SE536595C2

SE536595C2 - Method for increasing the efficiency of grinding a chemical pulp

Info

Publication number: SE536595C2
Application number: SE1151226A
Authority: SE
Inventors: Francois Lambert
Original assignee: Domsjoe Fabriker Ab
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2014-03-18
Also published as: WO2013095266A1; SE1151226A1

Description

536 595 beroende av den avsedda användningen av papperet, kan den rena massan eventuellt blekas. Massan behandlas därefter med en mekanisk gnidande process kallad malning, vilket ökar bindningsförmåga av fibrerna, så att de ﬂesta av styrkeegenskaper hos det framställda pappret förbättras. 536 595 depending on the intended use of the paper, the pure mass may possibly be bleached. The pulp is then treated with a mechanical rubbing process called grinding, which increases the bonding ability of the fibers, so that most of the strength properties of the paper produced are improved.

Olika fyllmedel och andra tillsatser tillsätts därefter till den malda massan för att framställa en mäld. Tillsatserna kan exempelvis förbättra olika egenskaper hos papper och fyllmedlet kan tillsättas för att minska mängden fibrer i papperet vilket minskar kostnaderna. Mälden inmatas eller pumpas slutligen in i en pappersmaskin.Various fillers and other additives are then added to the ground pulp to produce a stock. The additives can, for example, improve different properties of paper and the filler can be added to reduce the amount of fibers in the paper which reduces the cost. The stock is finally fed or pumped into a paper machine.

Pappersmaskinen består vanligtvis av ett formning, press- och torkparti. I formningspartiet avvattnas mälden och en pappersbana skapas. Efter formningspartiet kommer pappersbanan in i pressektionen, där fortsätter avvattningen genom pressnlng av pappersbanan under belastning. Slutligen torkas papperet i torkpartiet, med användning av ånga.The paper machine usually consists of a forming, pressing and drying section. In the forming section, the stock is drained and a paper web is created. After the forming section, the paper web enters the press section, where the dewatering continues by pressing the paper web under load. Finally, the paper is dried in the drying section, using steam.

Sammanfattning av föreliggande uppfinning Cellulosafibrer närvarande i en kemisk massa, såsom i en sulfatmassa eller en sulfitmassa är typiskt raka, släta, rundade och i stort sett oskadade. Dessa egenskaper gör bindningen mellan fibrerna tämligen svaga. För att kunna producera papper med hög styrka behöver kontaktytan och därmed styrkan hos bindningarna mellan fibrerna ökas. Detta uppnås genom en process som kallas malning varvid massan utsätts för en mekanisk gnidande process som plattar till fibrerna och frilägger mikrofibriller. Därigenom ökas kraftigt ytarean och vätebindningspotentialen mellan fibrerna. Generellt sett så leder ökad malning av massa därför till ökad styrka av massan och ökad styrka hos en pappersprodukt tillverkad från nämnda massa.Summary of the Present Invention Cellulose fibers present in a chemical pulp, such as in a sulfate pulp or a sulfite pulp, are typically straight, smooth, rounded and substantially undamaged. These properties make the bond between the fibers rather weak. In order to be able to produce paper with high strength, the contact surface and thus the strength of the bonds between the fibers needs to be increased. This is achieved by a process called grinding in which the mass is subjected to a mechanical rubbing process which flattens the fibers and exposes microfibrils. This greatly increases the surface area and the hydrogen bonding potential between the fibers. In general, increased grinding of pulp therefore leads to increased strength of the pulp and increased strength of a paper product made from said pulp.

Malning är dock ett mycket energikrävande steg och det finns därför ett behov av förbättrade energieffektiva förfaranden för framställning av papper från en kemisk massa. I synnerhet finns det ett behov av förbättrade energieffektiva metoder för att mala kemiska massor.However, grinding is a very energy-intensive step and there is therefore a need for improved energy efficient processes for producing paper from a chemical pulp. In particular, there is a need for improved energy efficient methods for grinding chemical pulps.

