NO762919L - - Google Patents

Description

Fremgangmåte ved fremstilling av dissolvingraasse

I de for tiden anvendte metoder for fremstilling av dissolvingmasse (cellulosemasse beregnet'for kjemisk videreforedling) fra ved inngår alltid koking og bleking. Koketrinnet er enten helt surt (sulfittkoking) eller består av et alkalisk trinn, som er blitt forutgått av et surt forhydrolysetrinn (forhydrolysesulfatkoking). Hensikten med de sure behandlinger er å fjerne en betydelig del

av vedens innhold a.v hemicelluloser fra veden. Dessuten fjernes i mange tilfeller hemicelluloser fra massen også i forbindelse med blekingen ved en alkalibehandling som utføres med en forholdsvis fortynnet lut, som regel en 1-4%-ig lut ved 70-100°C (såkalt varm-alkalibehandlin.g) , eller med lut av en konsentrasjon på 9-11% ved 25-40°C (såkalt kaldalkalibehandling).

Det alkaliske foredlingstrinn, det være seg varm- eller kaldalkalibehandlingen, utføres vanligvis efter forblekingen. før slutt-blekingen av massen som vanligvis utføres med klordioxyd, hypo-kloritt eller peroxyd. I sjeldne tilfeller er kaldalkalibehandlingen blitt utført mellom koke- og bleketrinnene under anvendelse av natriumhydroxydoppløsning som reagens eller eventuelt hvitlut fra sulfatprosessen som foruten NaOH inneholder natriumsulfid (1,2,3). Derimot er det ved hjelp av bare alkalisk koking (sulfatkoking)

og bleking ikke lykkes å fremstilles en masse som ville egne seg som råmateriale for kjemisk videreforedling, som fremstilling av celluloseestere og -ethere eller viskoseprodukter.

; Merkbare fremskritt er imidlertid blitt gjort i løpet av den senere tid hva gjelder fremstilling av c.ellulosederivater, •spesielt viskose og celluloseestere, og som i betydelig grad har utvidet de mulige råmaterialer for disse prosesser. Således har f.eks. den såkalte SINI-viskoseprosess som er beskrevet i norsk • (4)

patentskrift nr. 131389 og som er basert på dobbeltmercerisering, vist seg å være så effektiv' at en fremragende viskose kan fremstilles

fra vanlig sulfatpapirmasse ved hjelp av denne. En masse av denne type inneholder imidlertid en så stor. forholdsmessig andel av hemicelluloser at hemicelluloseinnholdet i den sirkulerende merceriser-ingslut øker til et så høyt nivå at lutens merceriseringsevne og samtidig også merceriseringspressenes effektivitet avtar. Av denne grunn er det mulig å anvende papirmasse (uforedlet masse) i en teknisk prosess bare i et slikt tilfelle at hemicelluloser fjernes fra merceriseringsluten på egnet måte. Hemicelluloser kan selv-følgelig fjernes kontinuerlig ved hjelp av dialyse '(5) eller ut-felling (6), men disse metoder forutsetter betydelige investeringer og fører til høye driftsomkostninger. Det er selv-følgelig også mulig å fjerne hemicelluloser fra massen ved varm-eller kaldalkalibehandlinger i forbindelse med blekingen, men i disse tilfeller fås utslipp av hemicellulose i avløpsvann med derav følgende høyerenseomkostninger.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilles dissolvingmasse som er spesielt egnet for foredlingsprosesser hvor dobbeltmercerisering anvendes, f.eks. SINI-viskoseprosessen. Ifølge den foreliggende fremgangsmåte utsettes en vanlig masse som er blitt' fremstilt ved sulfatkokemetoden, for en "kaldalkalibehandling" før blekingen eller i forbindelse med blekingen. Det er økonomisk mest fordelaktig å utføre denne behandling mellom kokingen og blekingen.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fremstilling av dissolvingmasse ved hjelp av en alkalisk kokemetode uten forhydrolyse, hvor det celluloseholdige råmateriale utsettes for alkalisk koking (sulfatkoking) og blekes på i og for seg kjent måte, og fremgangsmåten er særpreget ved at hemicelluloser fjernes fra massen før blekingen ved en temperatur av-0-120°C véd anvendelse av en alkalisk oppløsning som inneholder 4-13% natriumhydroxyd.

