SE464031B - Foerbaettrat foerfarande foer framstaellning av massa av ved under anvaendning av ett s-triazintillsatsmedel - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 464 051 2 Efter det inledande massabehandlingssteget, vare sig det rör sig om en termomekanísk, en halvkemisk eller en kemisk pro- cess, utsättes massorna typiskt för ett antal efterföljande operationer. I en sådan operation blekes vedmassan med ett blekningsmedel, såsom klor eller ett syrehaltigt material, såsom väteperoxid, gasformigt syre eller ozon, för blekning av vedmassan, följt av olika tvättningssteg. Vid en annan ef- -terbehandlingsoperation utsättes massan för mekanisk bearbet- ning eller malning för att fibrïflera och fiberisera vedfib- rerna, så att bindning av fibrerna i en efterföljande pap- perstillverkningsprocess kan äga rum. Syftet med sådana ope- rationer efter massabehandlingen eller -kokningen är att åstad- komma vedmassor som är lämpade för efterföljande papperstill- verkning, så att det slutligen framställda papperet uppvisar de önskade egenskaperna för en given tillämpning, såsom lämp- lig färg, ljushet, färgreceptivitet, pigmentreceptivitet och olika andra egenskaper, såsom våt- och torrstyrka, fetthärdig- het och/eller elektriska egenskaper beroende på den slutgilti- ga användningen.

Vid de olika operationerna efter massakokningen har man insett, att tillsatsmedel kan tillsättas för att förbättra el- ler förenkla operationen. Exempelvis är det i samband med raf- fineringssteget känt att använda färgämnestillsatsmedel, såsom kongorött, för att accelerera malníngsprocessen och minska energibehoven vid processen. Även om färgämnet kongorött är fördelaktigt, förorsakar användningen av färgämnet en rödfärg- ning av vedmassan, och såvida färgningen ej avlägsnas, överfö- res färgen till pappersprodukten tillverkad av massan. Även om vedmassor är kända, vilka uppvisar utmärkta egen- skaper, finns det följaktligen ett allmänt erkänt behov av för- bättringar vid framställning av vedmassor för användning vid papperstillverkning såväl ur ekonomisk synpunkt som ur den synpunkten att man önskar erhålla slutgiltiga pappersproduk- ter med de önskade egenskaperna för en speciell tillämpning.

SYFTEN MED OCH ALLMÄN BESKRIVNING AV FÖRELIGGANDE UPPFINNING Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är följakt- ligen att åstadkomma ett förbättrat tillsatsmedel för använd- ning vid papperstillverkning och speciellt för användning vid framställning av vedmassa, innefattande recirkulerad massa, 10 15 20 25 30 5 464”0s1 som senare användes vid papperstillverkning.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett tillsatsmedel för användning vid papperstillverkning och speciellt vid framställning av vedmassa, vilket är relativt billigt och vilket ger förbättrad ekonomi i samband med massa- behandlingsprocessen.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett tillsatsmedel för användning vid papperstillverkning och speciellt vid tillverkning av vedmassa för efterföljande användning i papper, vilket tillsatsmedel, då det kvarhålles i massan, ger en förbättrad vedmassa. Ännu ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat tillsatsmedel för användning vid framställning av vedmassa för användning vid papperstillverk- ning, vilket tillsatsmedel, då det kvarhålles i vedmassan, ger förbättrade egenskaper, såsom öka âllfasthet, färgre- ceptivitet, ljushet, minskad ackumulering av statisk laddning samt pigmentkombinerbarhet och -retention i det papper som framställes av vedmassan.

Ovanstående och andra syften kommer att framgå av nedan- stående allmänna beskrivning samt beskrivning av föredragna utföringsformer. I Ovanstående syften uppnås i enlighet med föreliggande uppfinning genom att man i ett lämpligt stadium av massabe- handlingsprocessen tillsätter ett speciellt s-triazintillsats- medel.

