NO134563B - - Google Patents

Description

Foreliggende' fremgangsmåte vedrører en fremgangsmåte

til fremstilling av en trecellulose med høy lyshet fra ved.

Den for tiden viktiste prosess til fremstilling av, trecellulose fra ved er sulfatprosessen ved hvilken de.aktive, oppslutningskjemikaliene utgjøres av.alkali og natriumsulfid.

Koking uten sulfid-, såkalt sodakoking, forekommer også, men

metoden har store ulemper blant annet med,hensyn til raasseutbyt-tet -og massekvaliteten og er i øyeblikket av meget liten betyd-

ning. Sulfatprosessen har til tross for sine åpenbare fordeler også ulemper, blant hvilke- de største er utslippet og håndterin-

gen av illelukende og giftige gasser samt lav lyshet hes den ublekte masse.

Det har i forskjellig sammenheng blitt foretatt forsøk

på å erstatte det ved sulfatprosessen benyttede sulfid med ok.sy-gengass. For at oksygengassen skal ha en delignifiserende virk-

ning anvendes derved som regel en pH-verdi under oppslu.tningspro-

sessen som vesentlig overstiger 9- Prosessen vil i det følgende bli kalt oksygengasskoking. Negative resultater er blitt rappor-

tert i litteraturen, f.eks. av J.C. Lescot, Diss. Grenoble, 19^7-

De metoder som angis i patentlitteraturen har ikke i

noen tilfeller ledet til resultater som har blitt benyttet i praksis. En årsak til dette synes å være at gjennomføringer, av oppslutningen har krevet meget høye trykk, f.eks. minst 4 3 kg/cm^

(US patent nr. 2.673-148). En annen årsak er at man ved oksygengasskoking .meget lett oppnår et mørkt produkt som har høyere lignininnr.old enn den masse som oppnås ved konvensjonell soda-

koking. Som eksempel kan følgende forsøk med bjerkeflis anføres.

Ved et sodakok med en tilsetning av 2C % r.atriumhydrok-

syd beregnet på veden og en maksimal temperatur på it"5"C samt en reaksjonstid på 2 timer, ble det oppnådd en masse med et lignin-

innhold på 4,2 %, mens tilsvarende oksygengasskok utført ved et oksygengasstrykk på 8 kg/cm ved forøvrig uforandrede betingelser resulterte i en mørkfarget masse med et lignininnhold på IS %.

Det er foreslått mange fremgangsmåter angående bleking og/eller delignifisering av cellulosemasse med en oksygenholdig gass i nærvær av alkali. Det har imidlertid ikke vist seg mulig å bruke de kjente blekingsprosesser ved oksygenkoking av ved. Det er angitt flere grunner til at dette er mislykket, men den grunn-leggende årsak er at man ved koking utgår fra hele biter av vea, eksempelvis flis, mens man ved bleking arbeider med masse, dvs. fibre som er skilt fra hverandre. Ved kokingsprosessen må man derfor overvinne vanskeligheter som ikke eksisterer ved blekin-gen. En av disse vanskeligheter er å oppnå en jevn inntrengning av kokevæske (impregnering) og en så jevn reaksjon som mulig med oksygenet i flisbitene. Oppnås ikke en riktig impregnering og et miljø som muliggjør en jevn omsetning med oksygengassen, får man bare en masse hvor bare de ytre delene av flisen er tilstrekkelig oppsluttet mens de indre deler er mer eller mindre upåvirket, eller en masse hvor riktignok flisbitens indre er tilstrekkelig oppsluttet men flisens ytre deler er for mye oppsluttet, hvilket gir en ujevn og svak masse.

Det har nå helt overraskende vist seg at man, dersom egnede betingelser anvendes, med benyttelse av middels oksygentrykk, kan fremstille en trecellulose med høy lyshet, lavt lignininnhold og med. høyt utbytte ved oksygengasskoking av ved under forutsetning av at tilsetningen.av alkalihydroksyd og/eller alkalikarbonat skjer ifølge et slikt skjema at en ligninkondensa-sjon unngås samtidig som cellulosen beskyttes mot en altfor stor nedbrytning.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveie-bragt en fremgangsmåte for fremstilling av cellulose med høy lyshet fra ved, hvorved veden oppsluttes med oksygen og alkalihydroksyd og/eller alkalikarbonat i vannoppløsning ved et oksygen-partialtrykk på minst 1 ata, hensiktsmessig 3-20 ata, og denne fremgangsmåte er kjennetegnet ved at mengden av tilsatt alkali i form av hydroksyd og/eller karbonat ved oppslutningsprosessens begynnelse, regnet i mol, utgjør høyst'75 %, f.eks. 2-50 %, fortrinnsvis 5-20 % av den totale mengde som går med til oppslutningsprosessen, og at den resterende alkalimengde tilsettes etter hvert, kontinuerlig eller porsjonsvis, alt ettersom oppslutningsprosessen skrider frem, slik at pH-verdien i løpet av størstedelen av cpp-slutningsprosessen ligger innen området 3. 2. - 13.0, fortrinnsvis 9.5 - 11.5.

