NO115408B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av halv-cellulose, egnet for blekning av bar- og løv-tre.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på

en forbedret fremgangsmåte til fremstilling av blekbar halv-cellulose ved maling av bar- eller løv-tre som er oppsluttet med en reduserende oppløsning av natriumsulfit, hvorved halv-cellulosen kommer den kjemisk oppsluttede cellulose meget nær med hensyn til sine egenskaper og helt eller delvis kan erstatte den på mange om-råder innen papir- og papp-industrien.

Ved halvcellulose forstår man et rå-stoff som er fremstilt av tre og delvis kjemisk oppsluttet, og som fremstilles ved de-fibrering, f. eks. ved slipning, av forbehandlet tre og likeoverfor vanlig treslip udmerker seg ved bedrede bruksegenska-per, særlig en større fasthet av fibrene. Blant kjente fremgangsmåter kan særlig fremheves den i Amerika utviklede «Che-mi-Ground-Woodprosess», hvoretter tre-stykker behandles i en koker med oppløs-ninger av natriumbisulfit og soda ved for-høyet temperatur og trykk og det delvis oppsluttede tre i tilslutning hertil slipes opp. Denne fremgangsmåte ble i første rekke utarbeidet for hårde tresorter. Foruten oppslutningen med karbonat- og sul-fit-oppløsninger i alkalisk medium har og-så den såkalte nøytral-sulfitprosess såvel som en sur oppslutning med bisulfit-koke-syre fått særlig betydning.

Felles for alle disse fremgangsmåter

er at det tilstrebes å løse fiberbindingen ved å løse ut bestemte bestanddeler fra treet. For å sikre at denne utløsning av bestanddelene skjer mest mulig jevnt fra

hele tre-strukturen er det en forutsetning at behandlingsvæskene i vidtgående grad trenger inn i tre som skal behandles.

For å oppnå dette og øke inntreng-ningsdybden ble det i tysk patentskrift 551 905 foreslått, før behandlingen med reduserende oppløsninger, å underkaste veden en kraftig tørk for å gjøre den full-stendig vannfri. Tre som er forbehandlet på denne måte, skulle deretter ha hygro-skopiske egenskaper og suge opp behandlingsvæsken bedre. Det har imidlertid vist seg at heller ikke denne forbehandlings-måte bedrer inntrengningseffekten. Ved den brå tørking uttørkes først randskikt-ene, som trekker seg sammen og danner en slags hård skorpe. Derved blir evnen til å oppta fuktighet ikke bedret, men snarere nedsatt.

Man er derfor gått over til å underkaste treet før kokningen en vakuumbe-handling hvorved oppslutningsvæskens inntrengningsdybde blir øket.

Det ble også forsøkt å oppnå denne effekt på andre måter. F. eks. har man før den egentlige oppslutning behandlet treet med damp for å myke opp fiberbindingen. Til en dampning av treet knytter seg imidlertid store ulemper idet der derved ut-løses en kjemisk omdannelse av ligninet resp. av hemicellulosen. Primært foregår under disse betingelser en avspaltning av maur- og eddiksyre fra bestemte tre-bestanddeler, noe som er forbundet med en økning av hydrogenion-konsentrasjonen, hvilket igjen fører til at der av ligninet dannes brune kondensasjonsprodukter som ikke er blekbare, og som derfor forårsaker en blivende brunfarvning av fiberen.

For å angripe fiberbindingen sterkere er det også vanlig under den egentlige oppslutningsprosess å arbeide med kokende væsker eller nær kokepunktet for væsk-ene. Da der i dette tilfelle i det indre av treet, dvs. i porer resp. kapillarer som behandlingsvæsken ikke eller bare delvis er trengt inn i, hersker et vesentlig lavere trykk enn innenfor beholderen utenom treet, inntrer der ved fordampning av treets naturlige fuktighet også her en dampning med de dermed forbundne ulemper som er omtalt ovenfor.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse unngås disse ulemper og sikres fremstilling av et halv-celluloseprodukt i optimalt utbytte med fremragende hvithetsgrad og udmerkede fasthetsegenskaper. Fremgangsmåten består i at tre i stykker av egnet størrelse i en trykkfast lukket beholder først på i og for seg kjent måte evakueres og i tilslutning hertil oppsluttes under kokegrensen og uten dampdannelse i en alkalisk oppløsning av natriumsulfit med en pH-verdi på 7,5—8,5 ved et trykk på minst 6 ato ved en temperatur av 100— 120° C, særlig ved 120° C, hvorpå det behandlede tre lagres, fortrinnsvis minst ett døgn, under bibehold av de i veden vær-ende kjemikalier og sluttelig slipes på kjent måte.