Föreliggande uppfinnare har upptäckt att den energi som krävs för att mala en massa, så att styrkan av massan når ett visst värde, kan minskas avsevärt om lignosulfonat är närvarande i kvarnen under malningsprocessen. Därmed kan den energi som behövs för att producera en pappersprodukt reduceras kraftigt om lignosulfonat yillsätts i processen så att lingosulfonate är närvarande i kvarnen 536 595 En första aspekt av föreliggande uppfinning avser därför en metod för att framställa en pappersprodukt innehållande följande steg: a) tillhandahållande av en kemisk massa b) tillsats av lignosulfonat till den kemiska massan så att en kemisk massa innehållande lignosulfonat erhålles c) malning av den kemiska massan innehållande lignosulfonat som erhölls i steg b) så att en mald massa erhålles, och d) tillverkning av en pappersprodukt från den malda massan som erhölls i steg c) En andra aspekt av föreliggande uppfinning avser en metod för att öka effektiviteten vid malning av en kemisk massa i en industriell process för att framställa en pappersprodukti innehållande följande steg: a) tillhandahållande av en kemisk massa b) tillsats av lignosulfonat till den kemiska massan så att en kemisk massa innehållande lignosulfonat erhålles c) malning av den kemiska massan innehållande lignosulfonat som erhölls l steg b) så att en mald massa erhålles d) möjlig tillverkning av en pappersprodukt från den malda massan som erhölls i steg C) En tredje aspekt av föreliggande uppfinning avser användning av lignosulfonat för att öka effektiviteten vid malning av en kemisk massa i en industriell process för framställning av en pappersprodukt Kortfattad beskrivninq av fiqurerna Figur 1a visar den energi som behövs för att mala en massa till en dragstryrka av 100 Nm/g i närvaro av 1% lignosulfonat, 0,3% lignosulfonat eller i frånvaro av lignosulfonat (ref). Y-axeln visar malenergi i kWh / ton.The present inventors have discovered that the energy required to grind a pulp, so that the strength of the pulp reaches a certain value, can be significantly reduced if lignosulfonate is present in the mill during the grinding process. Thus, the energy required to produce a paper product can be greatly reduced if lignosulfonate is added in the process so that lingosulfonate is present in the mill. 536 595 A first aspect of the present invention therefore relates to a method of making a paper product containing the following steps: a) providing a chemical pulp b) adding lignosulfonate to the chemical pulp to obtain a chemical pulp containing lignosulfonate c) grinding the chemical pulp containing lignosulfonate obtained in step b) to obtain a ground pulp, and d) manufacturing a paper product from the ground pulp obtained in step c) A second aspect of the present invention relates to a method for increasing the efficiency of grinding a chemical pulp in an industrial process for producing a paper product containing the following steps: a) providing a chemical pulp b) addition of lignosulfonate to the chemical pulp so that a chemical pulp containing li gnosulfonate is obtained c) grinding the chemical pulp containing lignosulfonate obtained in step b) so that a ground pulp is obtained d) possible manufacture of a paper product from the ground pulp obtained in step C) A third aspect of the present invention relates to the use of lignosulfonate to increase the efficiency of grinding a chemical pulp in an industrial process for the production of a paper product Brief description of the figures Figure 1a shows the energy needed to grind a pulp to a tensile strength of 100 Nm / g in the presence of 1% lignosulfonate, 0 , 3% lignosulfonate or in the absence of lignosulfonate (ref). The Y-axis shows grinding energy in kWh / ton.

Figur 1 b visar malgraden för en massa mald till en dragstryrka av 100 Nm/g i närvaro av 1% lignosulfonat, 0,3% lignosulfonat eller i frånvaro av lignosulfonat (ref).Figure 1 b shows the degree of grinding of a pulp ground to a tensile strength of 100 Nm / g in the presence of 1% lignosulfonate, 0.3% lignosulfonate or in the absence of lignosulfonate (ref).

Y-axeln visar malgraden i grader Schopper-Riegler (° SR). 536 595 Figur 2 a visar dragstyrka hos en massa mald med en malenergi av 100 kWh/ton i närvaro av 1% lignosulfonat, 0,3% lignosulfonat eller i frånvaro av lignosulfonat (ref).The Y-axis shows the degree of grinding in degrees Schopper-Riegler (° SR). 536 595 Figure 2 a shows the tensile strength of a pulp ground with a grinding energy of 100 kWh / ton in the presence of 1% lignosulfonate, 0.3% lignosulfonate or in the absence of lignosulfonate (ref).

Y-axeln visar dragstyrka i Nm/s.The Y-axis shows tensile strength in Nm / s.

Figur 2 b visar kompressionsstyrkan hos en massa mald med en malenergi av 100 kWh/ton i närvaro av 1% lignosulfonat, 0,3% lignosulfonat eller i frånvaro av lignosulfonat (ref). Y-axeln visar kompressionsstyrkan i Nm/s.Figure 2 b shows the compressive strength of a pulp ground with a grinding energy of 100 kWh / ton in the presence of 1% lignosulfonate, 0.3% lignosulfonate or in the absence of lignosulfonate (ref). The y-axis shows the compression strength in Nm / s.

Figur 3 visar fiberlängden av massan efter att den malts med olika malenergin i närvaro av 1% lignosulfonat, 0,3% lignosulfonat eller i frånvaro av lignosulfonat (ref).Figure 3 shows the fiber length of the pulp after it has been ground with different grinding energies in the presence of 1% lignosulfonate, 0.3% lignosulfonate or in the absence of lignosulfonate (ref).

X-axeln visar malenergi i kWh/ton och y-axeln visar fiberlängden i mm.The x-axis shows grinding energy in kWh / ton and the y-axis shows the fiber length in mm.

Detalierad beskrivninq av uppfinninqen Föreliggande uppfinning är baserad på upptäckten att den energi som krävs för att mala en kemisk massa, så att styrkan av den kemiska massan når ett visst värde, kan minskas avsevärt om lignosulfonat är närvarande i kvarnen under malningsprocessen. Den energi som behövs för att producera en pappersprodukt kan därmed minskas om lignosulfonat tillsätts till processen, så att lignosulfonatet är närvarande i kvarnen. Följaktligen avser en första aspekt av föreliggande uppfinning en metod för att framställa en pappersprodukt innehållande följande steg: a) tillhandahållande av en kemisk massa b) tillsats av lignosulfonat till den kemiska massan så att en kemisk massa innehållande lignosulfonat erhålles c) malning av den kemiska massan innehållande lignosulfonat som erhölls i steg b) så att en mald massa erhålles, och d) tillverkning av en pappersprodukt från den malda massan som erhölls i steg c).Detailed Description of the Invention The present invention is based on the discovery that the energy required to grind a chemical pulp, so that the strength of the chemical pulp reaches a certain value, can be significantly reduced if lignosulfonate is present in the mill during the grinding process. The energy needed to produce a paper product can thus be reduced if lignosulfonate is added to the process, so that the lignosulfonate is present in the mill. Accordingly, a first aspect of the present invention relates to a method of making a paper product containing the following steps: a) providing a chemical pulp b) adding lignosulfonate to the chemical pulp so as to obtain a chemical pulp containing lignosulfonate c) grinding the chemical pulp containing lignosulfonate obtained in step b) to obtain a ground pulp, and d) manufacture of a paper product from the ground pulp obtained in step c).