Anvendelsen av en pH-verdi i det ovenfor angitte området er vesentlig for tilveiebringelsen ifolge oppfinnelsen av den onsk-ede effekt. -Dersom pH-verdien f.eks. holdes under ca. 9 i lopet av en storre del av oppslutningsprosessen, så oppnåes en masse med anseelig lavere -lyshet. Angitte pH-verdier- vedrorer målinger foretatt ved romtemperatur av prover som ut taes under oppslutning-en og hurtig ned-kjøles til romtemperatur. Ved visse massetyper kan man'., 'uten at massens kvalitet påvirkes alvorlig", _la pH-verdien synke til f .eks. 8.0 ved slutten av oppslutningsprosessen.

Den totalt tilsatte mengde alkalihydroksyd og/eller alkalikarbonat er avhengig av hvilken massékvalitet som skal fremstilles. For langt nedkokte masser med lavt innhold av lignin og hemicellulose, f.eks. rayonmasse, kan man med fordel anvende 6-6 kilomol, mens man for halvk j.emiske masser, som for frilegging av fibrene etter oppslutningsprosessen krever en intens mekanisk behandling, kan benytte 1-2 kilomol, alt beregnet på 1000 kg torr ved. For mange massetyper er det egnet å benytte 2-6 kilomol. For å fremstille en lys papir-masse; som defibreres enkelt ved bXåsing av kokeren, ligger den guns-tigste tilsetningen ved 2.5 - 5 kilomol. Fremgangsmåten er godt egnet for fremstilling av masser for finpapir, plastfyllmiddel og mykpapir.

I det tilfelle alkalihydroksyd uten tilsetning av alkalikarbonat benyttes ved oppslutningen, kan det være egnet å innfore en viss mengde alkalibikarbonat, nensiktsmessig 1-5 kilomol per 1000 kg ved, beregnet i torr tilstand, i oppslutningsvæsken fortrinnsvis ved et tidlig -trinn i kokingen. Tilsetningen av bikarbonat oker oppslutningsvæskens bufferkapasitet hvorved pH-variasjoner kan elimineres. Dersom det er onskelig med en forholdsvis lav pH-verdi, f.eks. 9«5> ved oppslutningen, kan bikarbonat med fordel tilsettes også om karbonat er tilsatt. Store tilsetninger av bikarbonat bor dog unngåes ettersom bikarbonatet gir opphav til -karbondioksyd under oppslutningen, hvilket fortynner oksyF-gassen og dessuten utgjor en ekstra belastning på gjenvinningen av kjemikalier. I de tilfeller hvor tilsetning av alkalibikarbonat forekommer, innregnes denne ikke i de ifolge krav 2 angitte tilsetninger.- Tilsetning av mindre mengder bikarbonat kan lette styringen av prosessen og dermed'bidra til at massen blir jevn. På den annen side må den totale tilsetning av karbonat og bikarbonat holdes på et' slikt nivå at en utfelling av bikarbonat inne i veden unngåes.

Det skal i denne sammenheng også nevnes at- man som buffrings-middel kan innfore avlut fra tidligere kok og/eller avlut fra såkalt oksygengassbleking. Herved oppnåes bedre okonomi ved kjemikaliegjen-vinningen, som kan foretas etter inndamping og brenning av luten ifolge kjente metoder.

Som alkalihydroksyd, karbonat respektivt bikarbonat foretrekkes av okonomiske grunner natriumforbindelsene, men også tilsvarende forbindelser av andre alkalimetaller kan anvendes. Salter av typen nat-riumsulf at kan- også være tilstede samt middels mengder av sulfid, f.eks. hoyst 1 kilomol per 1000 kg ved. beregnet i torr tilstand.

