FI71366C - Kontinuerligt foerfarande foer framstaellning av papper - Google Patents

Description

1 71366 1 Jatkuva paperin valmistusmenetelmä

Kontinuerligt förfarande för framställning av papper 5

Keksinnön kohteena on paperinvalmistusmenetelmä, jossa nollavettä kierrä-10 tetään uudelleen ja joka käsittää seuraavat vaiheet: muodostetaan ensimmäinen kuitudispersio viskositeettia muuttavaa ainetta sisältävään disper-gointivälialneeseen, pienennetään dispersion kuitupitoisuutta, muodostetaan kuituraina paperinvalmistusverkolle dispersiosta, jonka kuitupitoisuus on pienennetty, samalla kun verkon läpi menevä dispergointiväliaine erote-15 taan ja kootaan talteen nollavetenä, kierrätetään nollavettä jatkuvasti uudelleen käytettäväksi seuraavan kuitudispersion muodostamisessa tarvitsematta lisätä enää huomattavia määriä viskositeettia muuttavaa ainetta, jolloin viskositeettia muuttavan aineen väkevyys säilytetään olennaisesti vakiona koko jatkuvan uudelleenkierrätyksen aikana.

20 Märässä paperinvalmistusmenetelmäseä on hyvin tunnettua, että työskentelyolosuhteet ja niiden tunnusomaiset piirteet vesikuitudispersion muodostamisessa poikkeavat oleellisesti kuituraina-aineen muodostamiseen tarvittavista optimaalisista olosuhteista. Esimerkiksi suurta kuitupitoisuutta 25 pidetään edullisena järjestelmän rinta-alueella tai kuitujen dispersoin-tialueella, kun taas yleensä halutaan saada hyvin laimea kuitudispersio paperikoneen perälaatikkoon tai rainanmuodostamisalueelle. Samoin pleni-viskositeettinen dispersoiva aine rainanmuodostusalueella tavallisesti edistää nopeata valumista, kun taas suuriviskositeettinen aine tarvitaan 30 takkuuntumisen estämiseksi ja hyvän kuitumassadlspersion saamiseksi ennen sen johtamista paperikoneen perälaatikkoon. Tämän johdosta pidetään yleensä edullisena järjestää kuitupitoisuus ja viskositeetti suureksi kuituja aluksi dlspersoltaessa ja kuitupitoisuus ja viskositeetti pieneksi paperikoneen perälaatikossa ja rainanmuodostusalueelJa.

Kuten US-patentissa 3,093,534 on esitetty, kuituaine tai -dispersio tehdään mahdollisimman suuren viskositeetin omaavaksi käyttämällä lisäainet- 35 _ .. Il 71366 2 1 ta, kuten poliaksyylihappoa kuitupitoisuuden ollessa 6 painoprosenttiin asti. Kuituaine laimennetaan sitten vedellä siten, että perälaatikkoon saadaan kuitupitoisuus noin 0,1-1,0 prosenttia kuituja ennen sen johtamista rainanmuodostusverkolle. Laimentaminen, joka pienentää kuitupitoisuutta 5 pienentää oleellisesti myöskin viskositeetin aikaansaavan aineen väkevyyttä siten, ettei aineen vesiliuosta voida käyttää uudelleen kuitujen dis-persoimlstarkoituksiin lisäämättä oleellisia määriä ainetta. Näin uudel-leenkierrätysjärjestelmään liittyvästä taloudellisesta edusta menee paljon hukkaan.

10

Paperinvalmistusjärjestelmän nollaveden jatkuvan uudelleenkierrätysjärjestelmän aikaansaamisen edullisuus on ollut kauan tunnettu, ja yksi tällainen yritys on esitetty US-patentissa 3,245,871. Tämä patentti osoittaa, että aikaisemmat aineet olivat kuiduista riippumattomia ja ehdottaa käy-15 tettäväksi riippuvaa vesiliukoista hydroksietyyliselluloosaa ja suurimole-kyylipainoisia glykoosin johdannaisia aikaisempien viskositeetin aikaansaavien aineiden sijasta. Kuitenkin myöskin tällaisessa järjestelmässä vaaditaan, että kuitudispersio laimennetaan tuoreella vedellä perälaatl-kossa tarvittavan kuitupitoisuuden saamiseksi, ja viskositeetin aikaansaa-20 van aineen lisämääriä on lisättävä laimennuksen kompensoimiseksi.

Tämän johdosta tämän keksinnön kohteena on aikaansaada uusi ja entistä parempi jatkuvan uudelleenkierrättämlsen sisältävä paperinvalmistusjärjestelmä, joka hyvin sopii suureen viskositeettiin ja suureen kuitupitoisuu-25 teen järjestelmän kuitujen dlspersolmisalueella ja pieneen viskositeettiin ja pieneen kuitupitoisuuteen rainanmuodostusalueella tarpeetta muuttaa viskositeetin aikaansaavan aineen väkevyyttä koko uudelleenkierrätyksen aikana.

30 Tämän keksinnön toisena kohteena on aikaansaada esitettyä tyyppiä oleva uudelleenkierrättävä paperinvalmistusmenetelmä, jossa käytetään viskositeetin aikaansaavia aineita, jotka vastaavat helposti säädettäviin kemiallisiin ja fysikaalisiin muutoksiin kuidut dispersoivan aineen viskositeetin muuttamiseksi. Tähän kohteeseen sisältyy aineiden järjestäminen käyt-35 töön, jotka pystyvät muuttamaan aineen viskositeettia aineen pHrssa tapahtuvien muutosten mukaan.

3 71366 1 Vielä eräänä tämän keksinnön kohteena on aikaansaada oleellisesti suljettua uudelleenkierrätystä käyttävä paperinvalmistusjärjestelmä tai -menetelmä, jolla on viskositeetin aikaansaavan aineen säilymiseen sen toistuvien uudelleenkierrätysten aikana liittyvät taloudelliset edut.

5 Tähän kohteeseen sisältyy viskositeetin aikaansaavien aineiden järjestäminen, jotka toistuvalla ja uudelleenkierrätykseen sopivalla tavalla tuntevat pH:ssa tapahtuvat muutokset aineen, johon ne ovat dispersoldut, viskositeetin säätämiseksi ja tarkistamiseksi ja optimaalisten toimintaolosuhteiden saamiseksi järjestelmän eri kohdissa.