En andra aspekt av föreliggande uppfinning avser en metod för att öka effektiviteten vid malning av en kemisk massa i en industriell process för att framställa en pappersprodukti innehållande följande steg: a) tillhandahållande av en kemisk massa b) tillsats av lignosulfonat till den kemiska massan så att en kemisk massa innehållande lignosulfonat erhålles 536 595 c) malning av den kemiska massan innehållande lignosulfonat som erhölls i steg b) så att en mald massa erhålles d) möjlig tillverkning av en pappersprodukt från den malda massan som erhölls i steg c).A second aspect of the present invention relates to a method for increasing the efficiency of grinding a chemical pulp in an industrial process for producing a paper product containing the following steps: a) providing a chemical pulp b) adding lignosulfonate to the chemical pulp so that a chemical pulp containing lignosulfonate is obtained 536 595 c) grinding the chemical pulp containing lignosulfonate obtained in step b) so that a ground pulp is obtained d) possible manufacture of a paper product from the ground pulp obtained in step c).

Exemplifierande utföringsformer av den första och andra aspekten beskrivs vidare nedan. Inom teknikområdet kan mekaniska slående och klämmande processer av cellulosafibrer i en massa ibland beskrivas som malning av en massa och ibland som raffinering av en massa. Termen mala i föreliggande beskrivning omfattar alla dessa olika typer av mekaniska slående och klämmande processer av massor. I föreliggande patentansökan har uttrycket "öka effektiviteten vid malning av en kemisk massa " betydelsen att mindre energi krävs i malningssteget för att framställa en kemisk massa av en viss styrka. Styrkan av massan kan exempelvis mätas som en dragstyrka eller en kompressionsstyrka. I föreliggande beskrivning har uttrycket "industriell process" betydelsen att processen inte är ett laboratorieexperiment, utan att en industriellt relevanta mängd massa mals i malningssteget, såsom exempelvis mer än 500 kg I h, så som mer än 1 ton / h.Exemplary embodiments of the first and second aspects are further described below. In the art, mechanical striking and squeezing processes of cellulosic fibers in a pulp can sometimes be described as grinding a pulp and sometimes as refining a pulp. The term grinding in the present description encompasses all these different types of mechanical striking and clamping processes of masses. In the present patent application, the term "increasing the efficiency of grinding a chemical pulp" means that less energy is required in the grinding step to produce a chemical pulp of a certain strength. The strength of the mass can, for example, be measured as a tensile strength or a compression strength. In the present description, the term "industrial process" means that the process is not a laboratory experiment, but that an industrially relevant amount of mass is ground in the grinding step, such as for example more than 500 kg in h, such as more than 1 ton / h.

Uppfinnarna till föreliggande uppfinning har visat att tillsats av lignosulfonat till malningssteget kan minskar den energi som förbrukas i malningen av en sulfatmassa med så mycket som 50 %. Följaktligen, i en utföringsform minskar tillsatsen av lignosulfonat tillsatt i steg b) energin som förbrukas i steg c) med åtminstone 10 %, så som minst 20 %, så som med omkring 50 %. Det är förvånande att tillsats av lignosulfonat kan minskar den energi som förbrukas i malningen med så mycket som 50%, i synnerhet i ljuset av tidigare experiment där effekten av lignosulfonat som en malningstillsats vid malning av en kommersiell oblekt lövved sulfatmassa har undersökts i laboratorieförsök. Slutsatsen av dessa experiment var att lignosulfonat behöver modifieras kemiskt genom desulfonering och aminering för att påskynda malningen. Ofraktionerat omodifierad lignosulfonat visade inte någon positiv effekt på malningen överhuvudtaget, och en lågmolekylär fraktion av lignosulfonat hade en negativ effekt på malningen (Levon et al. 1986). Det bör nämnas att Levon et al. inte mätte den verkliga styrkan hos massan, såsom dragstyrka eller kompressionsstyrka.The inventors of the present invention have shown that the addition of lignosulfonate to the milling step can reduce the energy consumed in the milling of a sulphate pulp by as much as 50%. Accordingly, in one embodiment, the addition of lignosulfonate added in step b) reduces the energy consumed in step c) by at least 10%, such as at least 20%, such as by about 50%. It is surprising that the addition of lignosulfonate can reduce the energy consumed in the grinding by as much as 50%, especially in light of previous experiments where the effect of lignosulfonate as a grinding additive in grinding a commercial unbleached hardwood pulp has been investigated in laboratory experiments. The conclusion of these experiments was that lignosulfonate needs to be chemically modified by desulfonation and amination to accelerate grinding. Unfractionated unmodified lignosulfonate did not show any positive effect on the grinding at all, and a low molecular weight fraction of lignosulfonate had a negative effect on the grinding (Levon et al. 1986). It should be mentioned that Levon et al. did not measure the actual strength of the mass, such as tensile strength or compressive strength.

Istället mättes den accelerationen effekten på malningen som CSF (Canadian Standard Freeness). CSF är ett mått på malgraden och det bör nämnas att CSF inte 536 595 är ett direkt mått på styrkeegenskaper hos massan men ansågs som en lämplig approximering av Levon et al. Det bör också nämnas att föreliggande uppfinnare visade att tillsats av lignosulfonat till malningen ökade styrkan av massan vid en lägre malgrad.Instead, the acceleration effect on grinding was measured as CSF (Canadian Standard Freeness). CSF is a measure of the degree of grinding and it should be mentioned that CSF is not a direct measure of strength properties of the pulp but was considered a suitable approximation by Levon et al. It should also be mentioned that the present inventors showed that the addition of lignosulfonate to the mill increased the strength of the pulp at a lower degree of grinding.