Som tidligere nevnt er en suksessiv tilforsel av oppslut-- ningskjemikaliene alt ettersom disse forbrukes en forutsetning for at-man skal kunne anvende alkalihydroksyd og/eller alkalikarbonat som oppslutningskjemikalier i kombinasjon med oksygen.ved det benyttede pH-området. Hoyst 75 f° kan tilsettes fra begynnelsen av og denne hoye andel kan bare benyttes når man bnsker å tilvirke halvkjemiske masser .eller dersom veden er forbehandlet med f.eks. S02~vann. For de fleste massetyper, inkludert halvkjemiske masser, oppnåes bedre resultater hvis tilsetningen til å begynne med er 2 - 50 %. Ved fremstilling av lyse masser med lavt lignininnhold er det fordelaktig å ikke tiisette mer enn 20 $5. hensiktsmessig 5 - 20 fo, ved oppslutningen, begynnelse og å tilfore resterende alkalimengde alt ettersom oppslutningsprosessen skrider frem. Spesielt egnet har det vist seg å være a-t tilsetningen til å begynne med i alt vesentlig eller helt. består av natriumkarbonat eventuelt med ytterligere tilsetning av bikarbonat som angitt ovenfor og at en storre mengde eller utelukkende natrium-hydroksyd tilfores under senere stadier av oppslutningen. Det. er dog mulig å tilfore hele behovet av alkali i form a_v hydroksyd dersom dette er hensiktsmessig med hensyn til kjemikalieforsorgelsen. Herved

er det ved'fremstilling av- mange massetyper, spe-sielt av slike med lavt lignininnhold, viktig at tilsetningen til å begynne, med er lav, f.eks-.- 2 - 10 fo av- totalt tilsatt mengde.-

Det er også mulig å benytte hare natriumkarbonat som alkali.

Herved oppnåes dog en storre total tilsetning av natrium og dermed- en

storre natriumbelastning på gjenvinningsanlegget. Det natriumkarbonat [ :.,[ som oppnåes ved lutens forbrenning kan anvendes til dette formål, hvilket på den annen side medforer en forenkling.. Uansett om oppslutningen skjer kontinuerlig eller porsjonsvis (dvs. uansett cm veden

bringes til å bevege seg i kokeren eller om veder. f.eks. i ferm av flis', hovedsakelig er stasjonær under selve oppslutningen) , kan al-kalihydroksydet og/eller karbonatet tilfores kontinuerlig eller porsjonsvis alt ettersom oppslutningsprosessen skrider frem. Kokingen kan med fordel foretas som såkalt gassfasekoking der veden respektivt den væskefilm som forekommer på veden, er i beroring med den oksygenholdige gassen. Dersom veden er helt eller i alt vesentlig nedsenket i oppslutningsvæsken er det vesentlig at man ved omroring og/eller finfordeling av gassen og/eller væsken sorger for at oksygengass får anledning til å opplose seg i oppslutningsvæsken etterhvert som oksygen forbrukes. Opplosningen av oksygenet i væsken kan skje inne i oppslutningsbeholderen (kokeren) og/eller utenfor denne, f.eks. i munnstykker, beholdere eller andre kjente innretninger som er egnet for opplosning av gasser i væsker.

Overforingen av oksygen til det med oppslutningsvæske impregnerte vedmateriale, er et kritisk punkt i prosessen og denne overforing reguleres blant annet ved å avpasse oksygengasstrykk, temperatur og beroringsoverflatene gass/væske inkludert den med oppslutningsvæske impregnerte ved. Den oksygenholdige gass utgjcres helst i alt vesentlig av rent oksygen, men man kan også benytte blandinger av oksygen og f.eks. nitrogen respektivt karbondioksyd. Komprimert luft kan også anvendes, hvilket dog kompliserer de tekniske anordninger for opplosning av oksygengassen. For selve oppslutningsprosessen "kan man hensiktsmessig impregnere flisen med en vannopplosning inneholdende enskede kjemikalier. Impregneringen kan foretas i vakuum, ved atmos-færetrykk eller overtrykk eller ved andre fra konvensjonelle kokeprosesser kjente metoder. En vanndampbehandling av vedmaterialet kan også gå forut for oppslutningen. Temperaturen ved impregneringens begynnelse kan være 20° - 90°C eller i spesielle tilfelle enda hoyere, f.eks. 90° - 120°C. I det siste tilfelle kan den hoyeste temperaturen ved oppslutningen være den samme som begynnelsestemperaturen. I al-minnelighet er det dog formålstjenelig at temperaturen får stige i lopet av oppslutningen, f.eks. fra 60° - 90°C til maksimaltemperaturen, f.eks. 110° - 150°C. Ved en maksimaltemperatur på 90<C>C går oppslutningen langsomt, men på den annen side kan et moderat oksygengasstrykk og enkle tekniske anordninger anvendes. En temperatur på 9G~ - HO C man med fordel benyttes ved fremstilling av halvkjemiske masser, som her defineres som masser med hoyt utbytte og hvis fibre ikke frilegges helt, men utsettes for en mekanisk behandling, f.eks. i en raffinor, etter oppslutningen.

