joner, t.ex. natriumsalterna av etylendiaminotetraättiksyra eller l,j-diamino-2-propanoltetraättiksyra eller nitrilotriättiksyra, vilket med fördel kan utföras inom ramen för föreliggande uppfin- ning. Det är i alla händelser ofta fördelaktigt att komplettera effekten av denna förbehandling genom att likaså införliva stabi- lisatorer för peroxiderna i kokningsvätskan.

Enligt en variant eller vid det första kokningssteget an- vänder man som adjuvantium för natriumhydroxiden aromatiska nit- roföreningar eller heterocykliska kväveföreningar av typ fenazin eller eykliska ketoner av typ antrakinon, varvid de peroxidkvan- titeter som användes vid det andra steget är speciellt låga, näm- ligen O,l-l vikt-%, företrädesvis 0,3-0,7 vikt-%, räknat som vikt peroxid i förhållande till vikten av det torra fibrerade materia- let, vilket innebär en avsevärd fördel vad beträffar fabrikspri- set för de erhållna massorna, enär priset för de peroxider som för närvarande finns på marknaden är relativt högt.

Uppfinningen kommer nu att illustreras ytterligare genom nedanstående exempel, vilka naturligtvis inte är avsedda att be- gränsa uppfinningen och vilka har utförts på ett flertal trädslag med lövved och barrved valda bland de träslag som oftast användes i fabrikerna i Frankrike för framställning av kemisk massa.

Exempel l I en 4 liters autoklav nedsänkes 400 g industriell flis från bok i ca 4 gånger sin volym av en vätska innehållande 17 vikt-% natriumhydroxid räknat på torrvikten hos flisen. Autoklaven inför- livas därefter i en roterande kokare, vars uppvärmning åstadkommas genom cirkulation av ett värmefluidum, vars temperatur regleras.

Autoklaven inställes härvid på en tempratur av l70°C under 10 15 20 25 BO 7808202-1 _ 8 90 minuter och hålles vid denna temperatur i 90 minuter. Vid slu- tet av denna period kyles autoklaven, och vätskan får avrinna från flisen. Flisen utsättes därefter för fibrering därigenom att den bringas att passera genom en skivraffinör av typ Sprout Waldron (skiva C 2976), och det erhållna materialet tvättas. Ut- bytet är 55,5% och kappatalet (den franska normen AFNOR NF T 12018) är 50. l ._ Det fibrerade materialet blandas därefter med en vätska in- nehållande kokningsreagensen för väteperoxiden, vilken vätska se- dan koncentreras till en koncentration eller konsistens av 20 vikt-%. Vätskans sammansättning är sådan att vid koncentrationen 20% massan föreligger i närvaro av följande reagensš natriumhydroxid: 3% natriumsilikat (kommersiell lösning med 380 Be)= 5% 100% väteperoxid: 5% (dessa procenthalter för reagensen är uttryckta i vikt av reagenset i förhållande till vikten av det behandlade torra materialet).

Det med reagens sålunda impregnerade materialet placeras i en behållare, där kokningen fullbordas under 2 timmar vid atmos- färstryck och vid en temperatur av 90°C. Efter denna behandling är massans kappatal 25 och det totala kokningsutbytet är 49,57.

De mekaniska egenskaperna för massan är uppmätta enligt den franska normen AFNOR, efter silning i en laboratoriesilanordning av typ WEVERK (O,l5 mmzs hål) och raffinering i en JOKRO-kvarn till 400 SR, och de är sammanfattade i Tabell I, vilken även för jämförelseändamål anger egenskaperna för kraftmassa och massa från natron-syrebehandling i tvâ steg, vilka jämförelsemassor har kappatal av samma storleksordning som massan enligt uppfinningen.