Styrkan hos en massa är en viktig egenskap eftersom styrkan av massan korrelerar med kvalitetsparametrar av pappersprodukter framställda från massan. Till exempel, leder ökad styrka hos massans allmänt till ökad pappersstyrka. Dessutom, om styrkan hos massan är hög är det möjligt att använda mindre fibrer (dvs. massa) och mer fyllmedel (t.ex. lera och kalciumkarbonat) för att erhålla en pappersprodukt av en viss kvalitet. Eftersom kostnaden för massan är högre än kostnaden för fyllmedlen, kan den totala kostnaden för pappersprodukten reduceras. Såsom nämnts ovan, har föreliggande uppfinnare även visat att malgraden är lägre i en massa mald i närvaro av lignosulfonat jämfört med en massa mald till samma styrka i frånvaro av lignosulfonat. En lägre malgrad gör det lättare att awattna och/eller torka massan vilket ytterligare sparar energi i processen för framställning av en pappersprodukt.The strength of a pulp is an important property because the strength of the pulp correlates with quality parameters of paper products made from the pulp. For example, increased strength of the pulp generally leads to increased paper strength. In addition, if the strength of the pulp is high, it is possible to use less fibers (ie pulp) and more fillers (eg clay and calcium carbonate) to obtain a paper product of a certain quality. Since the cost of the pulp is higher than the cost of the fillers, the total cost of the paper product can be reduced. As mentioned above, the present inventors have also shown that the degree of grinding is lower in a mass ground in the presence of lignosulfonate compared to a mass ground to the same strength in the absence of lignosulfonate. A lower degree of grinding makes it easier to dewater and / or dry the pulp, which further saves energy in the process of producing a paper product.

Eftersom avvattning av en massa kan vara ett begränsande steg av pappersproduktionen, kan den sänkta malgraden, som möjliggjorts genom malning i närvaro av lignosulfonat, öka produktionskapaciteten i ett pappersbruk. Därför, i en utföringsform av förfarandet enligt föreliggande uppfinning är metoden en metod för att minska den energi som behövs för avvattning och/eller torkning av en mald kemisk massa. I en annan utföringsform är förfarandet enligt föreliggande uppfinning en metod för att öka produktionskapaciteten av ett pappersbruk.Since dewatering of a pulp can be a limiting step of paper production, the reduced degree of grinding, made possible by grinding in the presence of lignosulfonate, can increase the production capacity of a paper mill. Therefore, in one embodiment of the process of the present invention, the method is a method of reducing the energy required for dewatering and / or drying a ground chemical pulp. In another embodiment, the method of the present invention is a method of increasing the production capacity of a paper mill.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning är lämplig både för hög koncentration (HC) malning och för låg koncentration malning (LC). HC malning genomförs vanligen vid en massakoncentration av ca 25-30 % (vikt / vikt) och LC malning utförs typiskt vid en massakoncentration av ca 2-4 % (vikt / vikt). LC-malning är mycket effektiv för att öka styrkan hos massan och den färdiga pappersprodukten. Därför är i en föredragen utföringsform malningen i steg c) en LC-malning. I en utföringsform är följaktligen koncentrationen av massa mellan 1 och 5 % (vikt/vikt), så som mellan 2 och 4 % (vikt/vikt). I en alternativ utföringsform är malningen i steg c) en HC malning och i en utföringsform är koncentrationen av massa is steg c) mellan 20 och 35 % (vikt/vikt), så som mellan 25 och 30 % (vikt/vikt). 536 595 Som diskuterats ovan har föreliggande uppfinnare visat att tillsatsen av lignosulfonat till malningssteget kan minska den energi som förbrukas vid malningen av en sulfatmassa med så mycket som 50 %. Eftersom de fysikaliska egenskaperna hos fibrerna i olika typer av kemiska massor är ganska lika är förfarandet enligt föreliggande uppfinning lämplig för alla typer av kemisk massa. Speciellt lämpliga massor enligt föreliggande uppfinning är dock sulfatmassor och sulfitmassor. I en utföringsform är därför den kemiska massan en sulfatmassa eller en sulfitmassa och i en föredragen utföringsform är den kemiska massan en sulfatmassa.The process of the present invention is suitable for both high concentration (HC) grinding and low concentration grinding (LC). HC milling is usually carried out at a pulp concentration of about 25-30% (w / w) and LC milling is typically carried out at a pulp concentration of about 2-4% (w / w). LC grinding is very effective in increasing the strength of the pulp and the finished paper product. Therefore, in a preferred embodiment, the mill in step c) is an LC mill. Accordingly, in one embodiment, the concentration of pulp is between 1 and 5% (w / w), such as between 2 and 4% (w / w). In an alternative embodiment, the grinding in step c) is an HC grinding and in one embodiment the concentration of pulp in step c) is between 20 and 35% (w / w), such as between 25 and 30% (w / w). As discussed above, the present inventors have shown that the addition of lignosulfonate to the milling step can reduce the energy consumed in the milling of a sulfate pulp by as much as 50%. Since the physical properties of the fibers in different types of chemical pulps are quite similar, the process of the present invention is suitable for all types of chemical pulp. Particularly suitable pulps according to the present invention are, however, sulphate pulps and sulphite pulps. In one embodiment, therefore, the chemical pulp is a sulfate pulp or a sulfite pulp, and in a preferred embodiment, the chemical pulp is a sulfate pulp.