Det upptäcktes sâlunda inledningsvis att melamin, när den sattes till vedmassa innan vedmassan utsättes för konventio- nella blekningsmetoder, såsom klor- eller syreblekning, inte enbart fungerade som viskositetsskyddare eller -stabilisator under loppet av blekningsprocessen utan att den även förlänade den blekta vedmassan förbättrad färg, ljushet och styrka. Det visade sig därefter, att närvaron av melamin i raffinerings- steget av massabehandlingsprocessen, reducerade den tid och den energi som erfordras vid malningsprocessen och gav en ved- massa med förbättrade fiberkarakteristika, inkluderande böj- lighet eller flexibilitet, vilket i sin tur gav förbättrad bindning eller bondning av fibrerna, när massan användes i papper. 10 15 20 25 30 4 464 031 Det har nu upptäckts, att vedmassan kvarhåller s-triazin- tillsatsmedlet efter vedmassabehandlíngsprocessen, och att cel- lulosa-ligninkompositionen med kvarhàllen s-triazin ger ett papper med utomordentliga egenskaper, oberoende av huruvida massan framställes under användning av en termomekanisk, ke- misk eller halvkemisk operation. Papperet tillverkat av ved- massan innehållande s-triazinkompositionen ger ett papper med utmärkt pigmentkombinerbarhet och -retentíon; förbättrad färg- receptivitet; avsevärt förbättrad mekanisk hållfasthet inne- fattande spräng-, drag- och rivstyrka samt förbättrad elektrisk ledningsförmåga. s-triazinkompositionen möjliggör även snabb och fullständig avfärgning av papperet under en pappersrecirku- lationsprocess. Sålunda har det visat sig, att s-triazinen för- bättrar bearbetningen av veden till en vedmassa som är lämpad för papperstillverkning och att s-triazinkompositionen, när den kvarhålles i vedmassan vid papperstillverkningen, ger ett färdigt papper med förbättrade egenskaper. Upptäckten av före- liggande uppfinning innebär därför inte enbart att behovet av att avlägsna massabearbetníngstillsatsmedlet innan massan om- vandlas till papper elimineras utan att man också erhåller en förbättrad pappersprodukt. Såsom uttrycket "papper" användes häri, innebär det ett ark, en filt eller en matta av enskilda fibrer av cellulosa härledda från ved. Fibrerna kan vara vävda eller icke vävda och är normalt sett ej vävda. Såsom uttrycket "massa" användes häri, avser det en massa av cellulosafibrer i bulkform och från vilken papper eller andra massaprodukter till- verkas. Såsom uttrycket "vedmassabehandling", "vedmassakokning" eller liknande användes i föreliggande fall, avser det den pro- cess där träflis omvandlas till en uppslamning av cellulosafib- rer i ett vattenbaserat medium.

De tillsatsmedel, som användes enligt föreliggande upp- finning, år speciella s-triazinföreningar innehållande minst två NH2-grupper och med formeln - N /\ 10 15 20 25 s 464 051 vari X är en grupp NH2 eller OH, och de användes i en mängd av från ca 0,05 till 5 delar per 100 delar ved eller ved- massa.

Den föredragna föreningen är melamin, där X är en NH2- -grupp, eller ett salt därav, såsom melaminsulfamat, melamin- sulfit, melaminklorid, melaminsulfat, melaminfosfat, melamin- hypoklorit, melaminklorat, melaminklorit, melaminperklorat, melaminnitrat, melaminperacetat och melaminvätesulfit. Det har också konstaterats, att melamin tillverkad i enlighet med pro- cessen beskriven i Thomas och Best, U.S. patentansökan nr S68 408 inlämnad den 5 januari 1984 med titeln "Anhydrous High-Pressure Melamine Synthesis", vars innehåll härmed upp- tages i föreliggande text, kan användas på ett effektivt sätt.

Produkten enligt det i ovannämnda amerikanska patentansökan beskrivna förfarandet innehåller upp till cirka 4 % komponen- ter som ej är melamin, inkluderande melam, C6H9Nll; melem, CÖHÖNIO; ammelín, C3N50H5, ammelid, C3N4O2H4, och karbamid.

Produkten enligt ovannämnda amerikanska ansökan benämnes van- ligen Melamine II, som är ett varumärke för Melamine Chemicals, Inc., Donaldsonville, Louisiana. Salterna av Melamine II, som omtalas ovan vid definitionen av salterna av melamin, har också visat sig vara effektiva tillsatsmedel.

Ett annat utvalt s-triazintillsatsmedel, som sålunda kan användas enligt föreliggande uppfinning, innefattar ammelin med formeln - N /\ H N-C C-NH 2 l II Nššbc///N ön som är basisk till sin karaktär. 464 031 10 15 20 25 30 35 De speciella s-triazintillsatsmedlen kan användas för att förbättra behandlingen eller kokningen av ved, som när den ut- sättes för en kokningsoperation för att avlägsna lignin eller annat hartsartat material, ger en cellulosa- eller hemícellulo- saprodukt i fiberform. De vanligaste och mest föredragna mate- rialen är lövveds- och barrvedsträden, såsom de olika typerna av pinje, tall, gran, poppel, ek, lönn, mahogny, ask och lik- nande. Tillsatsmedlen kan också användas på ett effektivt sätt när papper och massa recirkuleras för framställning av ett nytt pappers- eller massamaterial. Såsom uttrycket "ved" använ- des häri, innebär det en blandning av lignin och cellulosafib- rer härledd från träd eller liknande växter såsom vanligen återfinnes i skogarna. Såsom uttrycket "s-triazintillsatsmedel" användes i föreliggande sammanhang, avser det s-tríazinen så- som denna tillsättes vid vedbearbetningen. Uttrycket "s-triazin- komposition" innebär, såsom det användes häri, komposítionen av s-triazintillsatsmedlet i samverkan med cellulosa och lignin.

