SE501253C2 - Klorfri blekning av kemisk pappersmassa - Google Patents

Description

501 253 av peroxid. Ljusheter i området 80-82 ISO har uppmätts. För att uppnå högre ljusheter erfordras ytterligare bleksteg utöver peroxidsteget.

Ozon är i detta sammanhang en intressant blekkemikalie. Flera försök har visat att om ett ozonbleksteg (Z) användes uppnås att ligninhalten minskas, d v s att kappatalet reduceras.

Detta är viktigt, eftersom en massa blekt med enbart peroxid eller oxygen/peroxid fortfarande innehåller en relativt hög halt av lignin, vilket påverkar massans eftergulningstendens.

Vid uppvärmning eller belysning med solljus gulnar massan. Med ozon borttages ytterligare lignin, varför massans ljushet blir mer stabil.

Eka har visat att oxygenblekt sulfatmassa som behandlades med EDTA för borttagande av tungmetaller och därefter blektes massan med peroxid och ozon enligt sekvensen QPZ ger ljusheter i området 82-87 ISO, beroende på massatyp. Genom att förlänga bleksekvensen med ytterligare ett peroxidsteg och bleka enligt sekvensen QPZP, kan ljusheter i området 87-89 ISO uppnås beroende på massatyp, se "Non Chlorine Bleaching", J. Basta, L. Andersson, W. Hermansson; Proceedings March 2-5, 1992 - Westin Resort - Hilton Head - South Carolina; Copyright by Miller Freeman Inc.

Eka har i en annan patentansökan SE910l30O (SE-B-468355) beskrivit en ytterligare blekmetod varvid komplexbildare användes innan ett ozon- eller peroxidsteg. Främst avser denna ansökan att ozon användes direkt efter ett komplexbildarsteg.

En förutsättning för att uppnå höga ljusheter med rimliga blekmedelsförbrukningar är att massan före blekningen har delignifierats till låga kappatal, helst lägre än kappatal 16.

Normalt erhålles en kvalitetsförsämring, framförallt förlust av fiberstyrka, om delignifieringen i kokeri och oxygendelig- nifiering drivs för långt. För att uppnå en marknadsmässig 501 253 ljushet av 85-90% ISO och godtagbar styrka är det dock en förutsättning för att kunna utföra en klorfri blekningsprocess att massan framställes genom en uppslutningsprocess, som ger ett lågt kappatal, under 20 och helst under 15, och en visko- sitet minst omkring 1000 dm3/kg. Denna process bör helst innehålla ett syrgasdelignifieringssteg. Med de modifierade kokmetoder som utvecklats på senare år, har det emellertid visat sig vara möjligt att uppnå mycket låga kappatal utan styrkeförlust. Exempelvis är det möjligt att med en modifika- tion av Kamyrs kontinuerliga kokförfarande MCC (modified continuous cooking) kombinerat med MC-oxygen-delignifiering uppnå och underskrida kappatal 10 med barrved och kappatal 8 med lövved med bibehållna styrkeegenskaper, används dessutom det av Kamyr patentsökta ITC (IsoThermal Cooking) förfarandet kan ännu lägre kappatal erhållas, med lätthet uppnås kappatal understigande 15 efter kokaren vilket ger under 10 efter oxygendelignifiering för barrved.

Modifikationen enligt ITC- eller MCC-förfarandet innebär att även Hi-heat-tvättzonen i den kontinuerliga kokarens nedre del utnyttjas för motströmskokning (se EP-A-476230). Detta åstad- kommes genom att värma till full koktemperatur i Hi-heat- cirkulationen och att tillsätta alkalisk kokvätska till samma cirkulation. Den totala koktiden i motström förlängs därigenom till 3-4 timmar mot ca 1 timme vid konventionell MCC. Där- igenom erhålles en mycket låg ligninkoncentration i slutet av koket, vilket ger en förbättrad selektivitet i delignifier- ingen, d v s vedens lignin utlöses effektivt utan nämnvärda angrepp på cellulosan. Koket och oxygendelignifieringen kan därigenom drivas till mycket låga kappatal utan att försämra massaegenskaperna, vilket borgar för att blekning med kemika- lier typ peroxid etc, kan användas för blekning upp till full ljushet med godtagbara massaegenskaper.