Man ser att massorna erhållna med hjälp av förfarandet en- ligt uppfinningen är praktiskt taget jämbördiga med de kända kraftmassorna samtidigt som de uppvisar förbättrad blekningsgrad eller ljushet. 9 7808202-1 Tabell I Bok Förfarandet Kraft- Natron-syre- enl. upp- pro- process i finningen cessen två steg Ex. l Kappatai AFNOR NF T 12018 25 20 22 Utbyte räknat på torrvik- ten av det vegetabiliska materialet, % 49,5 49 50 Ljushet hos oblekt massa, % 38 22 40 s11t1ängd vid 4o° sa m, , _ AFNOR NF Q 05 oo4 7060 e5oo e5oo sprängindex vid uo° ss, AFNOR NF Q Oj Ol4 4,0 4,1 4,1 Rivinaex vid 4o° sR, AFNOR Q Ol Oll 750 780 670 Exempel 2 Industriell flis från ek behandlas såsom beskrivits i Exempel l med undantag av följande betingelser: för det första kokningssteget: 5 natriumhydroxia 19% för det andra kokningssteget: väteperoxid 4% magnesiumsulfat 0,05% kokningstemperatur 8000. 10 Man bestämmer utbytet och kappatalet. Den erhållna massan silas såsom tidigare och blekes därefter medelst den konven- tionella blekningssekvensen 1 5 steg enligt följande betingelser: Mängd reagens räknat på vikten av den torra massan 1 ~ klor 5,5% 2 - natriumhydroxid 2,7% 3 - klordioxid l,5% 4 - natriumhydroxid 1% 5 - klordioxid O,5% Egenskaperna hos den blekta massan uppmätes enligt samma norm AFNOR och anges i Tabell II, vilken även som jämförelse in- l5 nehåller egenskaperna för en på konventionellt sätt blekt kraft- massa. lO 15 20 10 7808202-1 Av tabellen ser man att massan ernållen enligt uppfinningen vid samma grad är jämbördig med kraftmassa, som den sålunda utan olägenhet kan ersätta, t.ex. i tryckskrivpapper.

Tabell II Ek Avenbok Förfaran- _ Förfaran- _ det enligt šïâft det enligt šïâft :ïâš::_ cessen :ïâš::_ cessen Ex 2 Ex 3 Oblekt massa Kappatal 27 28 25 22 Utbyte % 47,5 46 48 47 Blekt massa _å Ljushet % _ 88,2 88,5 88,5 88,4 siitlängd vid 4o° ' SR m 5800 5600 6500 TOOO Sprängåndex vid 40 SR 3,6 5,6 Ä,4 4,7 Rivindex vid 40° sa 960 950 1020 850 Exempel 2 Exempel 2 upprepas med industriell flis från avenbok med undantag av följande betingelser: för det första kokningssteget: natriumhydroxid l7,5% för det andra kokningssteget: natriumhydroxid 4%.

Den_oblekta massan silas och blekes såsom i Exempel 2 med samma mängder av blekningsmedlen. Resultaten anges i Tabell II, vilken i jämförelsesyfte även innehåller resultat för massa er- hållen enligt kraftprocessen.e Exempel 4' _ Man förfar såsom i Exempel 2 med industriell flis från icke avbarkad avenbok, som innehåller 12 vikt-% bark, med undantag av följande betingelser: för det andra kokningssteget: väteperoxid 5% natriumhydroxid 4%.

Den oblekta massan silas och blekes därefter såsom i Exem- pel 2 med samma kvantiteter av blekningsmedlen. Resultaten anges 11 vßnszoz-1 i Tabell III. De erhållna värdena för rivindex ligger mycket över de värden som erhålles för massa erhållen genom kraftkokning el- ler kokning i natron-syre i två steg, vilket sannolikt är resul- tatet av den kända specifika verkan hos väteperoxid på de bestånds- delar i barken som ärflmsaken till det försämrade rivindex som van- ligen erhålles enligt de kända processerna. Detta innebär sålunda ytterligare en fördel med föreliggande uppfinning i det fall, vil- ket för övrigt blir alltmera vanligt, då kokningen utföres på flis från icke avbarkad ved.

Exempel 5 Förfarandet från Exempel 2 upprepas med industriell flis från icke avbarkad ek innehållande 16 vikt-% bark, med undantag av följande betingelser: för det första kokningssteget: natriumhydroxid 20% för det andra kokningssteget: natriumhydroxid 4% för blekningssekvensen i fem steg: l - klor 6% 2 - natriumhydroxid 3% É ~ klordiøxid l,5% 4 - natriumnydroxid l% 5 ~ klordioxid O,7%.

