NO155403B - Fremgangsmaate ved behandling av et celluloseholdig fibermaterial. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes ved fremstilling av mekaniske, kjemimekaniske og halwekaniske fibermasser av lignocelluloseholdige materialer slik som bar- og løvved, bagasse, halm og lignende fiberholdig materiale, som på hensiktsmessig måte er blitt oppdelt til flis, hakk eller grov fibermasse og i det etter-følgende benevnes flis respektive grovmasse. Oppfinnelsen er spesielt anvendelig ved fremstilling av mekaniske masser ved be-arbeidelse i skiveraffinører til både såkalte raffinørmasser og termomekaniske masser såkalte TMP. De førstnevnte fremstilles ved maling av flis ved atmosfæretrykk, de sistnevnte ved over-trykk og forhøyet temperatur, 100-170°C.

Fra ansøkerens svenske patentansøkning nr. 7703137-5 er det

kjent at man med fordel kan bleke mekaniske masser ved tempera-turer vesentlig høyere enn 100°C med alkaliske peroksydinnehold-ende blekevæsker, dersom blekingen utføres i skiveraffinør og blekevæsken direkte mates inn i malesonen mellom de mot hverandre roterende maleskiver, av hvilke en kan være fast og da benevnes statorskive. I sistnevnte tilfelle er det enklest å tilføre blekevæsken gjennom hull eller kanaler i statorskiven, hvilke munner direkte ut i malesonen. Blekevæsken kan utgjøres av på kjent måte fremstilt peroksydoppløsning som foruten hydrogenper-oksyd inneholder alkali og en beskyttelseskolloid vanligvis natriumsilikat og dessuten ofte en kompleksdanner av DTPA-type.

Det har imidlertid vist seg at ved lengre tids drift kan det opp-stå problemer ved utfelling av uoppløselige bestanddeler som hovedsakelig består av kiselsyre og til en viss grad av uoppløse-lige silikater. De uoppløselige bestanddeler er tilbøyelige til å feste seg i maleskivenes mønster, og som følge av dette vil måleresultatet forringes.

Ifølge oppfinnelsen impregneres derfor flisen eller grovmassen

før behandlingen i raffinør med en vannoppløsning av et oppløselig alkalisilikat, f.eks. natriumsilikat, idet peroksydbleking kan gjennomføres med en silikatfri alkalisk peroksydoppløsning med fullgodt blekeresultat. Samtidig elimineres de tidligere nevnte utfellinger på maleskivene. Impregneringen kan skje på alle kjente måter som kan tillempes til utgangsmaterialet. Flis impregneres

best ved at den først bases og derpå komprimeres, for deretter i komprimert tilstand å innføres i en silikatoppløsning, i hvilken flisen får ekspandere og suge opp oppløsning. Omkring flisen igjenværende fri silikatoppløsning kan deretter helt eller delvis fjernes før flisen mates inn i raffinøren. Flis av løvved kan også med fordel impregneres ved nedsenkning i silikatoppløsning, som på grunn av løvvedens store lumenkanaler, lett suges opp. Grovmasse impregneres enklest ved oversprøyting med silikatopp-løsning, som ved diffusjon i løpet av passende tid suges opp av massen. Overskudd av fri silikatoppløsning kan på kjente måter fjernes f.eks. ved avsugning på filter eller ved pressing.

Når man ifølge ytterligere et karakteristisk trekk for oppfinnelsen impregnerer flisen med en oppløsning av natriumsilikat ved en pH som kan ligge mellom 6-10 og en defibreringstemperatur på 100°C eller høyere, 100-170°C, oppstår en økning av raffinørens effektuttak. Dette resulterer i et raskere maleforløp, og massens styrkeegenskaper blir vesentlig bedre enn i de tilfeller defibrering gjennomføres uten foregående impregnering med silikat. Med den silikatimpregnerte flis fås en høyere malegrad (lavere freeness) enn med den uimpregnerte flis ved samme produksjon.