Den mängd tillsatsmedel som skall tillsättas i kombina- tion med veden eller vedmassan varierar beroende på tillsats- stadiet och funktionen av tillsatsmedlet. Om sålunda det utval- da s-triazintillsatsmedlet skall tillsättas vid massabearbet- ningsprocessen, kan den använda mängden företrädesvis vara från cirka 0,05 till 20 delar per 100 delar ved. Tillsatsen av det utvalda s-triazintillsatsmedlet till en sulfid- eller sulfit- process sker företrädesvis inom området från cirka 0,5 till 10 delar per 100 delar ved. Tillsatsen av det utvalda s-triazin- tillsatsmedlet till en termomekanisk eller kemisk-mekanisk mas- sabearbetningsprocess bör företrädesvis ske inom området från cirka 0,05 till 5 delar per 100 delar ved. Normalt går en viss del av s-triazintíllsatsmedlet förlorad under vedbearbetnings- betingelserna, och det kan vara önskvärt att tillsätta ytterli- gare tíllsatsmedel vid så kallad steady-state recirkulations- drift. Kompositionen av s-triazintillsatsmedel-cellulosa-lignin har fördelaktiga effekter på den vidare massabearbetningen i överensstämmelse med massabearbetningsbetingelserna och den re- sulterande komposition som kvarhålles på massan. Om s-triazin- tillsatsmedlet skall tillsättas under blekningsprocessen, bör den använda mängden vara från cirka 0,05 till 3 delar per 100 10 15 30 35 464 051 'f I delar vedmassa. Normalt kommer en viss del av tillsatsmedlet att gå förlorad under blekningssteget och de efterföljande tvättningsstegen, och följaktligen kan det vara önskvärt att tillsätta ytterligare ett tillsatsmedel, när blekningsproces- sen är fullbordad, i syfte att ha en effektiv mängd av till- satsmedlet i ett efterföljande processteg, till exempel i raf- fineringssteget vid en termomekanisk p oces' eller i malnings- steget vid en kemisk eller termomekanisk process. Vidare har det visat sig, att det slutliga papperet eller massan, om mäng- den av den valda s-triazinkompositionen hålles över cirka 0,05 delar per 100 delar i vedmassan, papperet tillverkat av massan har förbättrade hållfasthetsegenskaper, färg- och pigmentreten- tion, smuts- och fettbeständighet och elektriska egenskaper.

Det är speciellt önskvärt, om papperet skall vara effektivt vid reprografi (vilket kräver att papperet accepterar elektris- ka avsättningar av färg), att mängden tillsatsmedel ligger vid den övre änden av ovanstående intervall. Baserat på ovanstående riktlinjer och de för närvarande föredragna utföringsformerna beskrivna nedan kan en fackman på området uïlja en effektiv mängd av s-tríazintillsatsmedlet för att de önskade syftena skall uppnås.

För närvarande är det inte säkert hur eller varför s-triazintillsatsmedlet ger den gynnsamma effekten i de olika stegen av massabearbetningsprocessen. Det antas dock, att s-triazintillsatsmedlet under massaprocessen och malningspro- cessen samverkar med vedens cellformiga struktur för att fi- berknippena skall separeras i cellulosafibrer och ligninhal- tiga komponenter till bildning av en massa innehållande s-triazinkompositionen. Vid bleknings- eller recirkulations- processen, där fibrerna redan har isoierats, antas det att s-triazintillsatsmedlet samverkar med ligninet eller den lig- ninbelagda cellulosan via vätebindning eller kovalent bind- ning till de separerade fibrerna. I alla händelser bör melami- nen eller melaminderivatet inte avlägsnas från de behandlade cellulosafibrerna, varigenom man sålunda uppnår en förbättrad fysikalisk egenskapseñkkt som ej kan erhållas med ett till- satsmedel som enbart är fysikaliskt blandat med cel_"losafib- TEI . 464 031 10 15 20 30 8 FOR NÄRVARANDE FUREDRAGNA UTFORINGSFORMER OCH DETALJERAD BE- SKRIVNING AV UPPFINNINGEN Efter att uppfinningen ovan har beskrivits i allmänna ordalag ges nedan följande exempel avseende de för närvarande föredragna utföringsformerna av uppfinningen. Exempel 1 till a -r illustrerar tillsats av det utvalda s-triazintillsatsmedlet under blekningssteget av massaframställningen. Exempel 4 och S illustrerar tillsats av s-triazintillsatsmedlet under raffine- ringssteget vid en termomekanisk massaprocess. Exempel 6 il- lustrerar tillsats av s-triazintillsatsmedlet vid ett malnings- steg efter massabehandling. Exempel 7 illustrerar tillsats av s-triazinen vid en recirkulationsprocess. Exempel 8 illustre- rar ett försök utfört i en kommersiell papperstillverknings- kvarn. I följande exempel är de olika försöken uppmätta enligt standardiserade TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Atlanta, Georgia)-metoder, varvid de testmetoderna benämnes enligt följande: TESTMETODER OCH TAPPI-STANDARD (1) (Z) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) Laboratoríebearbetning av massa (Malningshol1ändare) (PPI-kvarn) Freenesstal Formning av handark för fysikalisk testning Ljushet Spridningskoefficient Fiberklassificering (Bauer-McNett) Fysikalisk testning av handark Tjocklek Sprängindex Dragíndex Rivindex Vikstyrka Kappatal Viskositet (cP) Freenesstal Sommerville-spet enligt kanadensisk standard TAPPI-standard P-iß-if-lf-JI-Iß-iß-l *är-lr-lflß-lß-'Jß-lß-lhi T 200 248 227 205 205 452 452 425 233 220 220 220 220 220 236 230 227 använda os-70 pm-?4 os-58 om-80 om-81 os-72 os-27 om-81 os-75 os-71 os-71 os-71 os-71 os-71 os-76 os-76 os-58 TAPPI 57(6),87 (1974) 9 'n n Uï 10 15 20 9 464 051 EXEMPEL 1 MELAMIN SOM VISKOSITETSSTABILISATOR I BLEKNINGSSTEGET AV MASSA- FRAMSTÄLLNINGEN Oblekt kraftprocessmassa med ett kappatal av 38,7 behand- lades med sulfaminsyra, karbamíd eller melamin vid olika pro- centhalter av massan enligt följande blekníngsprocedur. De en- skilda stora bokstäverna C, E, D användes för att beskriva spe- ciella blekningssteg såsom beskrivs i Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology, utgivare James P. Casey; tredje uppla- gan, vol. 1, 1980, sid 669, John Wiley & Sons, Inc., New York.