Känd teknik indikerar såsom framgår av ovan anförda skrifter att ett Q-steg, d v s en komplexbildare alltid ska användas 501 253 före ett Z- eller ett P-steg, företrädesvis med tvätt dem emellan. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att bleka massa utan användning av klorhaltiga medel, vid användning av ozon och peroxid, varvid dessa kemikalier använ- des på ett så effektivt vis som möjligt i syfte att kunna nå en färdigblekt massa med marknadsmässig ljushet.

Något överraskande har det vid försök som genomförts på Kamyr kunna konstateras att, tvärtemot vad som ovan indikeras, bättre blekresultat erhålles ifall ingen komplexbildare använ- des då bleksekvensen inledes med ett ozonsteg. Därutöver har det också kunnat konstateras, vilket ytterligare förstärker den överraskande effekten, att då, i enlighet med uppfin- ningen, ett peroxidsteg följer ozonsteget det är gynnsamt att ej tvätta efter ozonsteget före tillsättningen av komplexbild- aren. Således har man vid Kamyr kunnat konstatera mycket god effekt då först en ozonering genomförs (utan tillsättning av komplexbildare) med en direkt efterföljande komplexbildartill- sats varefter tvätt följer innan en blekning med peroxid genomföres.

Därutöver har det helt överraskande visat sig ha stor betydel- se när pH-justeringen görs i förhållande till komplexbildar- tillsättningen. Det har därvid visat sig vara helt förkastligt att göra pH-justeringen före komplexbildartillsättningen. Det överlägset bästa resultatet erhålles då komplexbildaren och alkalitillsatsen görs samtidigt. Goda resultat erhålles även då satsningen av alkalitillsats göres efter komplexbildar- tillsättningen. Mest föredraget är att den samtidiga till- sättningen göres i en mixer.

Det har kunnat konstateras att fullgod ljushet, d v s uppnåen- de av 85-90% ISO kan erhållas då massan förblekes i ett surt (pH har justerats till området 2-6, helst cirka 3) steg, med 501 253 ozon, varefter massan direkt behandlas med komplexbildare och pH-justeras (alkalitillsats), utan föregående tvätt. pH- justeringen kan utföras före, samtidigt som eller efter till- sats av komplexbildaren. Massan tvättas därefter i minst ett, eventuellt flera, steg så att en mycket god tvättverkningsgrad (minst 80%, helst 90%, och ännu hellre över 95%) uppnås. Genom detta förfarande uppnås en väsentligt förbättrad reduktion av för den efterföljande peroxidblekningen skadliga ämnen som till exempel främst mangan. Efter tvätten justeras pH på 'massan till den nivå som är gynnsammast för den efterföljande peroxidblekningen. pH ligger då i intervallet 8-13, oftast 10- 12. Massan kan i samband med ovan nämnda behandling också behandlas med alkalisk jordartsmetall som till exempel Mg eller Ca (salter av dess). Direkt efter denna behandling tillsättes peroxiden. Efter peroxidbehandlingen tvättas maSSan.

Sättet enligt uppfinningen medför en väsentligt förbättrad effekt av peroxidsteget jämfört med tidigare kända metoder (Lignox, QPZ, QPZP etc).