Hvis man arbeider ved en maksimaltemperatur på 150°-175°C, skjer oppslutningen hurtig. På den annen side kreves en ytterst effektiv overforing av oksygen til flisen fra gassfasen. Dette krever en intim kontakt og hoyt oksygengasstrykk. Ved hjelp av effektive kontrollforanstaltninger er .det dog mulig å beherske oppslutningen også innen dette temperaturintervall, spesielt når det gjelder fremstilling av masser med middels utbytte. Normalt foretrekkes en maksimaltemperatur innen intervallet 110° - 150°C, der oppslutningen kan skje i lopet av rimelig tid med relativt enkle anordninger og under middels trykk og god kontroll av massekvaliteten uansett om man frem-stiller halvkjemiske masser eller masser hvis fibre kan frilegges uten intens mekanisk behandling eller helt enkelt frilegges i forbindelse med blåsing av kokeren (oppslutningsbeholderen). Oksygen-gassens partialtrykk under oppslutningen bor ligge innen området 1-20 ata, hensiktsmessig 3-20 ata. Hoyere trykk bor neppe forekomme av sikkerhetsgrunner og ved lavere trykk blir oppslutningen langsom og ikke okonomisk gjennomførbar. Normalt foretrekkes et trykk på 3-20 ata hvorved, av tidligere angitte grunner, et hoyere trykk er egnet jo hoyere reaksjonstemperaturen er.

Når det gjelder tilvirkning av masser for visse anvendelses-formål, f.eks. når det onskes hoy styrke i det av massen fremstilte papir, er det hensiktsmessig at oppslutningsprosessen utfores i nærvær av en inhibitor eller en blanding av inhibitorer, som forhindrer eller minsker'angrepet på vedens karbohydrater. Inhibitorenes virkning gjenspeiles også i massens viskositet respektivt cellulosens polymeri-seringsgrad.

Inhibitorene kan med fordel tilsettes på et tidlig trinn i oppslutningen, fortrinnsvis for eller i forbindelse med oppslutningsprosessens begynnelse, f.eks. i impregneringsvæsken. Magnesiumforbindelser har vist seg å være'anvendbare inhibitorer. Tungt oppløse-lige magnesiumforbindelser slik som f.eks. magnesiumkarbonat har en viss effekt. Det samme er forholdet med opploselige salter, f.eks. sulfat og lignende, som imidlertid gir opphav til en utfelling av magnesiumhydroksyd eller magnesiumkarbonat i den alkaliske oppslutningsvæsken. Komplekse magnesiumsalter, fortrinnsvis slike som er opploselige under oppslutningsprosessen, f.eks. magnesiumkomplekser av polyhydroksysyrer, organiske syrer med minst to karboksylgrupper, f.eks. oksalsyre og/eller polyfosforsyrer, har overraskende vist seg å gi en påtagelig gunstigere effekt. Det har vist seg at opploselige komplekser leder til en jevnere oppslutning av veden enn hva tilfelle er med f.eks. magnesiumkarbonat og sulfat. Ferdigdannede komplekser gir ved fordvrig uforandrede betingelser en jevnere masse- men kom-pleksdanneren kan også tilsettes forst, hvoretter et magnesiumsalt tilfores. Også tilsetning i motsatt rekkefolge kan foretas, hvorved det er hensiktsmessig å sdrge'for åt<:>det ikke' skjer•noen vesentlig utfelling. Som kompleksdannere respektivt kilde for komplekser, kan man anvende avluter fra -alkalisk behandling av trecellulose eller ved. Benyttet kokvæske fra oppslutningsprosessen kan med fordel anvendes hvilket også er tilfelle med avlut fra såkalt oksygengassbleking- eller annen alkalisk'behandling av cellulose. Mengden av magnesiumforbindelser beregnet som MgO er normalt -0.01 - 1.0 fo av vedens vekt, fortrinnsvis 0.05 - -0.'5 fo. Den benyttede mengde henfører seg til den mengde som finnes tilstede under oppslutningsprosessen. Ved luttil-bakeføring kan mengden av tilsatt MgO være lavere.

