NO141951B - Fremgangsmaate for oppslutning av loev-ved - Google Patents

Description

Nærværende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for oppslutning av løv-ved som er særliq egnet for fremstilling av korrugert materiale, i hvilken man fullstendig eliminerer anvendelsen av alle svovelholdige forbindelser. Fremgangsmåten anvender kokevæske som inneholder natriumhydroksyd og natriumkarbonat. Ingen skadelig innvirkning på egenskapene til det korrugerte materialet, som fremstilles med en slik væske, har kunnet iakttas, og da sammenlignet med det materialet som fremstilles ved hjelp av den konvensjonelle halvkjemiske nøytralsulfittprosessen. En av de mest anvendte prosessene for fremstilling av korrugert materiale er den halvkjemiske nøytralsulfittprosessen, som i det følgende blir kalt NSSC-prosessen. Kokevæsken i denne prosess har et molforhold mellom natriumsulfitt og natriumkarbonat fra ca- 7:1 til ca. 3:1, hvilket leder til et oppslutningsutbytte på ca. 65 til 80%. Eventuelt kan forskjellige buffer-stoffer tilsettes, såsom natriumhydrogenkarbonat eller natriumhydroksyd, selv om hydrogen-karbonatet av og til foretrekkes på grunn av at det ikke bibringer massen en så rnork farge som hydroksydet. En forbedring av NSSC-prosessen, hvorved betydelig mindre natriumsulfitt

anvendes, er beskrevet i det amerikanske patentskriftet 3.003.909. En typisk prosess som egner seg for tilvirkning av korrugert

papp fra lovved har et forhold mellom natriumsulfitt og natriumhydrogenkarbonat på 5:1, en konsentrasjon i væsken på 35 g/ liter, 14% kjemikalier beregnet på veden, en temperatur på

170°C ved et trykk på 7 kp/cm^ i ca. 2 til 3 timer samt et ut-bytte på 70%. Nærvær av svovel i kokevæsken er imidlertid meget ugunstig okologisk sett på grunn av at sluttproduktene fra nedbrytningen av lut fra NSSC-prosessen inneholder svovel-hydrogen og svoveldioksyd, som begge er illeluktende og etsende og således har en tendens til å forurense atmosfæren.

Fig. 1 på vedlagte tegninger er et prosess-skjema for en korrugeringsmateriale-fabrikk som anvender kjent noytralsulfitt-prosess. I en slik prosess går generende svovelforbindelser ut i atmosfæren fra blåsetanken, multipelindunsterne, kask-adeindunsterne, gjenvinningsovnen og sulfitteringstårnet for gronnlut samt fra forskjellige væsketanker og bassenger for lagring av avlopsvann.

I det amerikanske patentskriftet 51.568 er det beskrevet en fremgangsmåte for behandling av ved, ved å koke veden bare i natriumkarbonat under trykk, mens man ifolge den kanadiske patentskriftet 469.638 anvender natriumhydroksyd bare som oppslutningsmiddel. Dessuten er en fremgangsmåte med anvendelse av ren natriumhydroksydlosning som kokemiddel for lovved beskrevet i Tappi, vo. 36, No. 7, 294 (1953). Anvendelsen av bare natriumkarbonat resulterer i langsom oppslutning og krever meget mer kjemikalier, hvilket er uokonomisk eftersom bare natriumhydroksyd ekstraherer mer av de onskede hemicellulosene som kreves for oppnåelse av et godt korrugeringsmateriale.

Hovedformålet med nærværende oppfinnelse er å avstedkomme

en kokevæske for oppslutning av løvved, hvilken kokevæske inneholder natriumkarbonat og natriumhydroksyd i den riktige likevekten, og hvorved man unngår de ulemper som er angitt oven-for i forbindelse med anvendelse av bare en av komponentene.

Et annet formål er å avstedkomme en fremgangsmåte som utnytter en væske som er fullstendig fri for svovelforbindelser, og som leder til en masse som egner seg til korrugeringsmateriale med lignende fysikalske egenskaper som hos det materialet som erholdes med noytralsulfitt-væske, men hvorved man med nærværende prosess eliminerer lukten, korrosjonen og luft- og vann-forurensningene som fås i forbindelse med de prosesser som for tiden er kjente.

