NO132149B

NO132149B -

Info

Publication number: NO132149B
Application number: NO396/71A
Authority: NO
Inventors: R Toepfl; H Abel; A Maeder
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1970-02-06
Filing date: 1971-02-03
Publication date: 1975-06-16
Also published as: NO132149C; YU13371A; CS151073B2; HU163681B; YU33906B; US3709847A; BR7100856D0; ZA71608B; SU466664A3; JPS5222998B1

Description

Fremgangsmåte for bleking av cellulosefibre.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for bleking av cellulosemasse, masseblandinger og papirråstoff med reduserende stoffer som anses som avledet fra svoveloksysyrer i hvilke svovelet har en valens på under 6, og spesielt en fremgangsmåte til å bleke sådan masse av stor tetthet med slike reduksjonsmidler.

Det er i teknikken vel kjent å anvende reduksjonsmidler for å bleke cellulosefibre,

f. eks. bomull, og for å gjøre cellulosemasse, som f. eks. skal brukes til papirfabrikasjon, lysere. Det er i den senere tid blitt foreslått en del fremgangsmåter hvor det anvendes reduksjonsmidler til bleking av både slipemasse og kjemisk masse. Behandlingen av masse med reduksjonsmidler re-presenterer stort sett en meget enkel og generelt tilfredsstillende blekemetode. Det må imidlertid oppfylles visse krav og over-holdes visse arbeidsbetingelser hvis det skal oppnås effektiv bleking av masse ved hjelp av reduksjonsmidler.

Det er før blitt påvist at ved bleking av masse med reduksjonsmidler er regulering av pH-verdien viktig, og spesielt at hvis blekehastigheten økes ved å arbeide ved høyere temperaturer er det nødvendig om-hyggelig å holde pH-verdien innenfor et kritisk område.

Det er også før blitt påvist at når det anvendes reduksjonsmidler til bleking er forholdet mellom massefiberne og vann meget viktig. Det ble funnet at reduksjons-midlers blekevirkning har tilbøyelighet til å avta ved avtagende forhold mellom masse og vann. Det vil med andre ord si at jo større massetettheten er, jo lavere er bleke-effektiviteten. På den annen side er det ikke ønskelig å bleke ved meget lav massetetthet, da også her sterk fortynning med vann har tilbøyelighet til å nedsette bleke-effektiviteten. Følgen er at et forholdsvis snevert område av massetettheter, spesielt området mellom 2y2 % og 5 %, er blitt an-befalt som det optimale for bleking av masse med reduserende midler.

Massebleking ved tettheter under 5 % er — selv om kjemisk effektiv — ineffektiv sett fra et samlet arbeidsstandpunkt. Bleking ved lav massetetthet krever uunngåe-lig stor lagerplass og stort utstyr for håndtering av det store volum masse. En faktor som bidrar til liten produksjon når man bleker masse av lav konsistens, er den forholdsvis forlengede bleketid som kreves, hvilken tid vanlig er av en størrelsesorden på noen få timer. Videre kreves det ved bleking ved lav massetetthet et stort damp-forbruk, for selv om arbeidstemperaturen vanlig bare er av størrelsesordenen 38—60° C, blir det nødvendig å varme opp et altfor stort volum vann sammen med den forholdsvis lille mengde av fibre som er suspendert i vannet.

Det er blitt forsøkt å overvinne en del av disse ulemper. Det er blitt foreslått å inkorporere reduksjonsmiddelet i en mas-sesuspensjon av lav tetthet, som så skulle føres til en papirmaskin uten mellomlig-gende lagring. Her ble det antatt at bleke-virkningen skulle foregå, iallfall delvis, i løpet av formingen av papiret eller arkene. Slike fremgangsmåter ville unngå noen av de ovennevnte ulemper, men det opptrer i dem vanskeligheter på grunn av reaksjons-produktenes korroderende virkning på av-vanningsutstyret, spesielt på papirmaskinens wire ved den lave massetetthet som anvendes.