Også alkallopploselig kiselsyre eller silikat, fortrinnsvis alkalisilikat, iiar vist seg å være effektive inhibitorer ved oppslut-ningsfremgangsmåten. En -egnet tilsetning er 0.05 - 1.0 $ av vedens vekt. Storre eller mindre-mengder kan dog komme på tale ved visse massetyper.

Spesielt effektiv blir den beskyttende virkning dersom såvel magnesiumforbindelser sem kiselsyre anvendes som inhibitorer. Med hensyn til magnesiumforbindelsene gjelder også i dette tilfelle at opploselige komplekser er meget overlegne sammenlignet med tungt opploselige forbindelser og slike som gir opphav til utfelling.

Enten man benytter kiselsyre og/eller silikat eller ikke, har det vist seg særlig gunstig som inhibitor å benytte magnesiumkomplekser av nitrogen inneholdende polykarboksylsyrer av typen

eller alkalisalter derav, hvor A er gruppen r-CHgCOOH eller -CHgCHgOH, hvor n er et helt tall fra 0 til.5«

Eksempler på slike er etylendiamintetraeddiksyre, nitrllo-trieddiksyre, dietylenaminp.entaeddiksyre, hydroksyetyletylendiamin-trieddiksyre osv. eller alkalisalter derav. Det har overraskende vist seg at kompleksdannere med fordel, kan være tilstede i storre mengder, f.eks. i 2 - 10 ganger storre mengde, enn det som er nodvendig for å unngå utfelling av f.eks. magnesiumhydroksyd under oppslutningen. Anvendelsen av avlut i kombinasjon med kompleksdannere av ovenfor nevnte, ty^e, har vist seg spesielt fordelaktig. Det har ofte vist

seg hensiktsmessig å fjerne en del av.oppslutningsvæsken under oppslutningsprosessens gang, f.eks. ved avrenning, pressing, fortreng-ning eller,filtrering. Dersom man: ved et senere trinn eller til på-følgende oppslutning onsker å tilbakeføre denne, vaske til oppslutningsprosessen, .kan det ofte være fordelaktig å foreta en trykkopp-varming. av væsken eller en del av denne ved f.eks. 110° — 200°C, f. eks. i intim berøring med oksygenholdig gass, f.eks. luft for å oksy-dere organiske stoffer i væsken. Oppfrisking av væsken ved tilforsel av alkali og/eller alkalikarbonat kan skje for eller etter trykkopp-varmingen.

Ved fremstilling av mange massetyper, f.eks. rayonmaase og papirmasser med hoy opasitet, har det for oppslutningsprosessen vist seg å være gunstig å underkaste veden en forbehandling med vann eller vannopplosning i surt, noytralt eller alkalisk medium, eventuelt i flere trinn. Med de nevnte massetyper foretas denne behandling fortrinnsvis ved hoy temperatur, f.eks. "90° - 150°C, hvo-rved det skjer en påtagelig utlosning av f.eks. 2 - 15 % av vedmaterialet. Som alkalisk medium kan avlut fra alkalisk behandling av trecellulose eller alkalisk oppslutning anvendes og behandlingen kan pågå i så lang tid at oppløsningens pH-verdi synker og at oppløsningen blir sur. Spesielt egnet har det derved vist seg å være a benytte lut uttatt etter eller under oksygengasskokingen ifolge foreliggende oppfinnelse.

Ved fremstilling av andre massetyper, f.eks. sterke papirmasser, kan forbehandlingen hensiktsmessig foretas med oppløsninger av lavere temperatur, f.eks. 30° - 100°C, fortrinnsvis i nærvær av en syre, f.eks. svovelsyre, salpetersyre eller fosforsyre, f.eks. i 0.1 - 1 %- ±g opplesning. Disse syrer kan også anvendes ved forbehandling ved hoyere temperatur..

For oksygengasskokingen ifolge foreliggende oppfinnelse, er

■det spesielt hensiktsmessig å fo-reta en forbehandling med en vannopp-ISsning som inneholder svoveldioksyd, bisulfitt og/eller sulfitt.

Behandlingen gir en viss utlosning og en modifisering av vedmaterialet som har vist seg å være gunstig, spesielt med vedmaterialet som er vanskelige å oppslutte uten noen forbehandling, f.eks. ved av nåletrær.