10 Tämän keksinnön lisäkohteena on aikaansaada esitettyä tyyppiä oleva menetelmä, jossa käytetään polymeerien ja kumien vesiliuoksia, jotka pystyvät muuttamaan vesipitoisen dispersolvan aineen vlskosltettia näiden liuosten pH:ssa tapahtuvien käänteisten muutosten mukaan.

15 Tämän keksinnön muut kohteet ovat osaksi ilmeisiä ja osaksi esitetään yksityiskohtaisemmin alempana.

Nämä ja muut kohteet saavutetaan paperinvalmistusmenetelmällä, jolle on 20 pääasiallisesti tunnusomaista se, että että kultudispersiota käsitellään ennen kuituralnan muodostamista dlspergolntlväliaineen viskositeetin alentamiseksi ja että ainakin osaa talteenotetusta nollavedestä käsitellään sen viskositeetin nostamiseksi ennen kuin eitä käytetään kultudlspersion muodostamiseen.

25

Keksintö tulee paremmin ymmärretyksi seuraavasta yksityiskohtaisesta useiden vaiheiden selityksestä, jossa yhden tai useamman vaiheen suhde kalkkiin muihin vaiheisiin sekä piirteet ja ominaisuudet esitetään esimerkein.

30 Piirustuksessa kuvio 1 esittää tyypillisen märän paperlnvalmistusjärjestelmän kulkukaaviota ja 35 kuvio 2 esittää kaavlolllseeti tämän keksinnön mukaisen suljetun uudel-leenkierrätysjärjestelmän kulkua.

71366 k Ί Kuten kuviossa 1 on esitetty on paperinvalmistusmenetelmän märässä päässä ainakin kolme järjestelmän aluetta: (1) kultujen dlspersointialue, jossa kuidut tasaisesti dlspersoidaan juoksevaan aineeseen kuten veteen tai sen tapaiseen vaaditun kuitumassan, -dispersion tai -aineen muodostamlsek-5 si, (2) massan säätöalue, kuten paperikoneen perälaatlkko, jossa kuitupitoisuus tarkistetaan ennen kulturainan muodostamista optimaalisten rainan-muodostusolosuhtelden saamiseksi dispersioon ja (3) arkin tai rainan muodostamisalue IA, jossa kuidut erotetaan dispersolvasta aineesta kuiturai-naksi tai -matoksi tavallisesti laskemalla kuidut viiraverkolle, kuten 10 Fourdrinier-viiralle.

Tämän keksinnön mukaan suljettu uudelleenkierrätysjärjestelmä ihanteellisesti aikaansaa mekanismin, jolla el ainoastaan kuituja voida viedä järjestelmän toiseen päähän ja poistaa ne järjestelmän vastakkaisesta päästä 15 kutomattoman kuituaineen jatkuvana kerroksena tai rainana, vaan myöskin jolla dispersoiva aine jatkuvasti käytetään uudelleen järjestelmässä sen pääaineosia oleellisesti täydentämättä. Ihanteellisessa tapauksessa järjestelmän kaikki aineosat kuituja lukuunottamatta kierrätetään uudelleen järjestelmään lisäten vähän tai el mitään järjestelmään pieniä tarkistuksia 20 ja säätöjä lukuunottamatta. Tällainen järjestelmä on esitetty piirustuksen kuviossa 2, jossa kuidut osoitettuna viitenumerolla 20 aluksi dispersoi-daan suuriviskositeettiseen dlspersolntiaineeseen 22 suuren kuitupitoisuuden omaavan kuitudisperslon 24 saamiseksi. Kuten on edullista, suurimmat taloudelliset edut saavutetaan optimaalisilla dispersointiolosuhteil-25 la, joissa kuitupitoisuus on mahdollisimman suuri käytettyihin kuituihin nähden. Saatu kuituaine 24 syötetään paperikoneen säätökohtaan 12, jossa se laimennetaan kuitupitoisuuden pienentämiseksi, kuten kohdalla 26 on osoitettu, ja käsitellään dlspersolvan aineen viskositeetin säätämiseksi ja tavallisesti pienentämiseksi. Laimea pieniviskoslteettlnen kuituaine 30 28 syötetään sitten paperikoneen rainanmuodostatnisviiralle, jossa kuitu- raina-alne muodostuu ja erottuu dispersolvasta aineesta, jota yleisesti nimitetään "nollavedeksi". Muodostus- ja erottamiskäsittelyllä 30 saadaan kuituraina, joka sitten poistetaan muodostamlsvllralta, kuten viitenumerolla 32 on osoitettu, ja viedään kuivaajiin tai käsittelyosastolhin 35 lopputuotteelta vaadittujen ominaisuuksien mukaan. Erotettu nollavesl 34 otetaan talteen uudelleen järjestelmään kierrättämistä varten. Tämän keksinnön mukaan talteenotettua nollavettä käytetään kahteen tarkoituk- n 5 71 366 1 seen, toisin sanoen siitä saadaan laimennusaine eäätökohtaa 12 varten ja siitä saadaan myöskin dispersoiva aine 22 kultudispersion tai -aineen 10 muodostamista varten, kaikki suljetun järjestelmän puitteissa, täydennys-tarpeetta.

5

Kuten on edullista, talteenotettu nollavesi on pienivlskositeettlsta paperikoneen viiralle tapahtuvan rainanmuodostukeen vaatimalla tavalla, ja on sen tähden säädettävä kuitujen dlspersoimiseen tarvittavaan suurivisko-siteettiseen tilaan. Tämän keksinnön mukaan tarkistettu viskositeettitila 10 saadaan ensisijaisesti nollaveden pH:ta muuttamalla, kun se syötetään kuituaineen muodostuskohtaan 10. Nollaveden uudelleenkierrättäminen ja sen viskositeetin tarkka säätäminen pH:n säädöllä 36 suoritetaan tarvitsematta lisätä viskositeetin aikaansaavaa ainetta, koska aine on alunperin valittu aineeksi, joka pysyy nollavedessä ja jolla on järjestelmän vaati-15 ma palautuva tai jaksollinen viskositeetti kemiallisen tai fysikaalisen omainaisuuden yksinkertaisen säädön, kuten ainetta sisältävän liuoksen pH:n säädön avulla.