Avlägsnandet av lignin under blekningssteget uttrycks som en reduktion av kappatalet.

Delignifierings/blekningsstegen utfördes på följande sätt: Skyddande medel tillsattes i de angivna procenthalterna räknat på massa, och klorering med klorvatten (steg C) utfördes vid 9,66 % klor på massa vid rumstemperatur i en timme vid en massakonsistens av 3 %.

Kaustikextraktion med natriumhydroxid (steg E) utfördes vid 4 % NaOH på massa vid 70°C i en timme vid en massakonsistens av 12 %. Klordioxidblekning med C102 (steg D) utfördes vid 1,5 % C10, på massa vid 70°C i 2,5 timmar vid massakonsistensen 12 %.

H I tabell I presenteras massaegenskaperna efter stegen C och E och efter stegen C, E och D, när de olika skyddande med- len sattes till kraftprocessmassa. Cirka 0,25 % melamin på massa är lika effektiv efter stegen C och E som 0,50 0 sulfaminsyra.

Vid fortsatt blekning via klordioxidsteget (steg D) visar i ta- bellen redovisade data, att i de båda försök där viskositeten uppmättes (28,6 och 29,2), viskositeten är markant högre än i basfallet med värdet 17,1, då någon melamin ej användes. \0 10 464 031 A In ~.@N m._ß .Nß ~._< .~< .@._< «.@ ß Q mw.. 1- . w.P> @._« ß.@ @~.P -- ß..> o._« ß.@ @w.c @.w~ æ.P> c.=« «.o_ om.Q -- _ m.Pß o.wm m.Q_ @m.o -- m.oß ß.ßm o.@ @~.o -- °.w> æ.~m @.w o~.Q -- _ @.~ß @.@N @.@ m_.= -- m.N> .m._> N.ßN ,- _.@ .w.w Q_.= =«s«H@: °.- Q.,ß æ.mm ~.w o._ wfiemßkßz ß.m~ n._ß w.mm m.@ m.= m~>m=@a«mH:w ..ß_ m._> .Nß >.m~ .m.«N o.@ .@.æ .. ~@w=H nmuv umwfimoxwfl> w umamsfiq finuv uoufimoxm«> fisummmmx mmmmë Hmøwë flg w wwcßwwkxm @-m-u m-u cvwøpw pwßmxmcomøæmmmz O2HmmHmHZcHAmQmO4z QH> zmZ2&mQQ>xm< Hzmmmm ~ A4mm 10 15 20 11 464 031 EXEMPEL Z MELAMIN SOM VISKOSITETSSTABILISATOR VID ANVÄNDNING VID OLIKA TEMPERATURER I KLORERINGSSTEGET Oblekt kraftprocessgranmassa med ett kappatal på 38,7 blektes i C-E-D-sekvenser med och utan användning av melamin och sulfaminsyra i kloreríngssteget vid ólika temperaturer.

Tabell II innehåller en summering av egenskaperna för jämförel- semassan efter stegen C-E, och i tabell III summeras de jäm- förande egenskaperna efter stegen C-E-D. Av dessa siffror kan man se, att melamin vid reducerad nivå (0,25 %) är lika effek- tiv som sulfaminsyra (0,5 %) till och med vid högre temperatu- rer för kloreríng.