Et annet formål er å avstedkomme en fremgangsmåte som mulig-gjbr en forenkling av kokevæskefremstillings- og gjenvinnings-systemet, for derved å oppnå okonomiske fordeler både med hensyn til anlegningsomkostninger og driftsomkostninger.

Et annet formål er å avstedkomme en fremgangsmåte for okning av hastigheten ved tilvirkning av papir ved anvendelse av en svovel-fri kokevæske.

Det er nå overraskende funnet en fremgangsmåte ved oppslutning av løvved, som er særlig egnet for fremstilling av korrugert materiale og denne er karakterisert ved at løvveden kokes i form av flis med en vandig løsning som inneholder fra 8 til 20 g pr. liter natriumhydroksyd og 80 til 92 g pr. liter natriumkarbonat uttrykt som natriumoksyd, under betingelser for tid, temperatur og trykk som er tilstrekkelig for å gjennomtrenge og bløte opp flisene, slik at de mekanisk kan defibreres til masse.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen kokes løv-veden ved en temperatur fra 171°C til 193°C fra 45 til 3 minutter.

I en ytterligere foretrukken utførelsesform kokes løvveden ved en temperatur og et ekvivalent tidsrom for betingelsene mellom:

koking ved 191°C i 4 minutter, og

oppvarming til 171°C i løpet av 50 minutter,

etterfulgt av koking ved 171°C i 45 minutter.

Følgende fordeler oppnås når svovel utelates fra oppslutningssystemet: 1. Fjerningen av vann i papirmaskinen forbedres i en utstrek-ning på ca. 5% som følge av anvendelsen av nærværende fremgangsmåte, hvorved en tilsvarende reduksjon av vanndamp-forbruket fås.

2. Totalt forbruk av oppslutningskjemikalier minskes.

Den kjente NSSC-prosessen krevde en gjennomsnittlig oppslutnings-tilsetning av 6% kjemikalier beregnet som Na,,0, og beregnet på ovnstorr flis, mens nærværende fremgangsmåte krever totalt bare 4,5% kjemikalier, også beregnet på ovnstorr flis.

3. Belastningen på fabrikkens inndampere minskes med 23%.

4. Masseutbyttet okes 1,8%, beregnet på en bestemt mengde ved. 5. Gjenvinningsovns-smelten er meget mindre omfintlig for smelte-vannreaksjoner, da det foreligger en merkbar minskning når det gjelder styrken hos "stoter" ("bumps") i opplosningstanken. 6. All ubehagelig lukt fra svovelholdige forbindelser som dannes ved NSSC-prosessen elimineres fra fabrikken og dennes omgivelse. 7. Vanskeligheter med avløpsvannet reduseres da svovelholdige reduksjonsmidler ikke er tilstede i avluten. 8. Fjerningen av svovel fra oppslutningssystemet eliminerer slamdannelse og dermed forbundne disooneringsproblemer.

Fig. 2 viser et prosess-strømningsskjerna av det nye systemet fra en korrugeringsmateriale-fabrikk basert på en karbonat-hydroksyd-prosess.

I en slik fabrikk kan man eliminere svovelbrenneren og gronnlut-sulfitteringstårnet, såvel som håndteringen og lagringen av svovel, og som nå kreves for noytralsulfitt-korrugeringsmateri-alet, som vises i fig. 1. Man kan også eliminere klarings-anordningen for gronnlut og natriumsulfitt-forrådet, såvel som forrådssiloen for natriumhydroksyd og opplosningstanken, og dette medforer vesentlige besparinger når det gjelder anlegningsomkostninger for en ny fabrikk. Likeledes kan rustfritt stål erstattes med vanlig stål i de fleste væske-kontaktsteder med ytterligere besparinger av anlegningsomkostninger. I en ny installasjon kan man dessuten i stedet for kaskade-inndam-perne og gjenvinningsovnene anvende et billigere fluidisert sjikt for å brenne avluten og for å omdanne det uorganiske materialet til natriumkarbonat for resirkulasjon til oppslut-ningsprosessen. Dette er ikke mulig når sulfitt anvendes ved kcliing, da det under de oksyder ende betingelsene ved forbren-ningen i et slikt fluidisert sjikt dannes natriumsulfat, som ikke egner seg for oppslutning.