Kuten on edullista, tässä järjestelmässä on mahdollista käyttää laajaa 20 kuituvalikoimaa syntyvää kulturalna-ainetta muodostettaessa. Niinpä kuidut voivat olla luonnonkuituja tai tekokuituja tai niiden yhdistelmiä. Esimerkiksi valkaistuja tai valkaisemattomia luonnonkuituja, manillahamppu tai juuttikuituja voidaan käyttää. Synteettisiä ja tekokuituja kuten rayon-, nylon-, polyesteri-, vinyylikopolymeerikuituja tai sen tapaisia voidaan 25 myöskin käyttää hyvin tuloksin. Suuri viskositeetti rinta- tai kuitujen dlspersointlkohdassa 10 mahdollistaa useiden niitä paperinvalmistukseen tavallisesti sopivan pituisina pidettyjä puukultuja pitempien kuitujen ja niiden seosten käytön. Niihin sisältyy tekstiilikuitujen, kuten tekstii-litapulikuitujen seokset joko yksinään tai yhdessä oleellisesti lyhyempien 30 tavallisten paperinvalmistuksessa käytettävien kultujen kanssa. Suurlvlsko-eiteettinen dispersoiva aine estää kultukokkarelden muodostumisen kuitu-dispersioon ja vähentää tällaisten kuitujen pyrkimystä kietoutua toisiinsa.

Kuten on edullista, kuidut yleensä saatetaan tavallisiin tai paperinval-35 mlstuksen standardikäsittelyihin ennen suurivlskoslteettlseen lähtökultu-aineeeeen viemistä. Esimerkiksi paperinvalmistuksen standardlkäslttelyjä, kuten luonnonkuitujen kemiallista keittämistä ja puhdistamista voidaan 6 71 366 1 tarvita kuitujen kunnostamiseksi oikein niiden järjestelmässä käyttämistä tai määrätyn lopputuloksen saavuttamista varten. Käytetystä tekniikasta riippumatta on yleensä edullista, että hyvä kuitujen erottuminen saadaan kuitujen dispersointikohdassa 10, ja tätä tarkoitusta varten suuriviskosi-5 teettista dispersioainetta pidetään yleensä edullisena. Lisäksi kuituväke-vyys tai -pitoisuus on yleensä suuri epätavallisen suurien varastoastloiden tai rintalaatikoiden käyttämisen välttämiseksi ennen aineen käyttämistä paperikoneen rainanmuodostukseen.

10 Dispersolva aine 22 on yleensä viskositeetin aikaansaavan aineen vesiliuos, jota käytetään niin väkevänä, että se mahdollistaa ainee viskositeetin säädön sen pH:n yksinkertaisella muuttamisella. Kuitujen dispersointikohdassa 10 aineen 22 viskositeetti on edullisesti suurempi kuin noin 10 sent-tipoisia ja tavallisesti liuoksen viskositeetti on noin 50-100 sentti-15 poisia. Kuten on edullista, käytetty viskositeetti vaihtelee käytettyjen kuitujen tyypistä, väkevyydestä ja ominaisuuksista riippuen mutta voi käytännöllisiä tarkoituksia varten olla niinkin suuri kuin noin 900 sentti-poisia tai suurempi. Tämän keksinnön mukaisella järjestelmällä on se etu, että se mahdollistaa hyvin suuriviskoslteettlsen dispersoivan aineen käy-20 tön, koska järjestelmään sisältyy dispersion viskositeetin pienentäminen ennen rainan muodostamista. Näin äärimmäisen suuretkaan viskositeetit eivät luo tilannetta, joka vaikuttaa järjestelmän valumlsomlnalsuuksiln tai aiheuttaa haitallisen valmlstusnopeuden pienenemisen kaupallista kuitu-raina-ainetta valmistettaessa. Kuten on edullista, niin muutkin tavalliset 25 seikat voivat määrätä käytetyt viskositeetit niin, että paperikoneen optimaalinen käynti saadaan.

Viskositeetin aikaansaava aine voi olla luonnonaineita tai synteettisiä aineita tai niiden seoksia. Esimerkiksi aineina voi olla luonnonkumit, 30 jotka ovat pH-herkkiä ja jotka määrätyissä väkevyyksissä pystyvät palauttamaan viskoeiteettinsa kumin vesiliuoksen pH:n muutoksen mukaan. Yksi tällainen aine on kvittenin siemen kumi, jonka viskositeetti voi vaihdella 0,5 painoprosentin väkevyydessä olevasta noin 1300 cps arvosta 0,05 prosentin väkevyydessä olevaan viskositeettiin 15 cps ja jolla on jaksolli-35 nen pH:n mukana muuttuva viskositeetti. Esimerkiksi 0,1 prosenttisen vesi-liuoksen viskositeettia voidaan säätää pH arvossa 3,5 olevasta arvosta 125 cps viskositeettiin 25 cps, joka on pH arvossa 3,7. Lisäksi kumit voi-

II

7 71366 1 vat olla sellaista tyyppiä, joilla on haluttu jaksollinen ominaisuus ainoastaan muihin aineisiin yhdistettynä. Esimerkkinä näistä ovat kumit, jotka yhtyvät booraksin kanssa ja vaikuttavat rakenteellisina geeleinä (tahmeina kolloidaalisina liuoksina) boraattl-ionln ja hydratun kutniraken-5 teen välisen poikittalssidoksen johdosta. Esimerkkejä näistä ovat locut-pavun kumin ja guar-kumln johdannaiset. Näiden aineiden yllättävä piirre on niiden jaksottomuus yksinään käytettyinä. Esimerkiksi 0,2 prosenttisella locut-pavun kumin liuoksella on muuttumaton noin 12-15 cps viskositeetti pH alueella 3-10, mutta yhdistettynä kumin painosta 25 prosenttiin 10 booraksia sillä on jaksollinen viskositeetti noin 1200 cps pH:ssa 9,0 ja 15 cps pH:ssa 6,0 välillä. Samoin guar-kumin johdannaisen 0,2 prosenttisella liuoksella (General Wills Corn myymä Gendriv 162) on vakio viskositeetti 20 cps pH alueella 4,2-10,0, mutta kun 25 prosenttia booraksia on lisätty, niin sillä on viskositeetti 2200 cps pH:ssa 8 ja viskositeetti 15 20 pH:ssa 5.