Det er sannsynlig at den oppståtte økning i effektuttak ved de-fibreringen henger sammen med en utfelling av kiselsyre i og på fibrene slik at det oppstår en kiselsyrestruktur som gjør fibrene stivere og fiberflaten hardere, hvorved raskere maling og fibrillering inntrer, også ved en relativt høy temperatur. Ved 100°C og høyere befinner fibermasser med høyt innhold av lignin og heinicellulose seg nemlig normalt i en plastisk tilstand, som er blitt nærmere beskrevet f.eks. i ansøkerens svenske patent nr. 308983. Det er under slike forhold meget vanskelig å få fi-beren til å "ta" maling. Malegraden øker langsomt og massen får dårlige styrkeegenskaper unntagen med hensyn til rivestyrke, hvilket viser at maling ved høy temperatur, 100-200°C bevirker en slags knaing av massen og skjer uten nevneverdig fiberforkort-else.

Utfelling av kiselsyre på fibrene har skjedd i forbindelse med den impregnerte flisens innmating i defibratorens forvarmer, i hvilken oppholdstiden kan variere mellom 1 og 10 minutter og tem-peraturen vanligvis er den samme som i defibratoren, 100-170°C, men kan være lavere dersom fremmatingen mellom forvarmer og defi-bratpr skjer damptett. Ved den sure hydrolyse som inntrer i det lignocelluloseholdige materiale ved dets oppvarming i forvarmeren dannes organiske syrer som senker vannoppløsningens pH, idet kiselsyre felles ut.

Utfelling av kiselsyre kan også skje helt eller delvis før innmating i forvarmeren ved at impregneringsoppløsningen nøytraliseres eller surgjøres med organiske eller uorganiske syrer inntil hensiktsmessig pH oppnås. Den kan utvise sur nøytral eller svakt alkalisk reaksjon. Utfelling av kiselsyre på nevnt måte kan også skje ved at overskudd av fri impregneringsoppløsning helt eller delvis er fjernet.

Den ved defibrering og/eller raffinering av fibermasse, i hvilken kiselsyre er felt ut, oppståtte effekt på maleforløpet ligner den som oppstår ved raffinering av lignin- og hemicelluloserike masser ved lav temperatur, ca. 60°C, når hele den intercellulære substans befinner seg i fast fase. Dette øker fibrenes stivhet og hardhet, relativt sett, hvorved motstanden ved maling øker og som følge av dette stiger effektuttaket.

En lignende effekt er blitt iakttatt ved utfelling av tungtopp-løselige salter, f.eks. silikat og karbonat av kalsium og magnesium i og på det fiberholdige materiale. Slik utfelling kan skje ved at det lignocelluloseholdige materiale først impregneres med oppløselige alkalisalter av f.eks. kiselsyre og karbondioksyd, som deretter omsettes med oppløselige salter av kalsium og magnesium. Impregnering og omsetting av saltene kan også gjøres i omvendt rekkefølge.

Ved bleking av flis eller grovmasse med peroksydholdige oppløs-ninger kan hele den mengde silikat som er nødvendig for bleking-ens gjennomførelse tilføres ved impregneringen uten at det oppstår risiko for en forringet blekeeffekt og derved fås også en masse med vesentlig forbedrede styrkeegenskaper, slik det fremgår av nedenstående tabell:

Peroksydbleket masse fremstilt i forbindelse med TMP-defibrering av flis.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for ved maling i raffinør å fremstille blekede mekaniske, kjemimekaniske og halvmekaniske masser av lignocelluloseholdige fibermateri a ler i form av flis eller grov cellulosemasse, karakterisert ved at det lignocelluloseholdige materiale impregneres med en oppløsning av alkalisilikat og kompleksdanner ved en pH mellom 6-10 og at enten (1) utfelles kiselsyre på og i fibermaterialet med organiske syrer som ved sur hydrolyse oppstår i fibermaterialet når dette oppvarmes til 100-170°C i mettet damp i løpet av 1-10 minutter, eller (2) utfelles et tungoppløselig silikat av kalsium eller magnesium på og i fibermaterialet ved at det oppløselige alkalisilikat omsettes med et oppløselig salt av kalsium eller magnesium, og det varme fibermaterialet males deretter i mettet damp ved 100-170°C/ og samtidig tilføres en silikatfri alkaliperoksydoppløsning til fibermaterialet når dette kommer inn i malesonen mellom raffinørens male-organer.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det impregnerte og med utfelt kiselsyre eller tungtoppløselige silikater av kalsium eller magnesium behandlede fibermateriale males mellom maleskivene i en skiveraffinør, og at samtidig tilføres den silikatfrie opp-løsning av alkaliperoksyd til malesonen gjennom én av de i maleskivene anordnede kanaler som munner direkte inn i malesonen.