Ett särskilt lämplig lignosulfonat enligt föreliggande uppfinning är ett lignosulfonat från barrved som har blivit framtaget från ett sulfitkokavlut från en sulfitmassaprocess.A particularly suitable lignosulfonate according to the present invention is a lignosulfonate from softwood which has been produced from a sulphite coke liquor from a sulphite pulp process.

Föreliggande uppfinnare har visat att tillsats av ett sådant lignosulfonat till malningsprocessen kan minska den energi som förbrukas i malningen med så mycket som 50%, utan något behov av en fraktionering eller kemisk modifiering av Iignosulfonatet. I en utföringsform är Iignosulfonatet därför lignosulfonat från barrved och i en föredragen utföringsform har Iignosulfonatet som tillsätts i steg b) framställts från ett sulfitkokavlut från en sulfitmassaprocess. I en utföringsform är åtminstone en del av Iignosulfonatet tillsatts till steg b) utan fraktionering av Iignosulfonaten och i en annan utföringsform har åtminstone en del av Iignosulfonatet tillsatts till steg b) utan kemisk modifiering av Iignosulfonatmolekylerna. Det är dock möjligt att energieffektivitet hos malningen kan förbättras ytterligare om Iignosulfonatet är av en viss molekylvikt. Till exempel är det möjligt att en hög molekylviktsfraktion i vissa fall kan minska den energi som förbrukas i malningen mer än om till exempel ett icke- fraktionerat lignosulfonat tillsättes. Sådana högmolekylära fraktioner av lignosulfonat kan exempelvis erhållas genom filtrering av Iignosulfonatet genom ett 20 kDa membran cut-off-filter eller ett 30 kDa membran cut-off-filter, eller genom ett 40 kDa membran cut-off-filter, eller genom ett 50 kDa membran cut-off filter. I de ﬂesta fall är detta dock mindre föredraget med tanke på de goda resultaten av en ofraktionerad lignosulfonat och med tanke på kostnaderna i samband med fraktionering av lignosulfonat. Den genomsnittliga molekylvikten för en ofraktionerat lignosulfonat framställd från ett sulfitkokavlut från en sulﬁtmassaprocess är typiskt inom intervallet 1-100 kDa. I en utföringsform är därför medelmolekylvikten på Iignosulfonatet 1-100 kDa, såsom 5-75 kDa, såsom 10-60 kDa. Det är också möjligt att införande av 536 595 kemiska modifieringar i Iignosulfonatet kan öka effektiviteten av Iignosulfonatet som en malningstillsats men detta är också mindre föredraget med tanke på de goda resultaten av en omodifierad Iignosulfonat och med tanke på kostnaderna som i allmänhet är förknippade med införande av kemiska modifieringar.The present inventors have shown that the addition of such a lignosulfonate to the milling process can reduce the energy consumed in the milling by as much as 50%, without any need for a fractionation or chemical modification of the lignosulfonate. In one embodiment, therefore, the lignosulfonate is lignosulfonate from softwood, and in a preferred embodiment, the lignosulfonate added in step b) has been prepared from a sulfite coke liquor from a sulfite pulp process. In one embodiment at least a portion of the lignosulfonate is added to step b) without fractionation of the lignosulfonate and in another embodiment at least a portion of the lignosulfonate has been added to step b) without chemical modification of the lignosulfonate molecules. However, it is possible that the energy efficiency of the grinding may be further improved if the lignosulfonate is of a certain molecular weight. For example, it is possible that a high molecular weight fraction in some cases may reduce the energy consumed in the grinding more than if, for example, a non-fractionated lignosulfonate is added. Such high molecular weight fractions of lignosulfonate can be obtained, for example, by filtering the lignosulfonate through a 20 kDa membrane cut-off filter or a 30 kDa membrane cut-off filter, or through a 40 kDa membrane cut-off filter, or through a 50 kDa membrane cut-off filter. In most cases, however, this is less preferable in view of the good results of an unfractionated lignosulfonate and in view of the costs associated with the fractionation of lignosulfonate. The average molecular weight of an unfractionated lignosulfonate prepared from a sulfite boiling liquor from a salt pulp process is typically in the range of 1-100 kDa. Therefore, in one embodiment, the average molecular weight of the lignosulfonate is 1-100 kDa, such as 5-75 kDa, such as 10-60 kDa. It is also possible that the introduction of 536,595 chemical modifications into the Ignosulfonate may increase the efficiency of the Ignosulfonate as a milling additive but this is also less preferred given the good results of an unmodified Ignosulfonate and given the costs generally associated with the introduction of chemical modifications.