Ved kombinasjonen av de nevnte for-holdsregler oppnås en god inntrengningsdybde og en jevn, skånsom behandlings-virkning. I henhold til oppfinnelsen kan der fra bar- eller løv-tre fås halvcelluloser av beste kvalitet. Ved at man i henhold til oppfinnelsen arbeider under kokegrensen og derved unngår dampdannelse innenfor og utenfor treet, fås en fremragende hvithetsgrad av sluttproduktet. Videre blir der på grunn av de tilsiktet lave oppslutnings-temperaturer i forbindelse med den svakt alkaliske oppløsning av natriumsulfit, som ifølge oppfinnelsen har en pH-verdi av 7,5—8,5, praktisk talt ikke løst ut lignin-bestanddéler, samtidig som en misfarvning av treet forhindres. Ligninet forblir i fiber-strukturen, da det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, på grunn av dannelsen av faste forbindelser (a-ligno-sulfo-syre) bare blir plastisert. Også hemi-cellulosene forblir i vidtgående grad bibeholdt i fiber-strukturen. Utbyttet er således meget høyt. Prosessens første trinn, evakueringen, va-rer ved anvendelse av et fortrinnsvis høyt vakuum på ca. 10—60 mm abs. kvikksølv-søyle hensiktsmessig minst en halv time. I løpet av dette tidsrom blir de fine kanaler, silrør og kapillare mellomrom evakuert i en slik grad at de blir sugedyktige overfor behandlingsvæsken uten at ytterskiktenes gjennomtrengelighet blir nedsatt. Under opprettholdelse av vakuumet blir behandlingsvæsken så suget resp. pumpet inn i kokeren til denne er helt full. Man går da hensiktsmessig frem slik at vakuumpumpen er tilsluttet beholderens øvre del, mens væsketilførselen skjer nedenfra. Væsken som stiger i kokeren dekker da alle tre-stykkene og trenger inn i de evakuerte indre deler av disse. Som oppslutningsvæske anvender man i regelen en natriumsulfit-oppløsning med et innhold av 100—200 g/l Na»SO». Oppløsningen stilles inn svakt alkalisk, på en pH-verdi av 7,5—8,5, for at den maursyre som danner seg under behandlingen, straks skal avbindes. Etter at kokeren er fyllt med lut, blir vakuumpumpen stanset og kokeren opphetet inndirekte til en temperatur av 100—120° C. Samtidig blir der ved hjelp av en pumpe frembragt et trykk av 6 til ca. 14 ato. Man kan hensiktsmessig tilveiebringe trykket gjennom ledningen for væsketilførselen og under oppslutningsprosessen tilføre ytterligere oppslutningslut svarende til opptagelsen i treet. Det har vist seg meget hensiktsmessig å frembringe trykket med en oscillerende pumpe, hvorved der blir overført små trykkvariasjoner i likhet med vibrasjons-støt til væsken. Disse oscillerende trykk-støt fremmer inntrengningen og opptagelsen av væsken.

Ved selve behandlingen er foruten trykket også temperaturen og varigheten av betydning. Det må ubetinget påses å unngå dampningen av treets kjernesoner. Mens man ved de tidligere kjente prosesser holdt temperaturen unødig høy og reak-sjonstiden for lang, fordi man antok at inntrengningsevnen ville øke ved mer rigo-røse betingelser, arbeider der i henhold til oppfinnelsen ved relativt lave temperaturer av 100—120° C, fortrinnsvis ca. 120° C. Re-aksjonstiden blir ifølge oppfinnelsen hensiktsmessig holdt under fem timer. Ved å overholde disse betingelser unngår man en egendampning av veden, dvs. at den i treet naturlig forekommende fuktighet og den i randsonen innsugede væske ikke fordam-per og ikke trenger inn i kjernesonen som damp. Hovedsakelig av denne grunn beholder det stoff som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, sin evne til å- blekes.