TABELL II EFFEKT kf MELAMIN VID OLIKA TEMPEÉ TURER FÖR KLORERING (MASSA- EGENSKAPER EFTER STEGEN C-E) Egenskaper ' Inget Sulfaminsyra Melamín Skyddande medel (jämförelse) (0,5 % på massa) (0,25 % på massa) Temp. so°c Kappatal 8,5 7,7 7,5 viskosf : (CP) 23,8 36,7 34,7 Tem . a C Kappatal 8,2 8,7 6,2 viskositet (CP) 23,2 34,2 34,0 Temp. so°c Kappatal 8,6 7,7 6,5 Viskositet (CP) 22,2 32,5 32,8 Slutsatser: Vid samtliga temperaturer var kappatalet som lägst med melamin. De viskositetsvärden som erhölls med melamin är jämförbara med de som erhölls vid använd- ning av högre procentandel sulfamínsyrz. 464 031 12 10 15 20 30 TABELL III EFFEKT AV MELAMIN VID OLIKA TEMPERATURER FOR KLORERING (MASSA- EGENSKAPER EFTER STEGEN C-E-D) Egenskaper Inget Sulfaminsyra Melamín Skyddande medel (jämförelse) (0,5 % på massa) (0,25 % på massa) Temp. s0°c Kappatal 3,2 2,5 1,8 Viskosítet (CP) 17,5 24,5 24,0 Ljusne: % 71,0 70,5 I 71,0 Temg. 40°c Kappatal 3,1 2,8 2,2 Viskosítet (CP) 16,8 23,7 23,5 Ljusne: 1 70,5 71,0 70,5 Temg. s0°c Kappatal 2,3 3,2 2,5 Viskosítet (CP) 16,3 21,3 21,5 Ljusne: % 70,0 70,0 70,5 Slutsatser: Vid varje temperaturnivå är effekten av melamin på vískosíteten jömförbar med den för sulfamínsyra men med lägre doseríngsnívå (0,25 % melamin jämfört med 0,5 % sulfamínsyra).

EXEMPEL 3 MELAMIN SOM VISKOSITETSSTABILISATOR I HYPOKLORITBLEKNINGSSTEGET VID MASSAFRAMSTÄLLNING Oblekt kraftprocessgranmassa med ett kappatal av 38,7 blektes i en C-E-H-sekvens under användning av sulfaminsyra (0,5 %) eller melamin (0,25 %) i hypokloritsteget (H-steget) vid två separata försök. Ett tredje försök utfördes utan något tíllsatsmedel som jämförelse. De jämförelseresultat som redovi- sas í tabell IV visar effekten av melamin som vískosítetsstabí- lísator í hypoklorítsteget av blekningen.

I: 10 15 20 30 35 13 464 031 TABELL IV EFFEKT AV MELAMIN I HYPOKLORITSTEGET Egenskaper efter stegen C-E Egenskaper efter stegen C-E-H Skyddande medel använda i klorering/ Vískosí- Ljus- 0 Vískosi- hypokloritsteget Kappatal tet (cP) Kappatal tet (cP) het a Inget/inget (jämförelse) 6,0 18,3 1,7 7,5 75,3 Inget/sulfaminsyra (0,5 %) 6,0 18,3 1,3 9,4 76,5 Inget/melamin (o,2s *n 6,0 18,3 ' 1,5 9,2 75,1 Slutsatser: Resultaten visar på jämförbara vískositeter för melamin i jämförelse med de som erhölls för sulfamin- syra vid högre doseringsnivåer.

Exempel 4 illustrerar användning av melamin i det första under tryck utförda raffíneringssteget och i det andra vid atmosfärstryck utförda raffineringssteget av en termomekanisk massabehandlingsoperation.

EXEMPEL 4 Ett pilotanläggningsförsök utfördes under användning av loblollytall, som först hade barkats, överförts till flis och utsatts för sílníng. Materialet hade en specifik vikt av 0,461 g/cms och en fukthalt av 41,1 %. Flissilanalysen redovisas i tarall V.

TABELL V FLISSILANALYS Faktisk Sammanlagd 1 % på 25 mm síl 0 - 2 % på 19 mm síl 7,1 7,1 3 % på 16 mm síl 14,7 21,8 4 % på 13 mm síl 20,3 42,1 5 % på 6 mm sil 48,3 90,4 6 % på 3 mm síl 8,4 98,8 7 % genom 3 mm síl 1,2 100,0 Flísen utsattes för för-basning i kokaren under tre minu- ter vid 207 kPa (övertryck) ånga och raffinerades i en primär- 464 031 14 10 15 raffinör under ett tryck av 207 kPa (övertryck). Den använda primärraffinören var en C-E Bauer Pressurized Double Disk Refiner modell 418 försedd med 31104/7 RD869 MC-plåtar (C-E Bauer, Springfield, Ohio). Vid jämförelseförsöket tillsattes ej några kemikalier, under det att melamin tillsattes vid själva försöket i form av en lösning vid nivån 1,4 víktdelar melamin per 100 víktdelar torr ved vid pluggavstrykaren till primärraffinören.

Massan från primärsteget uppdelades i olika satser och raffinerades i en andrastegsraffinör vid atmosfärstryck med varierande specifika energinívåer. Raffinören för det andra steget var en C-E Bauer Atmospheric Double Disk Refiner modell 401 utrustad med 3610X-plåtar.

Erhållna massor samplades i enlighet med standardiserade TAPPI-procedurer och testades beträffande Freenesstal enligt kanadensisk standard, Somerville-spet, Bauer-McNett-klassifice- ringar, fysikaliska och optiska egenskaper enligt de ovan upp- räknade TAPPI-procedurerna. Erhållna data redovisas i tabell VI.