Viskositeetin aikaansaavien luonnonaineiden lisäksi tämän keksinnön mukaan on mahdollista käyttää synteettistä ainetta, kuten suurlmolekyylipalnoisia hartseja, pH herkkiä pintapesuainelta ja sen tapaisia dlspersolvan aineen 20 viskositeetin tarkistukseen. Kuten on edullista, synteettisen aineen on oltava edullisesti vesiliukoista ja luonnonkumien yhteydessä edellä mainitun jaksollisuuden omaavaa. Tämän tyyppisiä edullisia aineita ovat poll-akryyliamidipolymeerit, jolta voidaan käyttää laimeissa vesiliuoksissa pieninä väkevyyksinä tämän keksinnön mukaisen järjestelmän mukaisesti 25 tarvittavan pH herkän viskositeetin aikaansaamiseen. Edullisia käytettäviä poliakryyllamidlhartseja ovat Dow Chemical Company'n tavaramerkillä Separan AP-30 ja American Cynamld Company'n tavaramerkillä Cytane 5 myymät aineet. Taulukko I esittää pH:n vaikutusta eri väkevyyksissä olevien tyypillisten Separan-lluosten viskositeettiin.

30 35 e 71366

1 TAULUKKO I

0,2 % 0,1 % 0,05 % 0,025 % pH Viskosi- pH Viskosi- pH Viskosi- pH Viskosi- 5 teetti teetti teetti teetti (cps) (cps) (cps) (cps) 9.4 90 9,2 35 8,7 20 8,5 10 10 3,2 10 3,0 7 3,0 5 3,0 2 8,7 60 8,9 25 9,0 15 9,0 10 3.4 10 3,1 8 3,4 5 3,2 2 9.0 65 9,7 25 8,7 15 9,2 10 3.0 8 3,0 8 3,3 4 3,3 3 15_______________________________

Kuten havaitaan, tällä aineella valmistetun alkuliuoksen viskositeetti on hiukan suurempi kuin jaksollinen osoittaen siten pH muutosten aikaansaamiseen käytetyn haponk ja emäksen pientä vaikutusta. Kuitenkin laimene-20 minen on minimaalista, sillä ainoastaan 6-7 cin 3 prosenttista suolahappoa 3 on lisättävä 500 cm :iin 0,05 prosenttista liuosta pH:n säätämiseksi arvos- 3 ta noin 8 arvoon noin 3,5, kun taas noin 6 cm 3 prosenttista natriumhyd-roksidiliuosta tarvittiin palauttamaan pH takaisin arvoon noin 8. Lisäksi muitakin aineita, kuten pintapeeualnelta, jotka aikaansaavat tarkistetun 25 viskositeetin vesiliuoksissa, voidaan käyttää mikäli ne ovat paperinvalmis-tusmenetelmään sopivia, toisin sanoen ovat pysyviä järjestelmän leikkaus-voimiin nähden ja niillä on vaadittu jaksollisuus. Kuten on edullista, aineen väkevyyys liuoksessa voi vaihdella käytetystä aineesta riippuen. Lisäksi eri aineiden jaksollisuusominaisuudet voivat vaihdella eri väke-30 vyyksillä siten, että optimaaliset olosuhteet voidaan saada kunkin aineen eri määrillä.

Kuitupitoisuus lähtSkuitudispersiossa on verraten suuri, esim. suuruusluokkaa noin 1-7 prosenttia. Toisin sanoen kuitususpenslo sisältää aina-35 kin noin 0,45 kg kuituja kutakin suuriviskositeettisen dispersointiaineen 6,8-45,4 kg kohti. Joissakin tapauksissa pitoisuus voi olla niinkin suuri kuin 8 tai 9 prosenttia, mutta edullinen alue on noin 0,5-5 painoprosentin n 9 71366 9 välillä. Kuidut tässä suuren kuitupitoisuuden omaavassa dispersiossa ovat hyvin erillään ja liuoksen suuren viskositeetin johdosta toisiinsa kie-toutumattomla tai eotkeutumattomia.

5 Kuten edellä on mainittu suurlpltolsuukslnen dispersio laimennetaan edullisesti järjestelmästä talteenotetun nollaveden osalla halutun pienen pitoisuuden saamiseksi viskositeetin aikaansaavan aineen väkevyyttä muuttamatta. Tämä laimentaminen voi tapahtua lalmennusvalheiden sarjalla tai yhdessä vaiheessa aineen kulkiessa varastosäiliöstä paperikoneen muodostusvllraa 10 kohti. Laimennus on tyypillisesti kymmenkertainen tai suurempi siten, että kuitupitoisuus laimennuksen jälkeen on alle 1 prosenttia. Näin pleni-pitoisuuksinen dispersio voi mennä tavalliseen paperinvalmlspltoieuuteen 0,1-0,5 prosenttia tai alle sen. Hyvin laimeita suspensiolta käytettäessä pitoisuus laimennuksen jälkeen voi olla niinkin pieni, kuin noin 0,001 15 prosenttia, vaikka suuruusluokkaa 0,02-0,05 prosenttia olevia pitoisuuksia tavallisesti käytetään.