Alt i alt ble det antatt at bruk av reduserende midler ved bleking av masse krevet arbeide ved lav massetetthet og mo-derat temperatur, dvs. arbeidsbetingelser ved hvilke blekeanleggets arbeidseffektivi-tet er forholdsvis lav sammenlignet med blekereaksjonens kjemiske effektivitet.

Oppfinnerne har funnet at i motsetning til hva man tidligere har antatt kan bleking av céllulosémasser eller -blandinger med reduserende stoffer utføres ved store massetettheter og med stor arbeidshastig-het. Det behøves ingen lang oppholdstid og derfor heller ikke noe spesielt utstyr til håndtering av materialene og prosessen kan lett tilpasses forskjellige masser og anleggsforhold.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes til å bleke cellulosefibre i sin alminnelighet og spesielt til bleking av så-vel slipemasse som halvkjemisk og kjemisk fremstilt masse, som f. eks. kraftmasse, sulfitt- eller sulfatmasse. Fremgangsmåten kan benyttes til bleking av masse som eventuelt inneholder tilsetninger som leire, harpikslim, alun, osv., og massen kan behandles i forskjellige slags former som f. eks. ark, småstykker, papir, papp, bare for-utsatt at massen har stor tetthet og at vesentlige mengder av fuktighet hurtig kan fjernes under blekeoperasjonen. Disse forskjellige materialtyper kalles i det følgende for korthets skyld «masse».

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvender slike reduksjonsmidler som kan anses som avledes fra svoveloksysyrer i hvilke svovelets valens er under 6; i enkelte tilfelle foretrekkes det spesielle stoffer innenfor denne klasse, av hensyn til pris, tilgjengelighet osv. Som eksempler på egnede reduksjonsmidler innenfor denne klasse kan nevnes natriumhydrosulfitt, sinkhydrosulfitt, sinksulfoksylatformaldehyd, natriumsulfoksylat-formaldehyd og natrium-bisulfitt eller disses syrer. Alle de forholdsvis lett vannoppløselige salter av disse svo-veloksyder er egnet som blekemidler, men på grunn av deres lette fremstillbarhet, pris og tilgjengelighet foretrekkes de nettopp nevnte salter.

Det problem som foreliggende oppfinnelse har løst, er å oppnå en god blekning ved øket massetetthet. Generelt synker blekeeffekten ettersom massetettheten øker når det anvendes reduksjonsmidler som er avledet fra oksysyrer av svovel. Generelt anvendes i industrien tettheter i området mellom ca. 2y2 og 5 % for å oppnå tilfredsstillende blekning under produk-sjonsdrift. Endog ved massetettheter på ca.

5 % er driften ineffektiv med hensyn til

omkostningene, og fra total drifts syns-punkt fordi det anvendes meget store mengder vann i forhold til masseinnhold. Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan det behandles massetettheter fra 20—60 % med et vannoppløselig salt av en reduserende oksysyre av svovel for å oppnå en god blekning, hvorved behovet for behandling av store mengder vann sammen med massen elimineres.

Oppfinnelsen går således ut på at det vannoppløselige salt av en reduserende oksysyre av svovel settes til en cellulosemasse som har en konsistens på over 20 %, og for-trinnsvis fra 20—50 %, hvoretter vannet hurtig fordampes fra massen, slik at massetettheten økes til fra 65—95 %. Den hur-tige konsentrasjonsendring av reduksjonsmiddelet i kontakt med massen medfører den uventede høye blekevirkning.

