FI77065C - Foerfarande foer framstaellning av massa. - Google Patents

Description

1 77065

Massan valmistusmenetelmä

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 laji-määritelmän mukainen menetelmä.

Hygieniatuotteiden, kuten lastenvaippojen ja terveyssiteiden absorboivan sydämen valmistukseen käytetään tavallisesti selluloosamassaa, jota käsitellään kuivana kuidutuslaitteistos-sa, niin että kuidut erotetaan toisistaan. Saatua kuituainetta nimitetään tavallisesti massarevinnäiseksi, ja tällaiseen käsittelyyn sopivaa selluloosamassaa nimitetään revintä-massaksi. Revintämassan kuivakuidutukseen massarevinnäiseksi käytetään tavallisesti neulahiertoteloja, vasaramyllyjä tai levyjauhimia. Kuivakuidutuksessa saatu massarevinnäinen muovataan erityisessä laitteistossa revinnäismatoksi, joka muodostaa hygieniatuotteiden absorboivan sydämen, jonka tarkoituksena on nopeasti imeä itseensä kehon resteitä ja pidättää nämä, silloinkin kun revinnäismattoon kohdistuu kuormitusta.

Revintämassana käytetään edullisesti sulfaattimassaprosessin avulla valmistettua selluloosamassaa, koska tämä massa valmistusmenetelmän kautta saa erittäin hydrofiilit kuitupinnat, mikä on ratkaisevan tärkeää nesteen nopean imeytymisen kannalta massarevinnäiseen. Lisäksi käytetään tavallisesti pitkä-kuituisia puulajeja, kuten mäntyä ja kuusta, revintämassan valmistukseen, koska näiden puulajien kuidut pituutensa takia antavat massarevinnäiselle kuohkean rakenteen, jonka ansiosta massarevinnäinen pystyy pidättämään absorboitua nestettä kuormituksenkin aikana. Kuohkea rakenne mahdollistaa myös nopean nesteen imeytymisen pienen nestevirtausvastuksen takia. Massa-revinnäisen pitkät kuidut pitävät myös massarevinnäistä hyvin koossa, mikä on oleellista lopputuotteessa, jossa huonosti koossa pysyvä massarevinnäinen toimii epätyydyttävästi.

Pitkäkuituista sulfaattimassaa käytetään ensisijaisesti paperin valmistukseen, koska massakuiduilla on hyvät paperia sitovat 2 77065 ominaisuudet, mikä mahdollistaa lujan paperin valmistuksen.

Nämä hyvät sitomisominaisuudet antavat myös hyvän lujuuden revintämassarainalle, joka valmistetaan pitkäkuituisesta sulfaattimassasta ja joka on tarkoitus jalostaa kuidutus-laitteistossa massarevinnäiseksi. Tätä lujaa revintämassa-rainaa voidaan vain vaikeasti työstää massarevinnäiseksi, jolloin energian kulutus ja lämmön kehitys muodostuvat suuriksi, mikä rajoittaa tällaisen revintämassan käyttömahdollisuuksia. Lisäksi tällaisen revintämassan kuitujen erotus kuidu-tuslaitteistossa tapahtuu siten, että kuidut lyhenevät epäedullisesti, mikä pienentää hyvää kuohkeutta, joka ihanteellisissa olosuhteissa voitaisiin saavuttaa näillä kuiduilla. Tämä kuitujen lyheneminen pienentää myös imeytymisnopeutta ja massa-revinnäisen koossapysyvyyttä.

Jotta mahdollistettaisiin pitkäkuituiseen sulfaattimassaan perustuvan revintämassan yleisempi käyttö, on revintämassarainan valmistuksessa massatehtaalla käytetty erilaisia kemiallisia lisäaineita, ns. pehmittimiä. Nämä lisäaineet pienentävät kuitujen sitomiskykyä, jolloin kuivattua revintämassarainaa voidaan helposti käsitellä erilaisissa kuidutuslaitteissa ilman, että massarevinnäisen laatu mekaanisesti huononee. Nämä lisäaineet, jotka lisätään massakuituihin useimmiten ennen kuivauskonetta massatehtaalla, huonontavat kuitenkin sulfaattimassakuitujen hyviä hydrofiileja ominaisuuksia, jolloin tällaisesta kemikaaleilla käsitellystä tai pehmitetystä revintämassasta valmistetulla massarevinnäisellä on oleellisesti huonompi kyky imeä nopeasti nesteitä.