Tämän keksinnön mukaan lähtökultudispersiota el ainoastaan laimenneta pienen kuitupitoisuuden saamiseksi, vaan sitä myöskin käsitellään saman-20 aikaisesti tai laimentamisen jälkeen mutta joka tapauksessa ennen rainan muodostamista sillä tavalla, että kultudispersion viskositeetti pienenee viskositeetin aikaansaavan aineen väkevyyden muuttumatta. Tämän keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaan tämä saavutetaan pH:n säädöllä, kuten viitenumerolla 38 on osoitettu. Osittainen pH:n säätö suoritetaan tietysti 25 kuituainetta järjestelmässä aikaisemmin talteenotetulla nollavedellä laimennettaessa. Kuitenkin pääasiallinen pH:n säätö suoritetaan joko suoraan lisäämällä happoa tai emästä kuitudispersioon, kuten ehyellä viivalla AO on osoitettu tai edullsimmln säätämällä nollaveden pH:ta juuri ennen laimennusta tai laimennuksen aikana, joka pienentää kuitupitoisuuden, kuten ®0 katkoviivalla 42 on osoitettu. Kultudispersion pH:n suurenemisen tai pienenemisen määrää käytetty viskositeetin aikaansaava aine ja säätö voi ulottua niinkin monen kuin 6 tai 8 pH yksikön välille tai niinkin pienelle kuin 0,1-0,3 pH yksikön välille. Vaikka suuri muutos pH:ssa voi olla haluttu oikean ja tarkan pH:n säädön saamiseksi, ja vaikka pieni pH:n muutos

QC

00 voi olla haluttu taloudelliselta ja väkevyyden säädön kannalta, niin yleensä pidetään edullisena, että viskositeetin muutos saadaan keskinkertaisella pH:n muutoksella. Tässä yhteydessä viskositeetin aikaansaava aine on mer- ίο 713 6 6 1 kittävämpi ja pH:n muutos kutakin ainetta varten ratkaisee. Saatu viskositeetti voi olla niinkin pieni kuin 1,5 cps tai niinkin suuri kuin 50 cps, mutta on tavallisesti pienempi kuin puolet suuresta viskositeetista alueen 10 cps - 30 cps antaessa hyviä tuloksia.

5

Kuten on edullista sekä viskositeetin että kuitupitoisuuden säätö saadaan viskositeetin aikaansaavan aineen väkevyyttä muuttamatta. Näin tämä väkevyys voi jäädä pysyväksi järjestelmän koko toistuvan jakson ajaksi ja poistaa siten aineen lisämäärien järjestelmään panemisen tarpeen. Tietysti 10 havaitaan, että pieniä käyttöhäviöitä syntyy ja että hapon ja emäksen lisäykset aiheuttavat pieniä väkevyyden vaihteluja, siten että joitakin ainelisäyksiä tarvitaan näiden vaihtelujen kompensoimiseksi.

Saatu pieniviskositeettinen ja pienipitoisuuksinen kuitudispersio 28 johde-15 taan sitten paperikoneen rainanmuodostuskohtaan 30, kuten Fourdrinier-vii-ralle, jossa kuituraina-aine muodostuu ja dispersoiva aine erotetaan kuiduista tavalliseen tapaan ja otetaan talteen järjestelmään uudelleenkier-rättämistä varten. Kuten on mainittu, talteenotettua nollavettä, jolla on sama viskositeetin aikaansaavan aineen väkevyys kuin kuitudlspersiolla, 20 voidaan sitten käyttää kahdella tavalla järjestelmässä. Kuten viivalla 44 on osoitettu, sitä voidaan käyttää lähtökultudispersion 24 kuitupitoisuuden ja viskositeetin pienentämiseen. Kuitenkin on oleellinen jäljellä oleva määrä voidaan saattaa pH:n lisäsäätöön, kuten viitenumerolla 36 on osoitettu viskositeetin suurentamiseksi jälleen halutun suureksi lahtökui-25 tudisperslon 24 muodostamiseen käyttämistä varten. Tästä on seurauksena järjestelmän suljetun jakson täydelliseksi tuleminen siten, että järjestelmän yhteen päähän 20 lisätyt kuidut poistetaan kuituralna-alneena vastakkaisesta pääsä nollaveden tullessa kokonaan uudelleenklerrätetyksi järjestelmässä. Mikä tärkeintä, tämä saavutetaan ylläpitämällä optimaaliset 30 kuitujen dispersointiolosuhteet kuitujen dlspersointikohdassa 10 ja optimaaliset ralnanmuodostusolosuhteet ralnanmuodostus- ja nollavedenerotuskoh-dassa 14.

Jotta tämä keksintö tulisi helpommin ymmärretyksi sitä selitetään edelleen 35 seuraavien esimerkkien yhteydessä, jotka on esitetty vain selventävinä eivätkä mitenkään keksinnön käyttöä rajoittavina.

1 ESIMERKKI 1 li 713 6 6 Tämä esimerkki selventää tämän keksinnön mukaista jatkuvaa uudelleenkier-rättävää paperinvalmistusjärjestelmää.

5 Lähtökuitulieju valmistettiin lisäämällä 5 grammaa leikattua rayonköyttä 500 ml:aan poliakryyliamidin (Separan AP-30) 0,057 prosenttista vesiliuosta, jonka pH oli 7,2 ja viskositeetti 40 cps. Rayonkuitujen pituus oli 1,27 cm ja denleri 1,5 dpf. Saatu 1 prosenttinen kuitususpensio sekoitet-10 tiin käyttäen penkkisekoitinta toisiinsa kietoutumattomia kuituja sisältämättömän hyvin dispersoltuneen liejun valmistamiseksi.

Tästä liejusta tehtiin 10 arkkia käyttäen 15,2 cm läpimittaiseen Fourdri-nier-viiraan sovitettua Buchner-suppiloa rainanmuodostusvälineenä. Tämä 15 suoritettiin panemalla 50 ml määrä 1 prosenttista kuituliejua sekoitusas-tiaan 950 ml kanssa Separan vesiliuosta, jolla oli sama viskositeetti ja pH kuin liejulla, siten pienentäen kuitupitoisuus 0,05 prosenttiin. Pienen pitoisuuden omaava kuitudisperslo sekoitettiin huolellisesti kaatamalla lasista toiseen noin 10 kertaa. Tämän sekoittamisen aikana 1,2 ml 10 pro-20 senttistä rikkihappoa lisättiin dispersioon, jolloin pH pieneni arvoon 4,5 ja viskositeetti arvoon 9,5 cps. Lieju kaadettiin Buchner-suppiloon, jossa ralna muodostettiin valumisajan käyttäen omalla painollaan virtaamista ollessa 19,6 sekuntia. Nollavesl otettiin talteen.