Det i fig. 2 viste systemet frigjor ikke noen ubehagelige svovelforbindelser fra noe trinn, hvorved man eliminerer luft-forurensningen, og dette er karakteristisk for nærværende noytralsulfitt-prosess.

Som det fremgår av fig. 2 tilfores hensiktsmessig en kaustisk losning av natriumhydroksyd som erstatningskjemikalier for prosessen. Denne natriumhydroksyd kan imidlertid også innkjopes i fast form, eller alternativt kan den tilberedes ved kausti-fisering av nytt eller gjenvunnet natriumkarbonat. I det sistnevnte tilfelle kan natriumkarbonat anvendes som erstat-ningskjemikalie i stedet for natriumhydroksyd.

EKSEMPEL 1- 5

De folgende eksempler anskueliggjør oppslutningen av lovved

ved anvendelse av kokevæsker som inneholder forskjellige mengder natriumhydroksyd og natriumkarbonat samt.effekten av disse væsker på egenskapene hos det korrugerte materialet som fremstilles på denne måte sammenlignet med NSSC-standardprosessen.

Kjemikalieinnholdet hos den i standardprosessen anvendte kokevæsken var 70 vekts-% natriumkarbonat, 2 2 vekts-% natriumsulfitt og 8 vekts-% natriumsulfid, alt beregnet som Na20. Hvert kok utgjordes av 2000 g lovvedflis, beregnet på ovnstort materiale, som er behandlet med tilsammen 7 vekts-% kjemikalier beregnet som Na20. Forholdet mellom væske og ved var 4:1.

Koket ble oppvarmet til 171°C i lopet av 50 minutter, og denne temperatur ble holdt i 45 minutter. Den kokte flisen fikk gjennomgå en laboratorieskiveraffinator med 0,25 mm spillerom mellom skivene i og for defibrering. Den erholdte massen ble raffinert i en laboratorie-raffinator og omdannet til håndark og testet ifolge standard-prosedyrer. Arkenes styrkeegenskaper var folgende, hvorved GMT betyr korrugert materiale-test, OH betyr natriumhydroksyd og CO^ betyr natriumkarbonat, uttrykt som Na20.

I ovenstående tabell er ringknusing uttrykt i pund/6", riv-styrke i gram/16 ark, strekkfasthet i pund/l" bredde og CMT

i pund/10 rifler.

Det fremgår av de ovenstående verdiene at utbyttet av korrugert materiale og dets fysikalske egenskaper ikke påvirkes .signi-fikant når et svovelfritt oppslutningsmiddel anvendes, og sammenlignet med NSSC-standardkokevæsken. Mindre mengder natriumhydroksyd (ca. 20%) og storre mengder natriumkarbonat (ca. 80%) er imidlertid å foretrekke.

EKSEMPEL 6- 7

I disse eksempler anvendes igjen NSSC-prosessen som standard, og denne sammenlignes med en kokevæske, hvis kjemikalieinnhold kan uttrykkes som bestående av 20 vekts-% natriumhydroksyd og 80 vekts-% natriumkarbonat, beregnet psom Na20. Ethvert kok besto av 2000 g lovved-flis, beregnet på ovnstort materiale, og som ble behandlet med tilsammen 7 vekts-% kjemikalier

(som Na20). Forholdet væske til ved var 6:1, og kokene ble oppvarmet til 193°C i lbpet av 3 minutter, og denne temperatur ble derefter holdt i 3 minutter. Den kokte flisen ble be-arbeidet som beskrevet i de foregående eksempler, og omdannet til håndark. Arkenes styrkeegenskaper er angitt i efterfol-gende tabell.