Den alkaliske oppløsning kan dessuten inneholde forskjellige mengder natriumsulfid og organisk materiale, for det meste hemi- ■ celluloser. Behandlingsbetingelsene velges slik at de er tilpasset

det utstyr som er for hånden. Massekonsentrasjonen under behand-- lingen kan være 1-20%, fortrinnsvis 2-10%, temperaturen 0-120°C, fortrinnsvis 30-60°C, og tiden 2-120 minutter, fortrinnsvis 10-

60 minutter.

Efter denne alkalibehandling blekes massen på vanlig måte, f.eks. i overensstemmelse' med rekkefølgen klorering-alkali-hypo-kloritt-klordioxyd-alkali-klordioxyd (CEHDED)0.

Alkalibehandlingen kan utføres på en rekke forskjellige måter, f.eks. som følger: Den varme tykklut i en sulfatmasse som er blitt erholdt ved satsvis koking eller kontinuerlig koking, fortrenges på vanlig måte med tynnlut, hvorefter massen som skal males j["malden") ledes med en massekonsentrasjon på ca. 10% nedenifra og oppad i en diffusør som drives kontinuerlig og hvori én eller flere fortrengnings-operasjoner med hvitlut med egnet temperatur utføres. Antallet fortrengningstrinn beror på den tilstrebede grad åv hemicellulose-fjernelse og av strømningshastigheten for den kornformige masse som skal males, men behandlingstemperaturen utøver også innflydelse på resultatet. Hvert behandlingstrinn kan ha et eget adskilt lut-sirkuleringssystem. Natriumhydroxydinnholdet i den sirkulerende lut avtar, og hemicellulosekonsentrasjonenøker kontinuerlig, og det er derfor grunn til kontinuerlig å fjerne en del av luten fra • sirkuleringen og erstatte denne med fersk hvitlut. Den fjernede lut føres til kokepros-essen, hvorved energien i de organiske materialer i luten utnyttes ved regenereringen av sulfatprosessens kokekjemikalier.

De forskjellige behandlinger med hvitlut kan også seriékobles og utføres ifølge motstrømsprinsippet slik at den reneste hvitlut føres til diffusørens siste behandlingstrinn og den lut som er rikest på hemicellulose, fjernes fra det første diffusørtrinn og tilbakeføres helt eller delvis til massekokingen. Selv ved en behandling av denne type kan lutkonsentrasjonenøkes mellom de forskjellige behandlingstrinn ved tilsetning av fersk hvitlut..

Efter behandlingen eller behandlingene med hvitlut vaskes massen på vanlig måte ifølge motstrømsprinsippet, og vaskelutene som tas vare på, anvendes på en måte som er egnet for hele prosesseon<.>Den vaskede masse blekes ved anvendelse av vanlige blekemetoder.

Det bør bemerkes at klorf ojrbruket ved blekingen avtar betydelig takket være hvitlutbehandlihgen. Massens innhold av alfacellulose som for vanlig sulfatmasse er 84-86%, kan økes til 93-■94% ved hjelp av hvitlutbehand lingen. En økning av dette omfang er imidlertid ikke alltid nødvendig.

Hvitlutbehandlingen kan også utføres i diffusører som arbeider satsvis. Dersom det anvendes f.eks. tre behandlingstrinn, trengs fire lutsisterner, dvs. en for fersk hvitlut og tre for hvitlutene med forskjellig innhold av hemicellulose. Hvitlut fra' sisternen 4 og som har den høyeste konsentrasjon av hemicellulose, ledes da gjennom den kokte masse efter at tykkluten først er.blitt fortrengt

med tynnlut. Oppløsningen som kommer fra diffusøren, består til

å begynne med av svartlut som føres til inndampningsanlegget eller til kokingen. Derefter fjernes hvitlut som er blandet med svartlut og hvori ytterligere hemicelluloser er blitt utløst fra massen. Denne oppløsning kan helt eller delvis tilføres til kokeprosessen.