I norsk patent nr. 90 048 beskrives bruk av et reduksjonsmiddel i forbindelse med et polyfosfat for å oppnå god masseblekning. Polyfosfatet tilsettes for å danne komplek-ser med eventuelle metallioner i oppløs-ningen og hindrer dem derved fra (a) katalyttisk spaltning av hydrosulfittet og (b) i å forbinde seg med frigjorte ligniner slik at det dannes mørke produkter. Denne blekning utføres imidlertid med en masse som har en foretrukket tetthet fra 2—5 %. Patentet lærer at fremgangsmåten kan ut-føres med massetettheter fra 0,5—15 vektprosent, skjønt eksemplet bare anvender 3 % massetettheter. Dette tetthetsområde er fremdeles innenfor normal massetetthet. Ifølge dette patent løses altså ikke det spesielle problem å bleke masse ved høyere massetettheter og fremdeles oppnå en god blekning.

I norsk patent nr. 90 049 beskrives blekning av en vannoppløsning av masse med en hydrosulfitt ved kontinuerlig til-setning av en vandig oppløsning av hydrosulfittet til en vandig masséoppslemning i en lufttett sone under kraftig omrøring. Eliminering av luft fra hydrosulfittoppløs-ningen og fra omrøringskammeret hvori blekningen foregår, er kritisk. Videre lærer patentet at polysulfatet kan tilsettes opp-løsningen, slik som beskrevet i norsk patent nr. 90 048.

I dette patent er den foretrukne tetthet for massen som skal behandles fra 2—5 vektprosent. Det læres videre i patentet at det kan behandles massetettheter på 0,5 og-ppp til 15 %, men disse massetettheter ligger langt lavere enn slike massetettheter som kan blekes ifølge foreliggende oppfinnelse.

Eksempelvis kan masse i form av småstykker føres på en transportør og blekemiddelet inkorporeres i massen ved at en vandig oppløsning av dette dusjes på massen, hvoretter massen føres gjennom en tørkesone, ene og alene for å fjerne vannoverskuddet. Eller et masseark kan, etterat det er blitt formet på en papirmaskin og har en tetthet av minst 20 %, behandles med en vandig oppløsning av reduksjonsmiddelet nær ved eller like før det sted på maskinen hvor det fuktige ark trer inn i papirmaskinens tørkeavdeling. Det kan el-lers anvendes en hvilken som helst annen egnet arbeidsmåte som gjør det mulig å inkorporere reduksjonsmiddelet i den fuktige masse og deretter fjerne vannover-skudd fra massen uten at blekemiddelet fjernes.

Porat det skal oppnås de med oppfinnelsen forbundne fordeler skal massen før inkorporeringen av blekemiddelet ha en tetthet på minst 20 %, eller mellom 20 % og rundt 60 %. Etter at vann er blitt fjernet skal massen ha en tetthet av 65—95 %. Foråt de beste resultater skal oppnås, skal vannoverskuddet fjernes i løpet av kort tid — noen få minutter.

De følgende eksempler belyser oppfinnelsen. I enkelte av disse anvendes det en puffer eller surt stoff sammen med et reduksjonsmiddel for å regulere massens pH, slik at pH i væsken i massen blir over 3 og under 10.

Eksempel 1 :

En sulfittcellulosemasse av konstistens 50 % ble inkorporert med en vandig opp-løsning av sådan konsentrasjon at det i massen ble innført 0,5 % natriumhydrosulfitt og 1 % natriumhydrogenfosfat, beregnet på massens tørrvekt. Deretter ble massen tørket i en luftstrøm ved romtempera-tur til en konsistens på 95 %. Etter fjernelsen av vann var massens lyshetsgrad 63,3 GE-enheter, mens den ubehandlede masses lyshetsgrad var 56,1 GE-enheter.

Eksempel 2:

En annen prøve av samme masse ble behandlet som beskrevet i eks. 1, men vannoverskuddet ble fjernet ved å føre massen over en med damp opphetet sylinder. Den derved til 95 % konsistens tørkede masse hadde en lyshetsgrad av 61,1 GE-enheter.

Eksempel 3:

En treslipemasse ble på den i eks. 1 angitte måte inkorporert med 1 % natriumhydrosulfitt og 2 % natriumtripolyfosfat. Etter at vann var fjernet ved å føre massen over en med damp opphetet sylinder, så massen ble tørket til 95 % konsistens, hadde massen en lyshetsgrad av 64,6 GE-enheter, mens den ubehandlede masse hadde en lyshetsgrad av 58,3 GE-enheter.