25 Toinen 50 ml erä 1 prosenttista kuituliejua sekoitettiin 950 ml kanssa edellisestä arklntekovalheesta saatua nollavettä. Saadun pitoisuudeltaan 0,05 prosenttisen dispersion pH oli 4,7 ja viskositeetti 9,3. Yksi arkki tehtiin Buchner-suppilossa valumisajan pianovoimalla virtaamisessa ollessa 18,7 sekuntia.

30

Yhdeksän muuta arkkia valmistettiin samalla tavalla käyttäen toistuvasti uudelleen edellisestä arkista saatu nollavesl 1 prosenttisen kuitullejun 50 ml määrän laimentamiseen. Joitakin pisaroita 10 prosenttista rikkihappoa lisättiin laimeaan dispersioon neljättä, kuudettä ja kahdeksatta arkkia 35 tehtäessä pH:n säätötarklstusta varten. Kunkin kymmenen arkin neliömetri-paino dispersion pH ja viskositeetti ja valumisaika on esitetty seuraa-vassa taulukossa:

1 TAULUKKO II

12 71 3 6 6

Arkki Neliömetri- Liejun Dispersoivan Valumis- no paino pH aineen aika 2 5 g/m viskositeetti sek.

cps 1 32,2 4,5 9,5 18,6 10 2 31,0 4,7 9,3 18,7 3 32,2 4,8 11,5 18,8 4 33,4 4,7 9,2 18,0 5 32,2 4,9 11,5 17,1 6 30,5 4,8 10,0 18,6 15 7 32,7 5,0 11,5 19,1 8 26,8 4,8 9,5 18,3 9 25,6 4,9 10,8 17,4 10 29,3 5,0 11,0 17,4 20

Kymmenestä arkista saadun nollaveden pH oli 5,0 ja viskositeetti 11 cps. Viisisataa millllitraa kymmenennestä arkista saatua nollavettä käsiteltiin 0,25 ml:11a 10 prosenttista natriumhydroksidia, jolloin liuoksen pH oli 8,3 ja viskositeetti 27 cps. Tähän liuokseen lisättiin 5 grammaa leikat-25 tua rayon köyttä (pituus 1,27 cm, 1,5 dpf) ja lieju sekoitettiin käyttäen penkklsekoltlnta muodostaen siten 1 prosenttinen toinen kuitulieju.

50 ml määrä toista 1 prosenttista kultullejua sekoitettiin 950 ml kanssa kymmenennestä arkista saatua nollavettä, jolloin saatiin 0,05 prosentin 30 kuitupitoisuus. Laimean dispersion pH säädettiin arvoon 4,6 lisäämällä 0,2 ml 10 prosenttista rikkihappoa, jolloin viskositeetiksi saatiin 9,6. Yhdestoista arkki muodostettiin Buchner-suppilosea valumlsajan ollessa 15,2 sekuntia. Nollavesl otettiin talteen ja käytettiin lalmennusalneena valmistettaessa kahdettatoista arkkia uudesta 50 ml määrästä 1 prosenttie-35 ta kultullejua. Arkkien yksitoista ja kaksitoista neliömetripaino ja dispersion pH ja viskositeetti on esitetty alla:

II

i3 71 3 6 6 1 Arkki Neliömetri- Liejun Dispersoivan Valumis- 2 no g/m pH aineen aika viskositeetti sek.

5 n 33,4 4,6 9,6 15,2 12 33,4 4,7 9,5 16,1

Kaikki kaksitoista tällä jatkuvasti uudelleenkierrättävällä menetelmällä 10 valmistettua arkkia osoittivat tasaista kuitudispersiota, jossa ei ollut toisiinsa kietoutuneita kuituja, ja kaikki arkit olivat laadultaan hyvin käyttöön sopivia.

ESIMERKKI II

15 Tämä esimerkki esittää parannettua valumisaikaa, joka saadaan muodostelmalla kulturaina dispersiosta, jolla on paremminkin pieni kuin suuri viskositeetti.

20 Noin 908 grammaa 2,85 cm 1,5 dpf rayon kuituja, jotka oli etukäteen käsitelty dispersolvalla aineella, lisättiin 114 litraan poliaksyyllamidln veliliuosta (Separan AP-30), jonka viskositeetti oli 100 cps ja pH 9,7. Kuitudispersiota sekoitettiin noin 10 minuuttia niin, että 0,8 prosentin kuitupitoisuuden omaava dispersio oli toisiinsa kietoutuneita kuituja 25 sisältämätön ja siinä olevat kuidut olivat hyvin dispersoituneita.

Noin 220 ml tätä massalluosta laimennettiin 8580 ml :11a samanlaista kui-dutonta Separan-liuosta, jonka viskositeetti oli 100 cps ja pH 9,7. Saatu dispersio, jonka kuitupitoisuus oli 0,02 prosenttia kaadettiin astiasta 30 toiseen 20 kertaa massan täydellistä sekoittamista varten ja dispersio kaadettiin sitten arkkimuotin perälaatikkoon ja rainan muodostettiin siitä. Ralnanmuodostuksen valumisalka oli 23 sekuntia.

Toinen 220 ml erä 0,8 prosenttista kultumassadlspersiota laimennettiin 35 samoin 8580 mlrlla Separan-liuosta, jonka viskositeetti oli 100 cps ja pH 9,7. Tässä tapauksessa 0,02 prosentin kuitupitoisuuden omaava dispersio käsiteltiin 12 mlrlla 10 prosenttista rikkihappoa, jolloin dispersion 14 71 366 1 viskositeetti oli 12 cps Ja pH 4,0. Dispersio syötettiin sitten arkklmuotln perälaatikkoon ja raina muodostettiin. Kuitenkin tässä tapauksessa pienen viskositeetin omaava dispersion valumlsaika oli ainoastaan 9 sekuntia. Kummassakin tapauksessa saadut raina-alneet olivat laadultaan käyttöön 5 sopivia.

TARKISTUSESIMERKKI

Tämä esimerkki esittää huonoja tuloksia, jotka saatiin, kun suuria kuitu-10 pitoisuuksia dispersoitiin pienen viskositeetin omaavaan aineeseen.