I det sistnevnte tilfelle returneres resten til. sisternen .4 . I det følgende trinn ledes lut fra sisternen 3 gjennom massen. Hemicelluloseinnholdet i denne oppløsning er lavere enn i luten i sisternen 4. Den lut som er blitt ledet gjennom massesuspensjonen, ledes enten helt til sisternen 4, eller en del returneres til sisternen 3. Behandlingen fortsettes i overensstemmelse med det samme prinsipp med lutoppløsningen i sisternen 2 og- avsluttes med den rene hvitlut i sisternen 1..

Lutoppløsningenes alkalikonsentrasjon synker og hemicelluloseinnholdetøker i sisternene i rekkefølgen 1-2-3-4. Om ønsket kan oppløsningenes 2-4 alkaliinnhold økes ved tilsetning av hvitlut. Efter behandlingene med hvitlut vaskes massen ifølge motstrøms-prinsippet som angitt ovenfor, hvoretter den blekes på i og for seg kjent'måte.

Behandlingen med hvitlut kan også utføres på samme måte som en vanlig .filtervasking av sulfatmasse med anvendelse av suge- eller trykkfilter.

Da etterligning av kontinuerlige prosesser i laboratoriet

. er forbundet med vanskeligheter, er resultatene i de nedenfor an-gitte eksempler blitt erholdt ved satsvis utførte forsøk. Det bør bemerkes at forsøk som er blitt utført på denne måte, som regel gir dårligere resultater enn en kontinuerlig prosess.

E ksempel 1

Ved forsøksserien ble ubleket sulfatmasse anvendt som var blitt kokt uten forhydrolyse. Massens tørrstoffinnhold var ca. 30% og dens kappatall 28,6. Ved hvert forsøk ble 300 g tørrfuktet masse anvendt som ble slått opp i hvitlut med en temperatur på 30 eller 50°C til en konsistens på 2,5%, 5% eller 10%. Hvitluten inneholdt 134 g aktivt alkali pr. liter, og dens sulfiditet var 28%. Tiden for hvitlutbehandlingen var i de forskjellige forsøk 10, 30 eller 60 minutter. Deretter ble massene vasket og bleket under optimale betingelser i rekkefølgen klorering-alkall-hypokloritt-klordioxyd-alkali-klordioxyd. De blekede masser ble formet til ark og tørket.

De følgende analyser ble utført: Bestemmelse av massetapet ved hvitlutbehandlingen og blekingen, det samlede klorforbruk ved blekingen, og viskositeten og alfatallet for de blekede masser. På grunnlag av resultatene ble alfautbyttet for den blekede masse be-regnet i forhold til (%) den ublekede masse. For sammenlignings skyld ble en tilsvarende bleking uten hvitlutbehandling utført. Resultatene er angitt i tabell 1.

♦

Det fremgår av verdiene i tabell 1 at 6-11% materiale ble ut-løst fra den ublekede masse ved hvitlutbehandlingen..(Ved en teknisk prosess tilbakeføre.s dette hovedsakelig organiske materiale, sammen med luten til kokeprosessen, og dets energiinnhold tas vare på i . forbindelse med regenereringen, av kokekj emikaliene) . Efter.

hvitlutbehandlingen varierte klorforbruket mellom 7,3 og 8,8%,

og bleketapet oppgikk til 3,8-6,0%. Tilsvarende tall ved bleking av den ubehandlede masse var 9,8% hhv. 7,1%. De hvitlutbehandlede massers innhold av alfacellulose varierte mellom 89,7% og 92,7%, mens den tilsvarende verdi uten hvitlutbehandling.var ca. 85%. Utbyttet av alfacellulose varierte forholdsvis lite under hele forsøksserien og. holdt seg innen området 77,9-80,8% uavhengig av om hvitlutbehandlingen var blitt utført eller ikke.