I: 'Ü ñfiav wnmwcæum xmfimcmwmcmx uwfificw Hmuwmvcmmpm | ANU cow wmx»ouum:H\nmwww houwmhxuwm: mfificmšohm | ^~*v 464 051 15 _~.= = = wc, ß.@_F w ß.o Hwnfiwwßfi mm.@ = = @_~ m.o@_ -»mw==«@w Hfifig :UC ~>.= = = www @.<æ w «.~ Qncflwwßflfimafihg @@.~ @=<\=@:@ cc, Qmø m.@@ Hfiflp p~ßmHHfi~ øfießfimz _~.o = = mm, w.__~ ~m.= = = Nmw =.w@_ gßqfiwmßfihmwøsxmm Hfifip ~m.F = = m>< m.æw pfiøncw ppßmfififip mN.m .@@<\=@:m mo. NNQ @.ß> w m.. zfismflwz @_.@ = = mm _.m~P @m.@ = = @<~ m.m@ »@=fl««@-fie«»@ Hfifip @ß.@ = = m~< ~.mæ puwßcø upwmñfifip @=.w Pm<\cm:m mo_ «<@ @.@@ w Q., cfismfiøz [email protected] = = o_~ m.m_P æ<.° = = QNN Q.wo_ @<._ = = mßq ~.o@ cfiemfiwe =@w=H @P.m H=<\@@:@ >__ ømm @.~w ømfiwäwwemw pwgm »mv QON mama: ppß kww ^NV@wu @Q<\ø@:m fiwnocm ømcxmwom ^~«v uwmficmaëmw uowwumwwcfinocfiwwma mwmwcsxøw www wøvcs fiwpwco wnmwfififiæ 4mQm2wH zAAO4mO4 H> AAmm<& 464 051 10 15 20 30 35 16 Enligt de data som redovisas i tabell VI visade sig raffi- neringen förlöpa bättre och snabbare i närvaro av melamin. Läg- re energi erfordrades för att uppnå ekvivalent freenesstal. Vid detta försök var den specifika energin (BHPD/ADT) 117 hästkraf- ter för erhållande av ett freenesstal av 200 utan melamin, me- v dan den var enbart 103 hästkrafter vid användning av melamin 'u som raffineringstillsatsmedel till primärraffinören. Mindre an- del spet erhölls. Riv-, spräng- och dragstyrkan bibehölls vid det lägre specifika energiintaget, vilket resultat är signifi- kant. Någon effekt pâ de optiska egenskaperna hos massorna er- hölls ej. Inga påvisbara förändringar ifråga om opacitet eller ljushet observerades.

EXEMPEL 5 De termomekaniska massorna framställda enligt exempel 4 användes vid detta försök för att fastlägga effekten av melamin vid en efterbehandling såsom blekning.

Massaproverna -- jämförelse (utan melamin) och enligt för- söken (med 1,4 % melamin i pluggavstrykaren hos primärraffinö- ren) -- blektes i två av varandra oberoende försök med HZOZ (1 viktprocent på massa) i närvaro av natriumsilikat (5 % på massa av en 40 procentig silikatlösning), magnesiumsulfat (0,05 % på massa) och natriumhydroxíd (1,25 % på massa). Reak- tionen fick förlöpa i två timmar vid 600 1 ZOC vid 10 % massa- konsistens. Massans ursprungliga pH-värde var 10,0, och efter två timmar var det 9,6.

Den ljushet som erhölls för jämförelsemassan var 51,5 med en sprídningskoefficient på 38,9 mz/kg, medan motsvarande siffror i fallet melaminbehandlad massa var 55,8 respektive 47,9 m2/kg.

Dessa siffror visar att närvaron av melamin i massa för- bättrar blekningseffekten vid en efterföljande behandling.

I exempel 6 jämföres olika malningstillsatsmedel under användning av PFI-kvarnen. PFI-kvarnen är ett av ett flertal laboratorieinstrument som användes för att bestämma raffine- ringsegenskaperna hos vedmassor. Vid detta försök registreras antalet varv för malningsapparaten, och freenesstalet för mas- san erhållet vid det totala antalet varv mätes.

EXEMPEL 6 Oblekt kraftmassa av gran samt blekt kraftmassa av gran 10 15 464 031 17 raffínerades i en laboratorieapparat för massamalníng (PPI- -kvarn, Paperindustriens Forskningsinstitutt, Oslo, Norge, TAPPI standard 248 pm-74). Massorna raffínerades utan något tillsatsmedel (jämförelseprov), med 1,7 víktdelar kongorött per 100 viktdelar massa, med 1,5 viktdelar melamin per 100 viktdelar massa eller med 6,7 viktdelar Procion Yellow M-RS, som är ett fiberreaktívt färgämne, (ICI Americas, Inc., Wilmington, Delaware) per 100 viktdelar massa. Färgningsbe- handlingen i fallet fiberreaktívt färgämne utfördes vid pH 10,5 och vid hög NaC1-nivå, varvid använd NaCl var av samma vikt i förhållande till massan. I PFI-kvarnen användes 25 g massa beredd till 250 g totalvikt suspension (d.v.s. 10 % konsistens).