Noin 114 litraa 100 cps Separan-liuosta, jonka pH oli 7,5, valmistettiin sopivassa säilössä esimerkissä II esitetyllä tavalla, ja pH ja viskositeetti säädettiin lisäämällä rikkihappoa, kunnes pH oli 4,2 ja viskositeetti 15 12 cps. Tähän vesipitoiseen aineeseen lisättiin 908 grammaa 2,85 cm 1,5 dpf rayon kuituja, jotka oli aikaisemmin käsitelty dispersoivalla aineella. Liejua, jonka kuitupitoisuus oli 0,8 prosenttia, sekoitettiin edellisen esimerkin mukaisella tavalla. Kuitenkin liejussa olevat kuidut kietoutuivat toisiinsa eivätkä dispersoltuneet hyvin.

20 220 ml määrä pienlvlskositeettista dispersiota laimennettiin 8580 ml:11a Separan-liuosta, jonka pH oli 4,2 ja viskositeetti 12 cps, jolloin kuitu-pitoisuudeksi saatiin 0,02 prosenttia. Lieju kaadettiin astiasta toiseen 20 kertaa ja siitä muodostettiin raina. Valumlsaika oli 9 sekuntia. Kuiten-25 kin ralnan laatu oli hyvin huono ja se oli käyttöön sopimaton toisiinsa kietoutuneiden kultujen muodostamien kokkareiden johdosta.

ESIMERKKI III

30 Tämä esimerkki esittää dispersoivan aineen viskositeetin suurentamista ja pienentämistä ennen kuitujen dlspersolmlsta siihen ja ralna-aineen muodoe tamlsta.

Noin 189 litraan Separan-liuosta valmistettiin, jonka pH oli 7,3. Liuos 35 käsiteltiin 15 ml:lla väkevää ammoniumhydroksidla pH:n suurentamiseksi arvoon 8,4, jolloin viskositeetiksi saatiin 103 cps. Suurlvlskositeettlnen liuos käsiteltiin sitten 365 ml:11a väkevää rikkihappoa pH:n pienentämisek- li 15 71366 1 si arvoon 4,2. Tällöin liuoksen viskositeetiksi saatiin 12 cps. Pienivisko-siteettinen liuos käsiteltiin sitten 60 ml:11a väkevää ammoniunhydroksidia, jolloin saatiin liuos, jonka pH oli 9,8 ja viskositeetti 60 cps. Tätä jaksollista liuosta käytettiin sitten seuraaviin käsittelyihin.

5

Noin 908 grammaa 2,85 cm 1,5 dpf rayonkuituja lisättiin 114 litraan edellä esitettyä jaksollista liuosta ja sekoitettiin 10 minuuttia 0,8 prosentin kuitupitoisuuden saamiseksi. Dispersiossa ei ollut mitään toisiinsa kietoutumisia, ja dispersion laatu näytti yhtä hyvältä kuin esimerkissä II 10 saadun dispersion.

Noin 220 ml määrä dispersiota laimennettiin 8580 ml:11a jaksollista liuosta dispersion saamiseksi, jonka kuitupitoisuus oli 0,02 prosenttia. Laimea dispersio kaadettiin astiasta toiseen 20 kertaa ja 18 ml 10 prosenttista 15 rikkihappoa lisättiin hitaasti dispersioon pienentämään pH arvoon 4,5 ja viskositeetti arvoon 11 cps. Massa kaadettiin sitten arkkimuotin perälaa-tikkoon ja raina muodostettiin. Aineen valumisalka oli 10 sekuntia ja saatu raina oli hyvin sopiva käytettäväksi.

20 ESIMERKKI IV

Tämä esimerkki esittää kultudlsperslon viskositeetin pienentämisen kuitu-pitoisuuden pienentämisen välivaiheessa.

25 Lähtökultuaine valmistettiin laboratorlolaitteessa lisäämällä 100 grammaa rayon kuituja, joiden pituus oli 2,85 cm ja denieri 1,5 dpf, 20 litraan vesipitoista dlspersoivaa ainetta, jonka viskositeetti oli 85 cps. Disper-soiva aine oli poliakryyliamidin 0,2 painoprosenttlsta liuosta (Separan AP-30). Saadun aineen kuitupitoisuus oli 0,5 prosenttia. Kuitujen huolel-30 lisen dlspersolvaan aineeseen dlspersolnnin jälkeen liuos laimennettiin 0,12 prosentin kuitupitoisuuteen käyttämällä 0,2 prosenttisen poliakryyli-amidiliuoksen lisämääriä. Liuoksen pH säädettiin suolahapolla arvoon noin 5,0, jolloin liuoksen viskositeetti oli 30 cps. Liuoksen tultua perusteellisesti sekoitetuksi kaatamalla se säiliöstä toiseen ainakin kymmenen 35 kertaa se laimennettiin 0,02 kuitupitoisuuteen käyttämällä 0,2 prosenttista poliaksyyliamidiliuosta, jonka pH oli 5 ja viskositeetti 30 cps. Arkki valmistettiin dispersiosta, jolloin saatiin tuote, jonka neliömetripaino 71366 16 1 oli noin 4,54 kg riisiä kohti.

Edellä esitetty menettely arkin valmistamiseksi toistettiin lukuunottamatta sitä, että suuren viskositeetin omaavan aineen alkulaimennus oli riittävä 5 antamaan kuitupitoisuuden 0,02 prosenttia, jonka jälkeen dispersio käsiteltiin suolahapolla pH:n pienentämiseksi arvoon 5 ja viskositeetin arvoon 30 cps. Arkki muodostettiin oleellisesti samoissa valumisolosuhteissa.

ESIMERKKI V

10 Tämä esimerkki esittää kvittenin-siemen-kumin käyttöä viskositeetin aikaansaavana aineena. Tällä kumilla on laaja viskositeettlalue ainoastaan vähäisellä pH:n muutoksella.

15 Kuituaine valmistettiin 0,1 prosenttisesta kvittenin siemen-kumi-liuoksesta aluksi säätämällä liuos suolahapolla pH arvoon 3,5, jolloin viskositeetti oli 90 cps. Noin 1,5 grammaa 1,90 cm 1,5 dpf rayontapulikuituja lisättiin kvittenin-siemen-kumi-liuok8een, jonka jälkeen liuos kaadettiin astiasta toiseen 20 kertaa, ennenkuin se vietiin arkklmuottiin. 5 prosenttista 20 natriumhydroksidiliuosta ruiskutettiin dispersiolle pH:n säätämiseksi arvoon 4,3, jonka jälkeen arkki muodostettiin ja saatiin jäykkä mutta hyvin muodostunut arkki.