Lignosulfonat är en värdefull produkt som kan isoleras från sulfitkokavlut. Vanligtvis innfattar isolering av Iignosulfonat från sulfitkokavlut steget att avlägsna vatten från sulfitkokavlut genom indunstning. Därigenom erhålls en tjockt-sulfitkokavlut med en torrhalt av 60-70%. Inom industrin kan denna Iignosulfonat fraktion användas direkt, antingen som bränsle i en sulfit massaprocessen eller den kan säljas som en värdefull produkt. Alternativt kan Iignosulfonatet spraytorkas för erhålla en torr Iignosulfonat produkt. Föreliggande uppfinnare har insett att det är fördelaktigt om Iignosulfonatet tillsätts till malningssteget i en flytande form, eftersom detta kommer att underlätta blandning av Iignosulfonatet med massan. Detta kommer i sin tur ytterligare att öka effektiviteten av målningen. l en utföringsform är därför Iignosulfonatet som tillsätts i steg b) tjock-sulﬁtkokavlut som har erhållits genom eliminering av åtminstone en del av det vatten som finns i sulfitkokavluten. I en annan utföringsform har eliminering av åtminstone en del av det vatten som finns i sulfitkokavluten uppnåtts genom avdunstning. I en föredragen utföringsform är torrhalten på lignosulfonaten som tillsätts i steg b) inom intervallet 20-60%, såsom 30-50°/°.Lignosulfonate is a valuable product that can be isolated from sulfite boiling liquor. Usually, isolation of Ignosulfonate from sulfite boiling liquor involves the step of removing water from sulfite boiling liquor by evaporation. Thereby a thick sulphite coke liquor with a dry content of 60-70% is obtained. In industry, this Ignosulfonate fraction can be used directly, either as a fuel in a sulfite pulp process or it can be sold as a valuable product. Alternatively, the Ignosulfonate can be spray dried to obtain a dry Ignosulfonate product. The present inventors have realized that it is advantageous if the lignosulfonate is added to the milling step in a liquid form, as this will facilitate mixing of the lignosulfonate with the pulp. This in turn will further increase the efficiency of the painting. In one embodiment, therefore, the lignosulfonate added in step b) is thick sulfur coke liquor obtained by eliminating at least a portion of the water present in the sulfite coke liquor. In another embodiment, elimination of at least a portion of the water contained in the sulfite boiling liquor has been achieved by evaporation. In a preferred embodiment, the dry content of the lignosulfonate added in step b) is in the range of 20-60%, such as 30-50 ° / °.

Föreliggande uppfinnare har vidare insett att höga nivåer av socker eller sockersyror i Iignosulfonatet i vissa fall kan ha en negativ effekt på malningen. Socker kan avlägsnas från Iignosulfonatet genom jäsning av sulfitkokavluten. l en föredragen utföringsform innefattar därför förfarandet även ett steg där sulfitkokavluten fermenteras för att minska mängden socker i lignosulfonaten. I en utföringsform är mängden socker och/eller sockersyror i lignosulfonaten som tillsätts i steg b) mindre än 10 %, så som mindre än 5 %. I en utföringsform är mängden av sockersyror som introducerades till kemisk massa under steg a), b) och /eller c) mindre än 90 g /ton mald massa.The present inventors have further realized that high levels of sugar or sugar acids in the lignosulfonate can in some cases have a negative effect on the grinding. Sugar can be removed from the Ignosulfonate by fermentation of the sulfite coke liquor. In a preferred embodiment, therefore, the process also comprises a step in which the sulphite coke liquor is fermented to reduce the amount of sugar in the lignosulfonates. In one embodiment, the amount of sugar and / or sugar acids in the lignosulfonates added in step b) is less than 10%, such as less than 5%. In one embodiment, the amount of sugar acids introduced into the chemical pulp during steps a), b) and / or c) is less than 90 g / ton of ground pulp.

De vanligaste typerna av lignosulfonat som kan erhållas från en sulfit process är natriumlignosulfonat, magnesiumlignosulfonat ammoniumlignosulfonat och / eller 536 595 kalciumlignosulfonat. Av ekonomiska skäl är det föredraget att använda någon av dessa typer av lignosulfonat. I en utföringsform är därför lignosulfonatet natriumlignosulfonat, magnesiumlignosulfonat, ammoniumlignosulfonat och/eller kalciumlignosulfonat. I en föredragen utföringsform är lignosulfonatet natriumlignosulfonat.The most common types of lignosulfonate that can be obtained from a sulfite process are sodium lignosulfonate, magnesium lignosulfonate, ammonium lignosulfonate and / or 536,595 calcium lignosulfonate. For economic reasons, it is preferable to use any of these types of lignosulfonate. Therefore, in one embodiment, the lignosulfonate is sodium lignosulfonate, magnesium lignosulfonate, ammonium lignosulfonate and / or calcium lignosulfonate. In a preferred embodiment, the lignosulfonate is sodium lignosulfonate.