Effekten av de olika tillsatsmedlen vid PFI-kvarnraffi- neringen av oblekt grankraftmassa på freenesstalet enligt kanadensisk standard, dragindex, sprängindex, rivindex och MIT-vikstyrka redovisas i tabell VII. 464 031 ' a 18 TABELL VII EFFEKTEN AV MALNINGSTILLSATSMEDEL PÅ PFI-KVARNRAFFINERING AV OBLEKT GRANKRAFTMASSA Drag- Spräng- MIT 5 Antal varv Freenesstal index index Rivåndex dubbla i PPI-kvarn CSF ml Nm/g kPam2/g mNm /g vikningar Jämförelse __ _ 7700 600 52,0 4,74 17,38 412 10000 515 56,9 5,25 17,05 522 1 12500 450 62,6 5,38 16,90 608 0 15000 390 62,1 5,54 16,80 425 _ 19000 320 80,9 5,80 5 18,32 405 0 Melamin vid 1.5 8 7500 570 58,8 5,12 19,04 314 10000 495 80,8 5,42 18,48 430 15 12500 435 83,4 5,54 18,10 535 15000 380 83,2 5,74 17,70 838 18000 310 82,2 5,94 17,38- 522 D Direktfärgning_med kongorött vid 1.7 8 8000 545 54,4 4,91 19,0 397 10000 * 500 58,4 5,24 18,84 410 20 12700 440 81,7 5,38 18,40 488 15000 385 82,8 5,52 17,95 542 18000 320 82,1 5,74 17,92 590 Fíberreaktivt färgämne Procion Yellow M-RS vid 6.7 % 25 7500 625 44,8 4,02 13,30 65 10000 540 47,5 4,22 13,15 100 12500 475 52,0 4,29 12,96 122 15000 405 53,1 4,27 12,72 114 18000 k 330 54,0 4,26 12,64 110 30 En undersökning av Freenesstalen för varje totalt antal varv i tabell VII visar att, när melamin är närvarande, mindre antal varv erfordras för att uppnå önskad nivå vad beträffar freenesstalet, oberoende av vad denna nivå är, till exempel 35 500, 400 eller 300 ml.

En undersökning av hållfasthetsegenskaperna redovisade i tabell VII (dragindex, sprängindex, rivindex och MIT dubbla vikníngar eller vikstyrka) visar att melamíntillsatsen vid vilken som helst given raffíneringsnivå resulterar i ökad N: UI 10 15 20 30 35 hållfasthet. 19 464 031 Effekten av de olika tillsatsmedlen vid PFI-kvarnraffine- ring av blekt grankraftmassa vad beträffar Freenesstal enligt kanadensisk standard, dragindex, sprängindex, rivindex och MIT dubbla vikningar redovisas i tabell VIII.

TABELL VIII EFFEKT AV OLIKA TILLSATSMEDEL PÅ PPI-KVARNRAFFINERING AV BLEKT GRANxg4PTMAssA Drag- Spräng- MIT Anta varv Freenesstal index index Rivšndex dubbla i PF1~kvarn CSF ml Nm/g kPam2/g mNm /g vikningar Jämförelse 3000 630 59,7 5,36 20,9 470 5000 550 61,5 5,94 19,66 525 7500 430 63,6 6,20 19,3 665 10000 355 66,1 6,42 18,7 740 12000 330 57,3 6,72 18,4 610 Malningstillsaf medel Melamín vid 1.5 % 3500 615 63,5 5,40 21,64 485 6500 455 65,0 6,10 19,93 690 9500 - - - - 1035 10000 325 68,7 6,56 19,38 980 12000 290 70,8 6,82 19,12 810 Direktfärgning_med kongorött vid 1.7 % 3400 610 62,4 5,50 21,0 445 5000 515 62,8 6,04 20,16 560 8000 405 67,8 6,38 - 725 10000 345 68,7 6,52 19,46 770 12000 290 69,6 6,77 19,48 780 Fiberreaktivt färgämne Procion Yellow M-RS vid 6,7 % 3000 635 31,7 3,15 17,70 22 5200 535 38,6 3,86 15,16 45 8000 395 46,4 4,30 13,54 80 10000 320 46,3 4,42 13,50 85 12000 255 44,5 4,50 13,35 100 464 031 10 15 20 20 En undersökning av Preenessvärdet för varje totalt antal varv i tabell VIII visar att, när melamin är närvarande, lägre antal varv erfordras för att uppnå vilken som helst önskad nivå beträffande freenesstal, oberoende av vad denna nivå är, till exempel S00, 400 eller 300 ml. En undersökning av hållfasthets- egenskaperna redovisade i tabell VIII visar, att melamintill- satsen vid vilken som helst given raffineringsnivà resulterar i förbättrade hållfasthetsegenskaper.

EXEMPEL 7 Ett tidigare använt papper recirkuleras. En vattenbaserad uppslamning av pappersmassa beredes under användning av natrium- hydroxid, varvid Melamine Il tillsättes som en vattenbaserad uppslamning av Melamine Il till massan. Pappersmassan males där- efter i en satsvis utförd massaoperation under användning av natriumhydroxid och melamintillsatsen under sådana betingelser att färgen och fyllmedel selektivt separeras från cellulosamas- safibrerna. Tillsatsen av melaminen till kaustikmassan resulte- rar i en massa med förbättrad kvalitet med mindre försämring av fiberstyrkan.