Eksempel. 2

Viskose ble fremstilt ved den såkalte SINI-metoden under

de følgende betingelser fra de blekede masser nr. 1, 3, 5 og 6

som ble fremstilt ifølge eksempel 1 (tabell 1):.

1. Merceriseringstrinn: 21%-ig NaOH-oppløsning med et innhold av hemicellulose av 4,3%,

temperatur 50 oC, oppslemnings-konsentrasjon .4%, tid 20 min.

1. Pressing: Pressefaktor 2,8.

Formodning: Temperatur 44°C, tid 20 h.

2. Merceriseringstrinn: 12%-ig NaOH-oppløsning med et innhold av hemicellulose av 2,6%, temperatur 3 5 oC, oppslemningskon-sentrasjon 4%, tid 10 min.

2. Pressing: Pressefaktor 2,6.

Xantogenering: CS«-tilførsel 24% av alkalicellulosens celluloseinnhold, temperatur 32 C, tid 60 min.

Oppløsning: Temperatur 20°C, tid 4 h..

Viskose: 4,5% NaOH, 10% cellulose.

Ved forsøksserien ble merceriseringstapene i de to merceriseringstrinn, celluloseutbyttet, viskositeten og filtrerbarheten (K ) for den fremstilte viskose og den utfelte celluloses polymer-iseringsgrad bestemt. Resultatene er angitt i tabell 2. I tabellen er også det beregnede utbytte av utfellbar cellulose angitt i forhold til (%) mengden av ubleket utgangsmasse.

For sammenlignings skyld ble tilsvarende forsøk'også utført med viskosemasse av standardkvalitet med et innhold av. alfacellulose av ca. 90,5%.

Det fremgår av resultatene i tabell 2 at når viskose fremstilles ved SINl-metoden fra masser fremstilt ve'd den fremgangsmåte som er angitt i dette<v>patent, er merceriserings-

tapene av samme størrelsesorden som merceriseringstapene for kommersiell dissolvingmasse og viskosens filtrerbarhet like god som filtrerbarheten for viskosen, som er blitt fremstilt fra den nevnte dissolvingmasse.

Litteraturhenvisninger:

1-. Wells, F.L.' - Tappi 54 (1971) :4, s. 525-529,

Schattner, W.C. -

Ekwell, L.E. :

2. International Paper Co.: Fransk patentskrift nr. 1 506 068

6. november 1967.

3. Nepenin, Yu.N. - Cell. Chem. Technol. 2 (1968): 5, Zhalina, V.A.: m s. 491-505.

4. Oy Keskuslaboratorio: Norsk patent nr. 131389

5. Gotze, K.: Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren. 2. Band. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg/New York 1967, 781.

6. Oy Keskuslaboratorio: Norsk patentsøknad nr. 742669.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av dissolvingmasse ved en alkalisk kokemetode uten forhydrolyse, hvor det celluloseholdige råmateriale utsettes for en alkalisk koking (sulfatkoking) og blekes på i og for seg kjent måte, karakterisert ved at hemicelluloser fjernes fra massen før blekingen ved en temperatur av 0-120°C og ved anvendelse av en alkalisk opp-løsning som inneholder 4-13% natriumhydroxyd.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den hvitlut som.anvendes ved koking av sulfatmasse, anvendes som den alkaliske oppløsning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en alkalisk oppløsning som inneholder hemicelluloser.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den alkaliske behandling utføres i 1-4 trinn slik at dersom behandlingen omfatter flere enn ett trinn, utføres den • første behandling med den opplø sning som har den laveste NaOH-konsentrasjon og det høyeste innhold av hemicellulose, og den siste behandling utføres med den oppløsning som har den høyeste NaOH-konsentrasjon og det laveste innhold av hemicellulose.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at massekonsentrasjonen for det materiale som skal males, er 1-20%, fortrinnsvis 2-10%, ved den alkaliske .behandling.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ved den alkaliske behandling anvendes en temperatur av 30-60°C.

7. Fremgangsmåte ifø]ge krav 1, karakterisert ved at hver behandling utføres i 2-120 minutter, fortrinnsvis 10-60 minutter.