Resultaten framgår av Tabell III. Man kan konstatera samma fördelar som i Exempel 4. 10 15 20 7808202-1 12 Tabell III Avenbok med 12% bark Ek med 16% bark Förfaran- S re Förfaran- det enligt det enligt uppfin- Kraft två- uppfin- Kraft ningen sta ,ningen Ex 4 g Ex 5 Oblekt massa Kappatai :Ä '28 27 21 50 28 Utbyte ø " 44 i 45 44 42,5 41,5 Blekt massa Ljusnet % 9o_ 88 88 89_ 88 slitlängd vid ' 4o° sn m 64oo 7ooo 65oo 46oo 4900 Sprängindex vid 4o° sn 4,5 4,3 4,5 4,5 5,6 Rivindex vid 4o° sn 950 780 850 960 820 Såsom har omtalats ovan har de massor, som hittills har före- slagits som ersättningsmaterial för kraftmassa inom området om- slagspapper, inte varit tillfredsställande på grund av det otill- ' räckliga värdet för rivindex. Det rör sig i huvudsak om massor från barrved för liner.

I nedanstående Exempel 6 och 8 har förfarandet enligt uppfin- ningen utförts med flis från gran och kusttall.

Exempel 6 Exempel 1 upprepas med industriell flis från gran, med undan- tag av följande betingelser: för det första kokningssteget: natriunmydroxia 22% för det andra-kokningssteget: kokningstemperatur: 80°C kokningstid: 90 min.

Den erhållna massan silas i en laboratoriesilanordning av fabrikat WEVERK (O,3O mmzs hål) och raffineras i en JOKRO-kvarn till 20° SR. De mekaniska egenskaperna för massan anges i Tabell IV. De jämföres med de mekaniska egenskaperna för kraftmassa och för massa erhållen genom kokning med natron och syre i två steg.

Jämförelsen visar att förfarandet enligt uppfinningen är väl läm- pat för tillverkning av massa för liner. lO 15 20 PJ UI ' 7808202-1 Tabell IV Gran Förfarandet Förfarandet enligt upp- Natron- enligt upp- finningen Kraft -syre i fínningen (med sili~ två (med karbo-V kat) steg nat) Ex 6 Ex 7 Kappatai 5 77 70 78 76 Utbyte % 6 49 49 51 49 Slitlängd vid 20° sa m 5650 6100 6200 6200 Sprängindex , _ vid 20° se 4,1 5,1 4,4 4,1 1 Rivindex vid 200 sn 1000 950 950 1050 Exempel Z Exempel 6 upprepas, med undantag av följande betingelser: för det första kokningssteget: natriumhydroxid 23% för det andra kokníngsstegetz man ersätter natriumsilikatet med natriumkarbonat.

.Reagensmängderna var följande (i vikt-% räknat på vikten av det behandlade torra materialet): väteperoxid 2% natriumhydroxid 4% natriumkarbonat 4%.

Man erhåller en massa för liner, anges i Tabell IV.

Exempel 8 Exempel 1 upprepas med industriell flis från kusttall, med vars mekaniska egenskaper undantag av följande betingelser: för det första kokningssteget: natriumhydroxid 25% för det andra kokningssteget: natriumhydroxid 4% kokningstemperatur 80°C kokningstid 90 min.

Man erhåller en massa för liner, vars mekaniska egenskaper uppmätta vid 200 SR anges i Tabell V, där de också jämföres med de mekaniska egenskaperna för natron-syremassa och kraftmassa. 10 15 20 25 7808202-1 1" Tabell V.

Kusfifåll Förfaran- det enligt Éššígf' ššâft' uPpfin_ kokning ning ningen Ex 8 Kappatal 60 65 60 Utbyte g 48,5 49 48,5 Slitlängd Vid 200 SR _ 6700 5700 6800 Sprängindex_vid 200 SR 4,6 4,6 5,0 Rivinaex vid 2o° sn 1160 1ooo 1140 Exempel Q Man behandlar 400 g industriell flis från kusttall under be- tingelser som är exakt lika med betingelserna från Exempel 1 men med följande kvantiteter av reagensen: första steget: natriumhydroxid 19,5 % antrakinon 0,08% andra steget: natriumhydroxid 5% 100% väteperoxid o,5% magnesiumsulfat 0,5%.