Föreliggande uppfinnare har visat att tillsats av 1% lignosulfonat till en malningsprocess av en kemisk massa kan minska den energi som förbrukas i malningssteget med ca 50 %. Effekten av tillsats av lignosulfonat är dock uppenbar vid mycket lägre koncentrationer. Eftersom lignosulfonat är en färgad polymer, kan den ibland vara föredraget att tillsätta mindre mängder lignosulfonat till massan. Om en stor mängd lignosulfonat exempelvis tillsätts i en process för att producera vitt papper, kommer mer blekkemikalier att behövs. I de ﬂesta fall är det dock föredraget att koncentrationen av lignosulfonatet är över 0,05% (vikt / vikt). I en utföringsform är därför koncentrationen av lignosulfonat i steg c) minst 0,05% (vikt / vikt), såsom minst 0,1% (vikt I vikt), såsom minst 0,3% (vikt / vikt). I en utföringsform är koncentrationen av lignosulfonatet mellan 0,05 till 5 % (vikt / vikt), såsom 0,1 till 3% (vikt / vikt), såsom 0,3% till 1% (vikt / vikt). För tydlighetens skull bör det påpekas att koncentrationen av lignosulfonat som nämns i föreliggande beskrivning äri förhållande till mängden massa. Till exempel betyder uttrycket “tillsats av 1% (vikt I vikt) lignosu|fonat" i föreliggande patentansökan att 10 kg lignosulfonat sättes till 1 ton massa. I malningssteget är koncentrationen av massan vanligtvis ca 2 till 4% Detta innebär att om koncentrationen av lignosulfonatet är 1 % (vikt / vikt) i förhållande till mängden massa, och malningsprocessen utförs vid en massakoncentration av 4%, är den verkliga koncentrationen av lignosulfonati malningssteget 0,04% .The present inventors have shown that the addition of 1% lignosulfonate to a milling process of a chemical pulp can reduce the energy consumed in the milling step by about 50%. However, the effect of adding lignosulfonate is obvious at much lower concentrations. Since lignosulfonate is a colored polymer, it may sometimes be preferable to add minor amounts of lignosulfonate to the pulp. For example, if a large amount of lignosulfonate is added in a process to produce white paper, more bleaching chemicals will be needed. In most cases, however, it is preferred that the concentration of the lignosulfonate be above 0.05% (w / w). Therefore, in one embodiment, the concentration of lignosulfonate in step c) is at least 0.05% (w / w), such as at least 0.1% (w / w), such as at least 0.3% (w / w). In one embodiment, the concentration of the lignosulfonate is between 0.05 to 5% (w / w), such as 0.1 to 3% (w / w), such as 0.3% to 1% (w / w). For the sake of clarity, it should be noted that the concentration of lignosulfonate mentioned in the present description is proportional to the amount of pulp. For example, the term "addition of 1% (w / w) lignosulfonate" in the present patent application means that 10 kg of lignosulfonate is added to 1 ton of pulp. In the grinding step, the concentration of the pulp is usually about 2 to 4%. This means that if the concentration of lignosulfonate is 1% (w / w) relative to the amount of pulp, and the milling process is carried out at a pulp concentration of 4%, the actual concentration of the lignosulfonation milling step is 0.04%.

Lignosulfonatet kan tillsättas till processen vid valfritt steg uppströms kvarnarna förutsatt att lignosulfonatet inte kommer att försvinna från processen genom exempelvis ett tvättsteg före malningen. I en utföringsform tillsätts därför åtminstone en del av lignosulfonatet till en tvättad massa, i ett steg före malningssteget men efter en "brown stock tvätt”. 536 595 Det är emellertid föredraget att lignosulfonatet tillsättes i ett steg nära malningen, till exempel direkt till kvarnen. Tillsats av lignosulfonat direkt till kvarnen underlättar blandning av lignosulfonatet med massan, vilket ytterligare ökar effektiviteten hos malningen. I en utföringsform tillsätts därför åtminstone en del av lignosulfonatet direkt till kvarnen i ett massa- och/eller pappersbruk. Vanligtvis mals omkring 10 ton massa / timme i en industriell malningsprocess i ett massa- och/eller pappersbruk. I en utföringsform mals åtminstone 100 kg massa såsom åtminstone 1 ton massa, såsom åtminstone 10 ton massa i steg c). I en utföringsform mals åtminstone 100 kg massa/timme såsom åtminstone 1 ton/timme såsom åtminstone 10 ton/timme i steg c). Malningssteget kan utföras i alla typer av massakvarnar eller massaraffinörer kända för fackmannen. Exempel på sådana kvarnar eller raffinörer innefattar skivkvarnar och konkvarnar. I en utföringsform utförs malningen i steg c) i en skivkvarn och/eller konkvarn och i en utföringsform tillsätts lignosulfonatet direkt till en skivkvarn och/eller en konkvarn.The lignosulfonate can be added to the process at any step upstream of the mills provided that the lignosulfonate will not disappear from the process through, for example, a washing step before grinding. In one embodiment, therefore, at least a portion of the lignosulfonate is added to a washed pulp, in one step before the milling step but after a “brown stock wash.” 536 595 However, it is preferred that the lignosulfonate be added in a step near the mill, for example directly to the mill. Addition of lignosulfonate directly to the mill facilitates mixing of the lignosulfonate with the pulp, which further increases the efficiency of the milling.In one embodiment, therefore, at least a portion of the lignosulfonate is added directly to the mill in a pulp and / or paper mill. in an industrial milling process in a pulp and / or paper mill In one embodiment, at least 100 kg of pulp is ground as at least 1 ton of pulp, such as at least 10 tons of pulp in step c) In one embodiment, at least 100 kg of pulp / hour is ground as at least 1 tons / hour such as at least 10 tons / hour in step c) The grinding step can be performed in all types of pulp mills or pulp raffia interiors known to those skilled in the art. Examples of such mills or refiners include disc mills and cone mills. In one embodiment, the grinding is performed in step c) in a disc mill and / or grinder and in one embodiment the lignosulfonate is added directly to a disc grinder and / or a grinder.

En tredje aspekt av uppﬁnningen avser användning av lignosulfonat för att öka effektiviteten av en malning av en kemisk massa i en industriell process för framställning av en pappersprodukt. Utföringsformerna av den första och andra aspekten gäller även för den tredje aspekten mutatis mutandis.A third aspect of the invention relates to the use of lignosulfonate to increase the efficiency of grinding a chemical pulp in an industrial process for the manufacture of a paper product. The embodiments of the first and second aspects also apply to the third aspect mutatis mutandis.