Eksempel 4:

En kraftmasse ble behandlet som i eks. 3. Den behandlede masse hadde en lyshetsgrad av 32,8 GS-enheter, mens den ubehandlede masses lyshetsgrad var 25,9 GE-enheter. Dessuten hadde den behandlede masse fått en kommersielt fordelaktig endring i fargenyanse.

Eksempel 5:

En kraftmasse av 50 % konsistens ble inkorporert med 1 % natriumsulfoksylat-formaldehyd og 1 % natriumdihydrogenfosfat, beregnet på tørr basis. Etter fjernelse av vann til 95 % massekonsistens hadde massen en lyshetsgrad av 33,8 GE-enheter, mens den ubehandlede masses lyshetsgrad var 25,9 GE-enheter.

Eksempel 6:

En sodacellulosemasse av 50 % konsistens ble behandlet med en vandig oppløs-ning slik at det ble inkorporert 0,2 % natriumsulfoksylat-formaldehyd og 1 % natriumdihydrogenfosfat, beregnet på tørr basis. Etter at vann var fjernet til 95 % konsistens var lyshetsgraden 48,7 GE-enheter, mens den ubehandlede masses lyshetsgrad var 43,3 GE-enheter.

Eksempel 7:

En masse av bleket sodacellulose ble behandlet som beskrevet i eks. 6. Den behandlede masses lyshetsgrad var 79,1 GE-enheter, utgangsmassens var 77,8 GE-enheter.

Eksempel 8:

En masse av nøytral sulfitt-halvkjemisk masse ble behandlet som beskrevet i eks. 3, og hadde etter behandlingen en lyshetsgrad av 53,4 GE-enheter, mens den ubehandlede masses lyshetsgrad var 42,3 GE-enheter.

Eksempel 9:

En masse som besto av en blanding av ca. 50 % ' treslip, som på forhånd var blitt bleket med hydrogenperoksyd, og 50 % bleket sulfittcellulose, ble behandlet som beskrevet i eks. 3. Den således behandlede masses lyshetsgrad var 77,1 GE-enheter, mens utgangsblandingens var 72,2 GE-enheter.

Eksempel 10:

En masse som besto av en blanding av ca. 50 % treslip, som på forhånd var blitt bleket med sinkhydrosulfitt, og 50 % bleket sulfittcellulose, ble behandlet som beskrevet i eks. 3. Den således behandlede masses lyshetsgrad var 73,5 GE-enheter, mens utgangsmassens var 69,3 GE-enheter.

Eksempel 11:

En masse som besto av en blanding av ca. 50 % treslip av 50 % sulfittcellulose ble behandlet]som beskrevet i eksempel 3. Behandlingen ga en lyshetsgrad av 70,0 GE-enheter, til sammenligning med 64,7 GE-enheter før behandlingen.

Eksempel 12:

En masse som besto av en blanding av ca. 50 % treslip og 50 %■ sulfittcellulose ble fremstilt og prøver av denne blanding ble behandlet som beskrevet i eks. 3, men med forskjellige reduksjonsmidler:

Eksempel 13:

Masseprøver ble fremstilt ved pressing til en tetthet av 40 % og en vandig oppløs-ning av blekemiddel ble tilført disse prøver ved dusjing på en slik måte at, beregnet på tørr basis, ble 1 % natriumhydrosulfitt og 1 % natriumdihydrogenfosfat inkorporert i massen. Deretter ble vann fjernet ved hjelp av varm luft, til massetettheten var 75 %. Deretter ble prøvene suspendert igjen og av suspensjonen ble det fremstilt ark.

Et av kraftmasse bestående produkt som var blitt behandlet på denne måte hadde en lyshetsgrad av 32,5 GE-enheter mens denne før behandlingen var 29,4 GE-enheter, en sulfittmasse viste etter behandlingen en lyshetsgrad av 61,1 GE-enheter mot 58,9 GE-enheter før behandlingen.