Det kan även tilläggas att fibreringen av materialet mellan de båda stegen kan utföras i en apparat som förbrukar relativt liten mängd energi med hänsyn till den välkända effekten av antra- kinon på delignifieringen.

Egenskaperna för den erhållna massan är sammanfattade i Tabell VI.

Denna massa blekes därefter med hjälp av en konventionell blekningssekvens omfattande fem steg och med följande kvantiteter av reagens (uttryckta i vikt-% räknat på massans torrvikt): 1. 2. §. 4. 5. klor natriumhydroxid klordioxid väteperoxid, H2O2 NaOH natriumsilikat klordioxid 6,3% 3,1% 1% 0,5% 1% 3% 0,5% Egenskaperna för den blekta massan, vilka är uppmätta enligt samma AFNOR-normer, anges i Tabell VI. 15 7808202-1 Tabell VI EX 9 Efter första Efter andra Efter steget steget blekning Kappatal 50,7 52 - Utbyte % 45,3 44 - Ljushet - - 88 Slitlängd m - 7020 8410 Sprängindex ~ 5,55 5,54 Rivindex - 904 l045 Man ser att den blekning som utföres på de kemiska massor som erhålles enligt denna variant av förfarandet enligt uppfinningen förutom förbättrad blekningsgrad eller ljushetsgrad ger en synner- ligen betydande förbättring av de mekaniska egenskaperna, däribland rivindex.

För att man skall uppnå lika goda mekaniska egenskaper för en blekt massa erhållen utgående från samma vegetabiliska råmaterial medelst ett förfarande med kokning i natriumhydroxid i ett steg, måste man till l9,5% natriumhydoxid tillsätta en kvantitet av antra- kinon av ca 1,28%. Under sådana betingelser ligger den uppnådda blekningsgraden under ca 4 poäng.

Det är tidigare känt att utsätta lignocellulosamaterial för ett första steg med kokning i natriumhydroxid med tillsatt antra- kinon följt av ett andra steg med kokning i närvaro av syre.

På detta sätt uppnår man efter blekningen förbättrad blek- nings- eller ljushetsnivå och förbättrade mekaniska egenskaper.

Icke desto mindre förblir rivindex mycket lägre än det värde som erhålles med ett andra steg i närvaro av peroxid, såsom har visats i Exemplen l-8. Detta innebär en mycket stor olägenhet, speciellt vid användning av dessa massor för framställning av omslagspapper.

Exempel 10 Man behandlar 400 g flis från kusttall under betingelser som är identiska med betingelserna från Exempel l, med undantag av att de reagenskvantiteter som användes i det andra steget är följande: väteperoxid O,3% natriumhydroxid 4,5%.

En massa erhålles, vilken uppvisar ett kappatal av 55 och vilken uppvisar mycket god lämplighet för blekning. Utbytet är 45%.

Man kan sålunda konstatera att förfarandet enligt uppfinningen 10 15 20 25 50 35 40 78-08202-1 16 gör det möjligt att på relativt kort tid och utgående från vilket som helst lignocellulosaråmaterial samt utan någon större förbruk- ning av kemiska reagens framställa oblekta, homogena kemiska mas- sor med tillfredsställande utbyte, vilka massor uppvisar åtmins- tone lika goda mekaniska egenskaper som kraftmassorna, och detta samtidigt med att man helt och_hâllet eliminerar de föroreninga- problem som är förknippade med de konventionella processerna för framställning av kemiska massor och utan att det därvid uppträder nya föroreningsproblem.

Förfarandet enligt uppfinningen uppvisar i förhållande till de icke förorenande förfaranden som har föreslagits hittills för- delen att det är synnerligen väl lämpat för behandling av barrved för att ersätta kraftmassor som är avsedda för omslagspapper, vil- ket tidigare inte var fallet, speciellt inte vid de förfaranden där man använder syre i det andra kokningssteget. I Dess effektivitet är likaså anmärkningsvärd vid behandling av icke barkad ungved tack vare den speciella oxiderande effekten av peroxiden på beståndsdelarna i barken.

Användningen av förfarandet ger dessutom avsevärda fördelar i förhållande till natron-syreförfarandena.