EXEMPEL l Försök har utförts på syrgasdelignifierad sulfatmassa av barrved som tvättats. Massan hade ett kappatal på 15,7 och en viskositet av 990 dm3/kg. Massan innehöll 48 g/BDMT Mn. Massa behandlades dels enligt tidigare känt förfarande med komplex- bildare före ozonsteget, dels enligt uppfinningen med tillsats av komplexbildare direkt efter det sura ozonsteget. Därefter peroxidblektes massan på motsvarande sätt i båda fallen. Med Q avses komplexbildarbehandling. Metod 1 beskriver ett känt förfarande, metod 2 beskriver förfarande enligt uppfinningen. 501 253 FöRsöK Ursprungsmassa Metod 1 Metod 2 Kappatal 15.7 15.7 Viskositet, dm3/kg 990 990 Tvättförlust kgCOD/-BDMT 5 5 Mg g/BDMT 356 356 Mn g/BDMT 48 48 Steg 1 Förbehandling Konsistens % 10 10 Temp°c 50 50 Tid min 60 60 pH 5.8 4.5 Sats EDTA kg/BDMT 2 0 Ozonering Konsistens % 10 10 pH Sats HZSO4 kg/BDMT Sats 03 kg/BDMT Temp°C Efterbehandling Konsistens % 10 10 Temp °c 50 50 Tid min 25 25 Sats NaOH kg/BDMT 15 7 Sats EDTA kg/BDMT 0 2 Massa efter steg 1 Kappatal viskositet dm3/kg Mg g/BDMT Mn g/BDMT Steg 2 Peroxidbehandling Konsistens Temp OC Sats MgS04 kg/BDMT Tid min sats Hzoz kg/BDMT Slut-pH Massa efter steq 2 Kappatal Ljushet % ISO viskositet EXEMPEL 2 8.2 813 152 24 10 85 240 35 10.9 71 695 501 253 8.2 802 101 10 85 240 35 10.7 2.7 85 703 Syrgasblekt barrmassa surgjordes till pH 3. Därefter delades den upp i tre delmängder. Till delmängd ett tillsattes EDTA först och NaOH efter 10 minuter. I delmängd två tillsattes båda kemikalierna samtidigt och i delmängd tre NaOH först och EDTA efter 10 minuter. Efter behandlingen tvättades massorna.

MasSakOflsistênsen Var Ca 10%. 501 253 Resultat Halter (ppm) Mg Mn Cu Fe Ursprungsmassa 290 47 1.4 21 Alt.l (Q NaOH) 178 3.2 0.81 15 Alt.2 (Q + NaOH) 104 0.69 0.49 11 Alt.3 (NaOH Q) 214 22 1.1 16 Resultaten visar att man med hjälp av uppfinningen kan uppnå väsentligt förbättrade resultat i den beskrivna klorfria blekningen. Den genom uppfinningen väsentligt lägre halten Mn in till P-behandlingen ger en drastiskt förbättrad ljushet såväl som viskositet.

Fackmannen inser att det beskrivna förfarandet vid peroxid~ blekningen kan utföras på en rad skilda sätt och under skilda betingelser och att detta enbart utgör ett exempel. (Tid, temp, sats HZOZ, pH, massakons., etc kan varieras.) Det inses också att 02 kan användas i samband med peroxidbehandlingen.

Claims (8)

501 253 Patentkrav

1. Sätt att behandla kemisk pappersmassa , varvid massan först pH justeras till ett pH mellan 1-6 och därefter be- handlas med ozon och en komplexbildare i avsikt att reduce- ra kappatalet, varefter massan tvättas och direkt därefter blekes med peroxid, kännetecknat av att komplexbildaren tillsättes efter ozone- ringen utan mellanliggande tvätt, samt att massan pH- justeras genom alkalitillsättning tillsammans med eller efter komplexbildartillsättningen men före tvätten till ett pH överstigande 3.

2. Sätt att behandla kemisk pappersmassa enligt patentkrav 1 kännetecknat av att massan pH-justeras till ett pH över- stigande 4 och mer föredraget till ett pH mellan 4-6.

3. Sätt att behandla kemisk pappersmassa enligt patentkrav 1 kännetecknat av att reduktionen av kappatalet i ozon- steget överstiger 20%, företrädesvis 30% och mer föredraget 40%.

4. Sätt att behandla kemisk pappersmassa enligt patentkrav 1 kännetecknat av att satsningen peroxid överstiger 5 kg/BDMT, företrädesvis 8 kg/BDMT.

5. Sätt att behandla kemisk pappersmassa enligt patentkrav 1 kännetecknat av att temperaturen i samband med ozone- ringen är mellan 20-70 C, företrädesvis 30-50 C.

6. Sätt att behandla kemisk pappersmassa enligt patentkrav 1 kännetecknat av att massans koncentration är mellan 5-25 %, företrädesvis 7-20%.

7. Sätt att behandla kemisk pappersmassa enligt patentkrav 1 kännetecknat av att ozoneringen sker vid pH 1-6, före- 501 253 M trädesvis pH 2-4 och mer föredraget vid pH ca 3.

8. Sätt att behandla kemisk pappersmassa enligt patentkrav 1 kännetecknat av att manganhalten i massan in till perox- idsteget understiger Sg/BDMT massa, företrädesvis lg/BDMT massa och mer föredraget O,5g/BDMT.