Tähän asti ei ole ollut mahdollista käyttää hyväksi pitkäkui-tuisen sulfaattimassan koko potentiaalia revintämassana.

Ilman lisäaineiden käyttöä kuivakuidutus vaikeutuu, jolloin kuidut lyhenevät, josta on seurauksena massarevinnäisen laadun huononeminen. Pehmitinvalmisteiden käyttö huonontaa kuitujen hydrofiilisuutta, ja saadun massarevinnäisen kyky imeä nopeasti nesteitä heikkenee jyrkästi.

3 77065

Seuraavassa kuvattu menetelmä mahdollistaa pitkäkuituisen sul-faattimassan käytön ilman edellä kuvattuja epäkohtia. Prosenteilla tarkoitetaan seuraavassa painoprosentteja, mikäli muuta ei mainita.

Pitkäkuituinen sulfaattimassa ei muodostu pelkästään ehjistä puukuiduista, joista ligniini on poistettu, vaan myös pienehköistä määristä kuitufragmentteja, joilla on huomattavasti pienemmät mitat. Tavallinen tapa kuvata selluloosamassan kuitukokojakaumaa ja niin ollen myös kuitufragmenttien osuutta massassa on suorittaa Bauer McNett'in mukaan laboratorio-fraktiointi, mikä on mm. SCAN'in ja TAPPI'n standardisoima koemenetelmä. Veteen lietetyt massakuidut lajitellaan tällöin useiden lajitinkankaiden läpi, joiden hienous kasvaa. Lajittelun päätyttyä otetaan eri lajitinkankaille jäänyt kuituaine talteen. Analyysin tulos esitetään massan prosentuaalisena osuutena, joka jää jäljelle eri lajitinkankaille. Seuraavassa esitetään eräs esimerkki tällaisesta fraktiointianalyysistä, joka suoritettiin skandinaaviselle mäntypuusulfaattimassalle (50 % mäntyä, 50 % kuusta).

Lajitinkangas n:o Lajitinkankaan Pidätetyn kuitumää- (merkinnät ASTM:n silmäaukko mm rän prosentuaali- mukaan) nen osuus 10 2,00 2 14 1,41 38 30 0,595 36 50 0,297 12 100 0,149 5 " 200 0,074 3

Mennyt kankaan n:o 200 läpi 4

Hienoimman lajitinkankaan (n:o 200) läpi menneellä kuituaineella, jota seuraavassa nimitetään hienoaineeksi tai krylliksi, on suuri merkitys paperin valmistuksessa. Jauhamalla sellu-loosakuidut paperin valmistuksen yhteydessä suurenee hienoaineen osuus massassa, ja paperiarkkia muodostettaessa on oleellista, että mahdollisimman suuri määrä hienoainetta jää arkkiin, jotta saataisiin parhaat paperin ominaisuudet ja suurin lujuus.

4 77065

Nyt on osoittautunut, että jos hienoaineen pääosa, edullisesti vähintään 75 % hienoaineesta, poistetaan pitkäkuituisesta paperimassasta,saadaan tätä koottaessa ja kuivattaessa revin-tämassa, joka voidaan vaikeuksitta kuivakuiduttaa massarevin-näiseksi, jolla on entistä paremmat ominaisuudet. Teknisessä mittakaavassa ei pelkästään hienoainetta voida erottaa massasta, vaan on myös välttämätöntä erottaa niin paljon massan hienoimmista jakeista, että tarvittava määrä hienoainetta poistetaan. Poistettava hienojakeen määrä riippuu massan ominaisuuksista ja käytetystä laitteistosta. On osoittautunut, että hienojakeen määrä, joka on poistettava, jotta massaa olisi helppo kuiduttaa, vaihtelee välillä 1 ja 20 %, joskus 1 ja 30 %, alkuperäisestä massasta. On myös mahdollista poistaa ainakin hienoaineen pääosan sisältävä hienojae massan muodostuksen yhteydessä kokoomakoneen viiraosalla, jolloin kiertovedessä oleva hienoaine erotetaan, ennen kuin vettä käytetään uudelleen massan laimennukseen ennen konetta. Vaihtelemalla viiran silmän kokoa ja massan laimennusta voidaan hienojakeen toivottu erotus saada aikaan. Massan erotettuja hienoja kuitujakeita voidaan sopivasti käyttää paperimassaan sekoitettaviksi.