I själva verket kan förfarandet enligt uppfinningen, som en- bart innefattar ett enda steg med kokning under tryck, utföras med hjälp av konventionell utrustning, vilken i huvudsak innefat- tar en kokare, en anordning för åstadkommande av den mekaniska fibreringen och ett enda torn i vilket kokningen med peroxid ut- föres.

Vidare innebär användningen av oxidationsmedlet i form av den angivna lösningen att man kan använda anläggningar, i vilka man eliminerar explosionsriskerna, betydande utveckling av CO och C02 samt behov av att arbeta med ett reagens i överskott, något som leder till en viss förlust av nämnda reagens.

Dessa fördelar gör det möjligt att industriellt utnyttja för- farandet såväl för att ersätta de konventionella processerna för framställning av kemisk massa, speciellt kraftprocessen, utan hind- rande investeringar, som för att bygga nya små eller medelstora en- heter anpassade för ett utnyttjande av de lokala naturresurserna i fråga om lignocellulosaråmaterial under ekonomiskt gynnsamma be- tingelser.

Denna exploatering är speciellt intressant vid användning av den variant av förfarandet där man vid det första steget till LO 17 7808202-1 natriumhydroxiden sätter tillsatsmedel såsom antrakinon. Till de fördelar som har omtalats ovan kommer härvid de som mera speciellt hänger samman med denna variant av förfarandet, nämligen: ringa förbrukning av energi för fibrering användning av små kvantiteter peroxid fördelaktiga tillverkningskostnader tack vare låg förbrukning av dyrbara reagens (peroxid, antrakinon) erhållande av kemiska massør, vilka efter blekning uppvisar höga värden för en mångfald optiska och mekaniska egenskaper, vilket gör att de kan ersätta blekta kraftmassor.

Claims (9)

7808202-1 i,% PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av kemiska pappersmassor genom delignifiering av ett lignocellulosamaterial, vid vilket förfarande man successivt utför: ett första kokningssteg i närvaro av natriumhydroxid och eventuellt tillsatsmedel, en mellanliggande fibrering, ett andra kokningssteg i en alkalisk peroxidlösning, k ä n n e t e c k n a t av att det första kokningssteget utföres vid en temperatur av mellan 150 och l80°C och att det andra kok- ningssteget utföres vid en temperatur av mellan 60 och 9000, var- vid den alkaliska peroxidlösningen innehåller ett stabiliserings- medel för peroxiden.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att peroxiden väljes ur den grupp som utgöres av väteperoxid och de alkaliska peroxiderna.

3. Förfarande enligt något av kraven l och 2, k ä n n e - t e c k nia t av att den alkaliska lösningen för det andra steget innehåller en kvantitet alkali av 1 - 10 viktprocent, företrädes- vis 2 - 5 víktprocent, räknat som vikt natriumhydroxid i förhål- lande till vikten av det fibrerade torra materialet.

4. H. Förfarande enligt något av kraven l-3, k ä n n e - t e c k n a t av att den alkaliska lösning som användes för det andra kokningssteget innehåller 0,1 - ld viktprocent, företrädes- vis l - 5 viktprocent, peroxid räknat på vikten av det fibrerade torra materialet.

5. Förfarande enligt något av kraven l-3, k ä n n e - t e c k n a t av att den alkaliska lösning som användes för den andra kokningen innehåller 0,1 - 1 viktprocent, företrädesvis 0,3 - 0,7 viktprocent, peroxid räknat på vikten av det torra fib- rerade materialet, och av att natriumhydroxidlösningen för det första kokningssteget innehåller ett tillsatsmedel valt ur gruppen bestående av aromatiska nitroföreningar, heterocykliska kväveför- eningar av typ fenazin och cykliska ketoner av typ antrakinon.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att det tillsatsmedel som användes i det första kokningssteget är en cyklisk keton.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att natriumhydroxidlösningen innehåller 0,01 - 0,2% antrakinon 7808202-1 li räknat på torrvikten av det vegetabiliska material, från vilket man utgår.

8. Förfarande enligt något av kraven l-7, k ä n n e - t e c k n a t av att den andra kokningen utföres under 0,5 - 5 timmar, företrädesvis l - 3 timmar.

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att man arbetar vid atmosfärstryck.