Etter behandlingen blir behandlingsvæsken tappet fra og veden eventuelt un-derkastet en kortvarig vask og derpå fjer-net fra kokeren.

Alt etter utgangsmaterialets beskaf-fenhet gjennomføres nu slipningen. Ifølge en utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte blir den behandlede ved først lagret utenfor kokeren i noen tid, fortrinnsvis minst ett døgn, og sluttelig slipt varm. Under lagringen inntrer en modningsprosess, idet de reaksjoner som er innledet i kokeren, fremdeles skrider videre i det indre under milde betingelser, samtidig som den ensartede behandlings-virkning fullstendiggjøres under sikker unngåelse av en dampning. Selve slipningen kan skje på vanlig måte ved en temperatur av ca. 70° C. Der fås en stor andel av langfibere, som blir tilsvarende sortert og avvannet. Stoffet kan ved hjelp av kjente blekemidler som hypokloritt, peroxyder og lignende bringes på et høyt hvittstoffinnhold ved kort kleketid, så det helt eller delvis kan erstatte kjemisk oppsluttet og bleket cellulose. Utbyttet utgjør 80—90 %. Også tre med brunt innslag kan med godt utbytte forarbeides til et stoff med høyt hvittstoffinnhold og settes inn som erstat-ningsprodukt for cellulose. Alt etter arten av den anvendte slipesten kan massen frembringes røsch eller smørig. Fastheten er overraskende høy og når opp mot fastheten av cellulosefibre. Uten ytterligere til-setninger eller i blanding med bare små deler cellulose kan der fremstilles høyver-dige papirkvaliteter. I blanding med vanlig treslip er produktet ifølge oppfinnelsen egnet til fremstilling av treholdige papirsor-ter av høy fasthet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal i det følgende belyses under henvis-ning til den skjematiske skisse, hvorav man ser ytterligere detaljer og trekk.

Tre i form av hakkespon med en stør-relse av 2 x 30 x 40 mm bringes inn i den liggende koker 1 gjennom åpningen 2, som er forsynt med et deksel, og blir etter betjening av ventilen 3' evakuert gjennom vakuumledningen 3, som står i forbindelse med vakuumpumpen 4, i en halv time. Ved opprettholdelse av et vakuum på 720—750 mm kvikksølvsøyle blir der fra lutbeholderen 5 etter åpning av ventilen 6' og 6" via ledningen 6 og trykkpumpen 7, som arbeider med tre stempler, pumpet en natriumsulfit-oppløsning med en konsentra-sjon av 160—200 g/l og en pH-verdi på 8,0—8,5 inn i kokeren inntil denne er helt fyllt. Så blir vakuumpumpen koblet fra og ventilen 3' lukket. Kokeren er utrustet med trykk-viserinnretninger 8, 8', termo-meter 9, sikkerhetsventil 10 og en opphet-

ning med dampledning 11, kondenspotte 12 og betjeningsventil 13. Etter fylling av

kokeren med lut blir oppvarmningen koblet inn og kokerinnholdet ved et trykk på minst 6 ato bragt på 115—120° C. Trykket via ledningen 6 blir fortsatt opprettholdt ved åpne ventiler 6', 6", og i samme grad som lut trenger inn i vedens porer og kanaler, blir ytterligere lut pumpet inn i beholderen 1. Takket være anvendelsen av stempelpumpen oppstår oscillerende trykk-støt med en frekvens av noen støt pr. se-kund. De opptredende trykkvariasjoner er relativt små, ved innstilling av et trykk på 10 ato beveger de seg f. eks. i et område av

ca. 9,9 til 10,1 ato. Ved hjelp av dette oscillerende trykk blir inntrengningsvirkningen ganske vesentlig forsterket og påskyndet. Behandlingen tar 2—5 timer, og når den er slutt, blir trykkpumpen koblet fra, og deretter blir etter åpning av ventilen 14' den anvendte mengde oppslutningslut ført til-bake til lutbeholderen gjennom ledningen 14. Derpå blir det behandlede tre kortvarig