Suoritusesimerkit Esimerkki 1 Täysin valkaistua sulfaattimassaa, joka oli valmistettu 50 %:sta kuusta ja 50 %:sta mäntyä, käsiteltiin hienoaineen erotukseen sopivassa lajitinlaitteessa, joka oli varustettu hienosilmäi-sillä lajitinkankailla. Vaihtelemalla massan tulosakeutta ja laitteen fraktiointikankaiden hienoutta voitiin massasta erotettua hienon kuituaineen määrää vaihdella. Hyvin vähän hienoainetta sisältävä massa otettiin talteen ja karakterisoitiin muun muassa määräämällä energian tarve neulahiertotelassa tapahtuvassa kuivakuidutuksessa laboratoriossa valmistettuja massa-arkkeja varten.

5 77065

Poistetun hienon kuituaineen Kuidutusenergia neulahier- määrä, % massasta totelassa, kJ/kg massaa 0 310 1 310 1.5 310 2.5 310 3.5 280 5.0 270 7.5 270 10,0 270 13,5 270

Esimerkki 2

Vastaavassa kokeessa pidettiin tulosakeus vakiona, kun taas fraktiointikankaiden silmän kokoa suurennettiin, mikä johti hienojakeen suurempaan erotukseen.

Poistettu hienon kuituaineen Kuidutusenergia kJ/kg määrä, % massasta neulahierto- vasaramyl- telassa lyssä 0 318 457 3,2 235 266 4.7 223 268 7.0 222 278 8.7 208 270 11,4 220 275

Esimerkki 3 • · Valkaistu sulfaattimassa, joka oli valmistettu skandinaavises ta männystä ja kuusesta, fraktioitiin antamalla laimennetun massasuspension valua pystytasoa vastaan vinoon sijoitetun lajitinlevyn yli, jossa oli hienot raot. Vaihtelemalla rakojen leveyttä ja tulosakeutta voitiin massasta erotettua hienon kuituaineen määrää vaihdella. Massa, joka sisälsi hyvin vähän hienoa kuituainetta, karakterisoitiin samalla tavoin kuin aiemmissa kokeissa, jolloin tulokset olivat seuraavat: 6 77065

Poistettu hienon kuituaineen Kuidutusenergia, kJ/kg määrä, % massasta neulahierto- vasaramyl- tela ly O 280 390 1,2 280 380 1.8 290 380 3.8 260 350 4,1 260 340 4.8 250 330

On ilmeistä, että poistamalla yli 2 ä 3 % hienoiiranasta kuitu-aineesta alkuperäisestä massasta, mikä vastaa massan hieno-ainepitoisuutta, saadaan melko huomattava kuidutusenergian pienennys vastaavia massa-arkkeja kuivakuidutettaessa.

Esimerkki 4

Valkaistu sulfaattimassa, joka oli valmistettu skandinaavisesta männystä ja kuusesta, fraktioitiin paineistetussa keskipakois jittimessa (ns. painelajittimessa), joka oli varustettu revitetyllä lajitinlevyllä. Tämän tyyppinen läjitin toimii suhteellisen suurella massan sakeudella ja lajitinlevyn karkealla rei'ityksellä, jolloin ei saada samaa selvää erotusta kuin aiemmin kuvatuissa suoritusesimerkeissä. Massasta on sen tähden poistettava huomattavasti suurempia määriä hienoa kuitu-ainetta, jotta massan hienoaine saataisiin poistetuksi. Eräässä kokeessa vaihdeltiin lajittimelta poistettua hienon kuitu-aineen määrää ja massa, josta hieno kuituaine oli poistettu, karakterisoitiin seuraavin tuloksin:

Kokonaan poistettu hienon kuituaineen määrä, % massasta 0 5 10 15 22 25

Puhkaisuindeksi, MNAg 2,30 2,20 2,35 2,30 2,15 2,05

Kuidutusenergia vasaramyl- lyssä kJAg 430 430 420 420 405 400

Hienoainepitoisuus, % laji- 4,0 3,3 2,5 1,8 0,7 0,3 tellussa massassa (laskettuna kokonaispoistcmäärästä ja poistetun hienon kuituaineen hienoainepitoisuudesta).