Eksempel 14:

En masse som besto av ca. 50 % treslip og 50 % sulfittcellulose ble behandlet

som beskrevet i eks. 3, slik at 1 % natrium - bisulfitt, beregnet på tørr masse, ble inkorporert i massen. Det behandlede produkt hadde en lyshetsgrad av 61,0 GE-enheter, det ubehandlede 57,2 GE-enheter.

Eksempel 15:

En masse som besto av en blanding av 50 % treslip og 50 % sulfittcellulose ble

ved en konsistens på 25 % inkorporert med en vandig oppløsning av sådan konsentrasjon at det i massen ble tatt opp 1 % sinksulfoksylat-formaldehyd, beregnet på massens tørrvekt. Deretter ble massen tørket i en strøm av varm luft, til 95 % konsistens. Etter fjernelsen av vann var massens lyshetsgrad 66,6 GE-enheter mot 57,0 GE-enheter før behandlingen.

Eksempel 16:

En for papirfabrikasjon bestemt masse, som besto av 50 % treslip, 50 % sulfittcellulose, harpikslim og alun, ble ved en konsistens på 50 % impregnert så den tok opp 1 % natriumsulfoksylat-formaldehyd, beregnet på tørr basis. Etter at vann var blitt fjernet til en konsistens på 95 % viste papiret en lyshetsgrad av 64,8 GE-enheter, mens det ublekede papir hadde en lyshetsgrad av 57,1 GE-enheter. Hverken det behandlede eller det ubehandlede papir ab-sorberte 0,1 ml vann i løpet av 15 min. når det ble prøvet etter TAPPI standard testing method T 432—m45, mens ulimede papir-ark viste fullstendig absorpsjon av fuktighet i løpet av 40 minutter.

Eksempel 17: En for papirfremstilling beregnet masse som inneholdt 50 % treslip, 50 % sulfittcellulose, våtstyrkeharpiks av melamin-formaldehydtypen og saltsyre ble ved en massekonsistens på 50 % inkorporert med 1 % sinksulfoksylat-formaldehyd, beregnet på tørr basis. Etter at vann var blitt fjernet til 95 % konsistens viste papiret en lyshetsgrad av 65,9 GE-enheter, mens det ublekede papir hadde en lyshetsgrad av 56,7 GE-enheter. Det behandlede papir hadde en våt-strekkfasthet av 9,3 kg pr. 2,5 cm og det ublekede papir 9,07 kg pr. 2,5 cm.

Av de ovenstående eksempler og be-skrivelsen forøvrig fremgår at det er skaf-fet en fremgangsmåte til å lysgjøre cellulosemasser ved en massekonsistens på over 20 % ved anvendelse av et blekemiddel som består av et vannoppløselig salt av de svovel-oksyder i hvilke svovelets valens er under 6, fulgt av fjernelse av vann fra massen praktisk talt øyeblikkelig deretter. Det fjernes minst 50 % av den mengde vann som er tilstede i massen på det tidspunkt da kjemikaliene tilsettes, og det kan fjernes opp til 98 % av dette vann. Ved sådan fjernelse av vann får man en bleket masse som har en konsistens av fra 65 til 95 %. Meng-den av reduserende stoff som inkorporeres i massen avhenger av den lyshetsgrad man ønsker å oppnå.

Claims

Fremgangsmåte for bleking av cellulosefibre, spesielt cellulosemasser, før eller etter formingen på papirmaskinen, hvor man i cellulosemassen inkorporerer et vannoppløselig salt av en svovel-oksysyre i hvilken svovelet har en valens under 6, ved en massekonsistens på minst 20 %, karakterisert ved at man straks deretter ved hurtig fordampning fjerner minst 50 % av fuktigheten i massen, slik at det oppnås en massekonsistens på fra 65 % til 95 %.