ESIMERKKI VI

25 Tämä on esimerkki hyvin suuren viskositeetin omaavasta dispersoivasta aineesta, joka on tehty luonnonkumista, jota on muutettu booraksilla.

Valmistettiin guar-kumin vesiliuos, jossa guar-kumiväkevyys oli 0,1 pro-30 senttiä. Booraksilluos lisättiin kumllluokseen siten, että saatu suurlvls-kositeettinen dispersoiva aine sisälsi 600 raksia noin 30 painoprosenttia guar- kumin painosta. Liuoksen pH säädettiin arvoon 0,2 natriumhydroksidll-la, jolloin viskositeetiksi saatiin 950 cps. Dispersolvaan aineeseen lisättiin 100 grammaa 2,85 cm 1,5 dpf rayonkultuja, jolloin kuitupitoisuus 35 oli 0,5 prosenttia. Liuos sekoitettiin ja laimennettiin suuriviskositeet-tisen dlepersolvan kumi/boorakelalneen lisämäärillä 0,12 prosentin kuitupitoisuuteen.

li i7 71 366 1 Liuoksen pH pienennettiin sitten arvoon 5,5 suolahapolla, jolloin viskositeetti oli 20 cps ja kuitupitoisuutta pienennettiin edelleen niin, että saatiin kuitupitoisuudeksi 0,2 prosenttia ja viskositeetiksi 20 cps, jonka jälkeen arkki muodostettiin.

5

Edellä oleva esimerkki toistettiin lukuunottamatta sitä, että lähtökuitu-pltolsuus oli 1,0 prosenttia, ja massaliuoksen pH oli 8,5.

Kuten alan ammattimiehelle on ilmeistä, erilaisia muutoksia ja sovellutuk-10 sla voidaan tehdä edellä esitettyyn poikkeamatta tämän keksinnön puitteista.

15 20 25 30 35

Claims (12)

1. 71 366
2. 1 Patenttivaatimukset
3. 1. Paperinvalmistusmenetelmä, jossa nollavettä kierrätetään uudelleen ja joka käsittää seuraavat vaiheet: muodostetaan ensimmäinen kuitudispersio 5 viskositeettia muuttavaa ainetta sisältävään dispergointiväliaineeseen, pienennetään dispersion kuitupitoisuutta, muodostetaan kuituraina pape-rinvalmistusverkolle dispersiosta, jonka kuitupitoisuus on pienennetty, samalla kun verkon läpi menevä dispergointiväliaine erotetaan ja kootaan talteen nollavetenä, kierrätetään nollavettä jatkuvasti uudelleen käytet-10 täväksi seuraavan kuitudispersion muodostamisessa tarvitsematta lisätä enää huomattavia määriä viskositeettia muuttavaa ainetta, jolloin viskositeettia muuttavan aineen väkevyys säilytetään olennaisesti vakiona koko jatkuvan uudelleenkierrätyksen aikana, tunnettu siitä, että kuitudispersiota käsitellään ennen kuiturainan muodostamista dis-15 pergointiväliaineen viskositeetin alentamiseksi ja että ainakin osaa talteenotetusta nollavedestä käsitellään sen viskositeetin nostamiseksi ennen kuin sitä käytetään kuitudispersion muodostamiseen.
4. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että dispergontiväliaineen viskositeetti on muutettavissa väliaineen pH:n mukaan, jolloin dispergointiväliaineen ja talteenotetun nollaveden viskositeetin muutos saadaan aikaan muuttamalla sopivasti väliaineen pH:ta.
5. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitupitoisuutta pienennettäessä dispersioon lisätään lai-mennusliuos, joka sisältää olennaisesti samanväkevyistä viskositeettia muuttavaa ainetta kuin viskositeetiltaan korkeampi dispergointiväliaine.
6. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että osa talteenotetusta nollavedestä lisätään kuitudispersioon kuitupitoisuuden alentamiseksi muuttamatta viskositteettia muuttavan aineen väkevyyttä.
7. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergointiväliaineen viskositeettia pienennetään samanaikaisesti kuitupitoisuuden pienentämisen kanssa. n 71366
8. 6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen paperinvalmistusmenetelmä, tun nettu siitä, että ensimmäisen kuitudispersion viskositeetti on vähintään 3 sentipoisia ja että dispersion pH:ta säädetään sen viskositeetin alentamiseksi vajaaksi puoleksi ensimmäisen dispersion viskosi-5 teetista, jolloin talteenotetun nollaveden ensimmäisen osan pH:ta säädetään sen viskositeetin nostamiseksi vähintään 3 sentipoisiin, joka nolla-veden osa on tarkoitettu käytettäväksi seuraavan kuitudispersion muodostamisessa, ja jolloin talteenotetun nollaveden toinen osa käytetään mainitun seuraavan kuitudispersion kuitupitoisuuden pienentämiseen, samalla 10 kun viskositeettia muuttavan aineen väkevyys pidetään olennaisesti vakiona koko jatkuvan uudelleenkierrätysprosessin ajan muodostettaessa ja käsiteltäessä ensimmäistä ja sitä seuraavia kuitudispersioita.
9. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että ensimmäisen kuitudispersion kuitupitoisuus on vähintään 0,5 paino-% ja kuitupitoisuuden pienentäminen on vähintään viisinkertainen.
10. 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH:ta säädetään kuitupitoisuuden pienentämisen jälkeen. 20
11. 9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitupitoisuutta ja viskositeettia pienennetään samanaikaisesti . 25 io. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pienennetty kuitupitoisuus on 0,001-0,5 paino-% välillä.
12. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viskositeettia muuttava aine on pH-herkkä ja se valitaan 30 ryhmästä, joka käsittää luonnonkumit, polyakryyliamidihartsit ja luonnonkumien tai luonnonkumijohdannaisten ja booraksin yhdistelmät. 35 20 71 366