De ovenstående verdiene viser at utbyttet ved den nærværende ikke-svovelprosessen kan være noe hoyere, men at egenskapene hos det fremstilte korrugerte materialet kan være noe dårligere sammenlignet med NSSC-standardprosessen i laboratorieskala.

EKSEMPEL 8- 9

Ved fabrikk-forsok ble lovvedflis oppsluttet i Pandia kontinu-erlige kokere under anvendelse av 12,25 kp/cm 2vanndamptrykk, en temperatur på 190°C og en koketid på 4 - 6 minutter. Den totale kjemikaliechargen, beregnet som Na20, var 4,5 vekts-%

av en kokevæske som inneholdt 15% natriumhydroksyd og 85% natriumkarbonat, eller hhv. 8 g/liter hydroksyd og 44,5 g/liter karbonat, uttrykt som Na20. Denne kokevæske ble sammenlignet med den som ble anvendt i NSSC-standardprosessen, hvorved kjemikaliechargen til kokerne var 6-10 vekts-%, beregnet som Na20.

Vedflisen ble kokt i kokerne og derefter raffinert i en serie masse-raffinatorer, som separerte fibrene samt avkortet disse, inntil massen egnet seg for fremstilling av papir på en plan-virepapirmaskin. Efter to trinn av denne raffinering ble avluten vasket, dvs. svartluten, ut av massen i en roterende vakuumsylinder. Svartluten ble derefter oppkonsen-trert ved inndampning samt brent i en smelteovn. Den smeltede asken fra ovnen ble opplost i vann, hvorved gronnlut ble tilvirket, og denne gronnlut besto i hovedsak av en natrium-karbonatlosning når hydroksyd-karbonatkoking ble anvendt. Gr-onnluten ble forsterket med natriumhydroksyd for tilberedelse av kokevæske for anvendelse i kokerne, hvorved væskegjenvinnings-syklusen var fullstendig. Massen, som ble fremstilt ved nærværende hydroksyd-karbonat-fremgangsmåte, ble omdannet til korrugert materiale, 26 pund/1000 kvadratfot, og styrkeegen-skapene ble sammenlignet med lignende korrugert materiale som var fremstilt ved hjelp av NSSC-prosessen. De gjennomsnittlige resultatene fra 7 måneders fabrikkdrift var angitt i efter-folgende tabell.

De ovenstående verdiene viser tydelig at det korrugerte materialet, som er fremstilt ved den nye fremgangsmåten, har like gode eller bedre fysikalske egenskaper sammenlignet med det materialet som blir fremstilt ved NSSC-standardprosessen. Dessuten viste fabrikk-forsokene samtlige foran nevnte fordeler, nemlig ca. 2% okning av utbyttet, lavere kjemikalie-forbruk, eliminering av sjenerende lukt og okt produksjons-hastighet.

Eventuelt kan andre alkalimetall-hydroksyder og-karbonater anvendes i stedet for de ifolge nærværende oppfinnelse anvendte natriumforbindelsene. Natriumhydroksyd og natriumkarbonat er imidlertid å foretrekke av okonomiske årsaker.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved oppslutning av løvved, som særlig er egnet for fremstilling av korrugert materiale, karakterisert ved at løvveden kokes i form av flis med en vandig løsning som inneholder fra 8 til 20 g pr. liter natriumhydroksyd og 80 til 92 g pr. liter natriumkarbonat uttrykt som natriumoksyd, under betingelser for tid, temperatur og trykk som er tilstrekkelig for å gjennomtrenge og bløte opp flisene, slik at de mekanisk kan defibreres til masse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at løvveden kokes ved en temperatur fra 171°C til 193°C fra 45 til 3 minutter.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert, ved at løvveden kokes ved en temperatur og et ekvivalent tidsrom for betingelsene mellom: koking ved 191°C i 4 minutter, og oppvarmning til 171°C i løpet av 50 minutter, etterfulgt av koking ved 171°C i 4 5 minutter.