Exempel En sulfatmassa från ett pappersbruk med ett Kappa-värde på 52 maldes i en Escher- Wyss konkvarn i närvaro av 1 % eller 0,3 % lignosulfonat eller i frånvaro av lignosulfonat. Lignosulfonatet var ett ofraktionerade barrträdslignosulfonat framställd från ett sulfitkokavlut som erhållits i en sulfitmassaprocess (Domsjö fabriker AB, Sverige). De malda massorna formades till ark med en ytvikt av 150g/m2.Example A sulphate pulp from a paper mill with a Kappa value of 52 was ground in an Escher-Wyss grinder in the presence of 1% or 0.3% lignosulfonate or in the absence of lignosulfonate. The lignosulfonate was an unfractionated coniferous lignosulfonate made from a sulphite cooking liquor obtained in a sulphite pulp process (Domsjö fabriker AB, Sweden). The ground masses were formed into sheets having a basis weight of 150 g / m2.

Massaarken analyserades med avseende på dragstyrka och kompressionsstyrka.The pulp sheets were analyzed for tensile strength and compressive strength.

Fibern längd och malgraden analyserades också.The fiber length and degree of grinding were also analyzed.

Exempel 1 Massorna maldes enligt beskrivningen ovan till en dragstyrka på 100 Nm/g. Det framgår från figur 1a att den energi som behövs för att mala en massa till en draghållfasthet av 100 Nm/g reducerades med ca 50 % genom tillsats av 1% lignosulfonat (vikt/vikt) och med omkring 20 % genom tillsats av 0,3 % (vikt/vikt) 10 536 595 Iignosulfonat till massan. Malgraden minskade också i de massor som maldes i närvaro av Iignosulfonat, se figur 1b. En låg malgrad är önskvärd eftersom detta kan spara energi i de föregående avvattnings och torkningsstegen.Example 1 The pulps were ground as described above to a tensile strength of 100 Nm / g. It can be seen from Figure 1a that the energy required to grind a pulp to a tensile strength of 100 Nm / g was reduced by about 50% by the addition of 1% lignosulfonate (w / w) and by about 20% by the addition of 0.3 % (w / w) 536 595 Ignosulfonate to the pulp. The degree of grinding also decreased in the pulps ground in the presence of lignosulfonate, see Figure 1b. A low degree of grinding is desirable as this can save energy in the previous dewatering and drying steps.

Exempel 2 Massorna maldes enligt beskrivningen ovan med en malenergi av 100 kWh/ton.Example 2 The pulps were ground as described above with a grinding energy of 100 kWh / ton.

Det framgår från figur 2a och 2b att tillsats av 0,3 % eller 1 % (vikt / vikt) Iignosulfonat till malningssteget ökar dragstyrkan (figur 2a) och kompressionsstyrkan (figur 2b) i den malda massan.It can be seen from Figures 2a and 2b that the addition of 0.3% or 1% (w / w) Ignosulfonate to the milling step increases the tensile strength (Figure 2a) and the compressive strength (Figure 2b) in the ground pulp.

Exempel 3 Massorna maldes enligt beskrivningen ovan och fiberlängder av massorna efter malningen med olika malenergi analyserades. Det framgår från figur 3, att fiberlängden är tillsynes opåverkad av tillsatsen av Iignosulfonat.Example 3 The pulps were ground as described above and fiber lengths of the pulps after milling with different grinding energies were analyzed. It can be seen from Figure 3 that the fiber length is apparently unaffected by the addition of Ignosulfonate.

REFERENSER Levon et al. “Acceleration of the beating of pulp by the use of modified Iignosulfonate” Mokuzai Gakkaishi (1986), 32(12), 1011-16 11REFERENCES Levon et al. “Acceleration of the beating of pulp by the use of modified Iignosulfonate” Mokuzai Gakkaishi (1986), 32 (12), 1011-16 11

Claims

536 595 REQUIREMENTS

1.) Method of preparing a paper product containing the following steps: a) providing a chemical pulp, b) adding lignosulfonate to the chemical pulp to obtain a chemical pulp containing lignosulfonate, c) grinding the chemical pulp containing lignosulfonate obtained in step b) so as to obtain a ground pulp, and d) manufacturing a paper product n from the ground pulp obtained in step c) where the lignosulfonate added in step b) has been obtained from a salt coke liquor from a salt mass process and where the concentration of lignosulfonate in step c) is at least 0.05% (w / w) and where the average molecular weight of the lignosulfonate is 1-100 kDa and where at least a part of the lignosulfonate has been added to step b) without chemical modification of the lignosulfonate molecules.

A method according to claim 1 wherein the chemical pulp is a sulphate pulp or a sulphate pulp.

A method according to claim 2 wherein the chemical pulp is a sulphate pulp.

A method according to any one of the preceding claims wherein the lignosulfonate is a lignosulfonate from softwood.

A method according to any one of the preceding claims wherein at least a portion of the lignosulfonate is added to step b) without fractionation of the lignosulfonate.

A method according to any one of the preceding claims wherein the dry content of the lignosulfonate added in step b) in the spar is 20-60%, such as 30-50%.

A method according to any one of the preceding claims wherein the method further comprises a step in which the salt coca liquor is fermented to reduce the amount of sugar in the lignosulfonates.

A method according to any one of the preceding claims wherein the amount of sugar and / or sugar acids in the lignosulfonates added in step b) is less than 10%, such as less than 5%. 12,536,595

Method) according to one of the preceding claims, in which at least a part of the lignosulfonate is added directly to the mill in a pulp and / or paper mill.

Use of lignosulfonate in the milling of a chemical pulp in an industrial process for the production of a paper product, wherein the lignosulfonate has been produced from a salt coke liquor from a salt pulp process and the average molecular weight of the lignosulfonate is 1-100 kDa and at least some of the lignosyl mononate is chemically modified. 13