7 77065

Koetuloksista käy ilmi/ että massa-arkin kuidutusenergia ja puh-kaisuindeksi pienenevät, kun massan hienoainepitoisuus, määritettynä sinä hienona kuituaineena, joka läpäisee kankaan 200 fraktiointianalyysissä Bauer McNett'in mukaan, on jokseenkin täysin poistettu.

Esimerkki 5

Valkaistu sulfaattimassa, joka oli valmistettu skandinaavisesta männystä ja kuusesta, fraktioitiin siten, että 5 % massan hienoimmasta kuituaineesta poistettiin. Sekä alkuperäisestä massasta että fraktioidusta massasta valmistettiin massaraina koepaperikoneessa, niin että arvostelua varten saatiin revintä-massaraina, jonka ominaisuudet vastasivat tehdasvalmisteisen revintämassan ominaisuuksia.

Kahden revintämassalaadun arvostelu antoi seuraavat tulokset: . . Tavanomainen Fraktioitu sul- sulfaattimassa faattimassa / Kuidutusenergia, kJ/kg:

Neulahiertotela 330 290

Vasaramylly 550 450

Massarevinnäisen laatu: ... Tilavuus, cm3/kg 17,5 18,5

Absorptioteho, g/g 9,5 10,5

Absorptioaika, s 3,0 2,5

Massarevinnäisen koossapy- 4,5 6,5

syvyys, N

Koetuloksista käy ilmi, että tällä käsittelyllä on saavutettu melko huomattava kuidutusenergian vähennys, samalla kun on saatu massarevinnäisen laadun parannus. Tilavuus ja absorp-’.·· tioteho ovat suurentuneet, koska jäljellä olevilla kuiduilla j ;"· on keskimäärin suurempi pituus ja parempi kyky muodostaa tila- va kuituverkosto. Absorptioaika (käänteinen absorptionopeus) on lyhentynyt sen takia, että hienoaine on poistettu massa-revinnäisverkosta, mistä on seurauksena pienempi nestevirtaus-vastus. Massarevinnäisen koossapyvysyys on myös parantunut pienemmän kuitujen lyhenemisen takia kuivakuidutuksessa ja 8 77065 keskimäärin pitempien kuitujen takia ennen kuidutusta.

Keksinnön mukainen menetelmä ei rajoitu skandinaavisista pit-käkuituisista puulajeista valmistettuun sulfaattimassaan, vaikkakin menetelmällä saavutetut edut ovat suurimmat tätä massaa käytettäessä, vaan vastaavia vaikutuksia voidaan saavuttaa myös muilla massatyypeillä, jotka on valmistettu toisilla prosesseilla ja toisista puulajeista.

Menetelmä ei myöskään rajoitu pelkästään esimerkeissä käytettyihin laitteistoihin massan hienojakeen poistamiseksi, vaan useimpia olemassa olevia laitteita, jotka voivat erottaa hieno-aineen pitemmistä kuiduista massasuspensiossa, voidaan käyttää. Muita laitteita, joita voidaan käyttää tähän tarkoitukseen la-jitinlaitteiden lisäksi, joissa on rei'itetyt tai raolliset lajitinlevyt tai hienosilmäiset lajitinkankaat, ovat kaartia jittimet, pyörrepuhdistimet (joita myös nimitetään hydrosyklo-neiksi), vaahdotuskennot, sumutustekniikkaan perustuvat laitteet ym.

Claims (4)

9 77065

1. Menetelmä valmistettaessa kevyesti kuidutettua kuivaa revintämassaa massasuspensiosta, tunnettu siitä, että pääosa, edullisesti vähintään 75 paino-X, massan hienoaineesta erotetaan ennen massan kuivausta, jolla tarkoitetaan sitä kuituainesta, joka läpäisee ASTM:n mukaisen sihtikankaan 200.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienoaine erotetaan fraktioimalla massa, jolloin hienoimmat kuitujakeet, joiden määrä on 1-20 paino-X massasta, poistetaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienoaine poistetaan fraktioimalla massa, jolloin hienoimmat kuitujakeet, joiden määrä on 1-30 paino-X massasta, poistetaan.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienoaine erotetaan massan muodostuksen aikana.