vasket med koldt vann, som tilføres gjennom ledningen 15 etter betjening av ventilen 15'. Vaskevannet blir via ledningen 14 og ventilene 16, 17 sluppet ut gjennom ledningen 18. Denne ledning har også en av-grening 19, som er forsynt med en normalt lukket ventil 19' og fører til ledningen 6. Strømmen i ledningen 6 kan ledes forbi pumpen 7 ved hjelp av en ventil 20. Ved hjelp av denne anordning av ventilene og ledningene er det, som den skjematiske tegning viser, lett mulig å slutte de enkelte innretninger som kokekjel, lutbeholder og pumpe etter valg til vannledningen og av-løpet 17 og fra tid til annen gjennomføre en rensning. Fra vannledningen 15 fører der gjennom ventilen 21' også en direkte ledning 21 til vakuumpumpen for levering av kjølevann.

Det har vist seg meget fordelaktig å føre oppslutningsluten i sirkulasjon og sta-dig bruke den om igjen. Heri ligger en ka-rakteristisk forskjell fra den inngripende oppslutningsprosess ved cellulosekokning, hvor luten i løpet av et kok løser ut så meget av treets bestanddeler, såsom lignin, at lutene bare i begrenset utstrekning kan anvendes omigjen og derpå bli kassert som avfallsprodukt. I motsetning hertil blir luten i henhold til den foreliggende oppfinnelse anvendt gjentagne ganger. Det ble til og med funnet at der oppnås bedre resultater med hensyn til den senere blek-barhet av stoffet dersom der ikke anvendes frisklut. Dette forhold må tydeligvis til-skrives at der under den første oppslutning foregår visse bireaksjoner hvorved der opp-løses stoffer som har en heldig innflydelse

ved den gjentatte anvendelse. F. eks. ble

det funnet at luten etter å være anvendt

flere ganger, foruten natriumsulfit inne-holder natriumsulfid, sulfat, thiosulfat,

karbonater og dessuten små mengder av

høymolekylære organiske bestanddeler,

som muligens, gjør oppslutningsvæskens

angrep på treet mildere.

Etter gjennomførelse av oppslutningsprosessen med påfølgende lagring og sliping blir det behandlede gods oppspedd og

sortert på kjente sorteringsopparater, f.eks.

roterende sikter eller rystesikter, og sluttelig avvannet. Utbyttet er 80—90 %. Glatt-heten av et dekkskikt frembragt av en

halv-cellulose som er fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er bedret

med ca. 30—50 % i forhold til ubleket cellulose. Man kan i én arbeidsgang bleke til

ca. 69° GE ved et forbruk av blekemiddel

på ca. 3 % H2O2.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av

blekbar halvcellulose ved sliping av bar-eller løvtre som er oppsluttet med en reduserende oppløsning av natriumsulfit, karakterisert ved at tre i stykker av egnet størrelse, f. eks. i form av favneved eller huggeflis, i en trykkfast lukket beholder først på i og for seg kjent måte evakueres sterkt og i tilslutning hertil, etter at der under opprettholdelse av vakumet er inn-ført en alkalisk oppløsning av natriumsulfit med en pH-verdi på 7,5—8,5, oppsluttes under kokegrensen, uten dampdannelse, ved et trykk på minst 6 ato, ved en temperatur av 100—120° C, særlig ved 120° C, og fortrinnsvis i et tidsrom av høyst 5 timer, hvilken oppslutningsveske eventuelt anvendes påny i prosessen, hvorpå det behandlede tre lagres, fortrinnsvis minst ett døgn, under bibehold av de i veden vær-ende kjemikalier og sluttelig slipes på kjent måte.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at evakueringen ved et vakuum av 10—60 mm kvikksølv-søyle abs. foretas i minst en halv time.

3. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at frembringel-sen av trykket i den med væske fylte be-handlingsbeholder skjer ved hjelp av en oscillerende pumpe, som overfører vibra-sjonsstøt til behandlingsvæsken.

4. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 3, karakterisert ved at trykkvariasjoner av størrelsesordenen ca. 0,1 ato over-føres til behandlingsvæsken ved hjelp av en trykkpumpe med flere stempler.