EXEMPEL 8 För att åskådliggöra användbarheten av s-triazintillsats- medlet i en kommersiell anläggning användes Melamine II vid en försökskörning i en kommersiell anläggning. Vid försökskörning- en tillsattes nämnda Melamine II i en mängd av 0,25 delar per 100 delar massamaterial under klorblekningssteget. De data som erhölls vid försökskörningen redovisas i tabell IX. 10 15 20 25 30 35 TABELL IX 21 FORSUK I KOMERSIELL ANLÄGGNING TILLSATS AV MELAMINE II I KLORERINGSSTEGET 464 B31 Egenskaper Jämförelseförsök Försökskörning Freenesstal enligt kanadensisk standard ml 500 300 500 300 Brun mäld Brun mäld Vikstyrka 179 204 166 174 Dragindex Nm/g 94,0 95,2' 95,3 96,3 Rivindex mNm2/g 10,12 9,86 9,93 9,47 Sprängindex kPam2/g 7,07 7,31 6,96 7,27 C-E-massa C-E-massa utan Melamíne II med Melamíne II Víkstyrka 131 161 200 164 (73,2] (78,9) (120,5)* (94,3)* Dragindex Nm/g 91,8 92,1 97,7 93,6 (97,7) (96,7) (102,5)* (97,2) Rivindex mnmz/g 8,41 s,o4 10,11 9,69 (83,1) (81,5) (101,8)* (102,3)* Sprängíndex kPam2/g 6,60 7,16 7,20 7,40 ' (9z,4J (97,9J (1os,4)* (1o1,s)* C-E-H-D-massa C-E-H-D-massa Vikstyrka 110 112 127 129 (61,5) (54,9) (76,5)* (74,1)* Dragíndex Nm/g 89,8 88,6 93,0 96,7 (95,5) (93,1) (97,6)* (100,4)* Rivinaex mNm2/g 7,21 7,34 8,12 7,52 (71,2) (74,4) (81,8)* (79,4)* sprängindex kpamz/g 6,09 6,15 6,42 6,64 (86,1) (84,1) (91,2)* (91,3)* 0 1) Siffrorna inom parentes anger 6 av motsvarande egenskaper för brun mäld. 2) Symbolen * anger medelvärdet för minst fyra datapunkter för fastställande av ett statistiskt signifikant resultat. 464 031 10 15 20 25 1") Av de data som redovisas i tabell IX framgår att, när melamintillsatsen användes, massan uppvisade förbättrad drag-, riv- och sprängstyrka. Mest överraskande var att såväl riv- som sprängstyrkan var markant förbättrade. Detta är en vä- sentlig fördel, eftersom man normalt förväntar sig att för- bättrad rivstyrka erhålles enbart på bekostnad av sprängstyr- kan, d.v.s. försämrad sprängstyrka, eller vice versa.

Vid ovannämnda föredragna utföringsformer kan den i exemplen använda melaminen ersättas med melamin- och Melamine II-salter med väsentligen samma resultat som följd. Vidare kan melaminen ersättas med ammelin. De förbättrade resultat som erhålles vid behandlingen av vedmassan med ammelin kan dock vara något sämre än med melamin eller Melamine II. Vidare kan tillsatsmedlet användas på ett effektivt sätt vid andra vedmas- sabehandlingsprocesser inkluderande alla typer av kemiska pro- cesser och termomekaniska-kemiska processer.

Det har konstaterats, att pappersprodukter tillverkade av vedmassan innehållande s-triazintillsatsmedlen enligt ovan- stående definition uppvisar förbättrad färg och ljus- eller vithet och att de har förbättrade egenskaper med avseende på avfärgning av papper som skall recirkuleras, tryckning, färg- och pigmentretention, våt- och torrstyrka, smuts- och fettbe- ständighet, färgningsförmåga och elektriska egenskaper, som gör att papperet kan användas för reprografi.

Såsom torde vara uppenbart för fackmannen på området kan olika modifikationer göras inom ramen för ovannämnda be- skrivning. Då sådana modifikationer ligger inom ramen för vad en fackman kan utföra, utgör de en del av föreliggande uppfin- ning och omfattas sålunda av patentkraven.

Claims (8)

23 464 051 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för behandling av ved för att bilda massa av ved, k ä n n e t e c k n a t av att man under nämnda behandling i en mängd av från ca 0,05 till 5 delar per 100 delar ved eller vedmassa tillsätter en 3-triazinförening med formeln -ï/NTNH N/L I X NH 2 Z vari X är -NH2 eller -OH.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att s-triazinföreníngen sâttes till en vattenbaserad uppslamning av veden.

3. Pörfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att s-triazinföreningen är melamin.

4. Pörfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att s-triazinföreningen tillsättes i lösning till veden.

5. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k å n n e t e c k n a t av att s-triazinföreníngen tillsättes under blekníngssteget av nämnda massabehandling.

6. Förfarande enligt något av de föregående kraven, där veden bearbetas till massa i en termomekanisk massabehand- língsoperation, som innefattar minst ett raffineringssteg, k ä n n e t e c k n a t av att s-tríazinföreningen tillsättes under nämnda raffineringssteg.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e - t e c k n a t av att massabehandlingen är en kemisk process.

8. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e - t e c k n a t av att massabehandlingen är en halvkemisk pro- C855 .