Ved en slik forbehandling med vann eller vannopplosninger kan massen modifiseres og ved hjelp av hensiktsmessig valg av betingelser opti-meres for forskjellige anvendelsesområder. Forbehandlingen meiforer

generelt sett et nedsatt forbruk av alkali.

Ved fremstilling av -masser der hoy papirstyrke etterstrebes, utfores forbehandlingen, eller en del av denne fortrinnsvis i nærvær av kompleksdannere for bi- og/eller polyvalente metallioner slik'som kobber, jern, mangan, kobolt ag vanadium. Således kan man fjerne og/ eller uskadeliggjøre ioner av de_ såkalte overgangsmetallene som kata-lyserer en oksydativ nedbrytning av karbohydratene i lopet av den etterfølgende oppslutningsprosess. Eksempler på egnede kompleksdannere er salter av nitrogenholdige polykarboksylsyrer av tidligere-nevnt type, polyfosfater og etylendiamin, men også andre kompleksdannere av uorganisk eller organisk natur kan med fordel anvendes. Effekten kan forhoyes dersom blandinger av forskjellige kompleksdannere benyttes. Benyttelsen av kompleksdannere i forbindelse med forbehandlingen har vist seg å være nyttig for massens j-evnhet også med andre massetyper, f.eks. rayonmasse.

Uansett hvordan forbehandlingen utfores kan det være hensiktsmessig å vaske veden med f.eks. vann mellom forbehandlingstrinnet og oppslutningen. Et slikt vasketrinn innebærer dog visse omkost-ninger og dessuten oket risiko for vannforurensninger og det kan derfor ofte være praktisk å sloyfe vaskingen hvilket normalt ikke med-fører noen alvorlige ulemper.

Det har også vist seg hensiktsmessig at kompleksdannere for nevnte bi- og/eller polyvalente metallioner er tilstede under oppslutningsprosessen. Eksempler på egnede kompleksdannere er polyfosfater og polykarboksylsyrer inneholdende nitrogen, f.eks. av tidligere nevnt type. Også andre kompleksdannere kan benyttes hvorved slike som ikke i nevneverdig utstrekning nedbrytes i det oksyderende miljo foretrekkes.

En tilsetning av overflateaktive midler ved oppslutningsprosessen har vist seg å bidra til en nedsettelse av den fra veden fremstilte trecelluloses harpiksinnhold og overraskende også vist seg å bidra til en nedsettelse av lignininnholdet og en jevnere delignifisering. De overflateaktive midler tilsettes hensiktsmessig fra begynnelsen av- eller ved et tidlig trinn i prosessen- og kan være tilstede under hele eller en del av oppslutningsprosessen. Kationaktive, anionaktive eller ikke-ioneaktive midler eller blandinger av disse

kan anvendes. Dersom væske sirkuleres under oppslutningen er det egnet å benytte midler som ikke gir bestandig skum. Eksempler på egnede midler er polyglykoletere av fettalkoholer og alkylfenoletylen-oksydaddukter. Også sulfonerte produkter, f.eks. alkylbenzensulfonat, kan benyttes.

Det har overraskende vist seg at lovved lar seg oppslutte jneget lettere ifolge foreliggende fremgangsmåte enn nåletreved, f. eks. gran og furu. Oppslutningsprosessen kan også benyttes med disse sistnevnte råvarer, skjont kravene med hensyn til vedfragmentenes dimensjoner, behandlingstemperatur, alkalikonsentrasjon og oppslut-ningsforldpets gang :og oksygengasstrykkets tilpasning til disse vari-able er betydelig mer kritiske faktorer enn ved oppslutning av lovved. Den som råvare benyttede lovved kan utgjores av f„eks. bjerk, bok, poppel, aspj lonn, or eller eucalyptus.

Den som råvare benyttede ved kan foreligge i form av flis av slike dimensjoner som er egnet ved andre oppslutningsprosesser, f.eks. sulfatprosessen. Det har imidlertid vist seg at påtagelige fordeler når det gjelder oppslutningens jevnhet også under reaksjons-betingelser som skiller seg fra de optimale, oppnåes dersom veden foreligger som fragmenter, f.eks. spon av typen hdvelspon eller flis med en middels tykkelse på hoyst 3, fortrinnsvis 0..2 - 2 mm. Ovrige dimensjoner er ikke kritiske. Også sagspon og stikker kan anvendes.

Spesielt med nåletreved er det av betydning at tykkelsen på vedfrag-mentene er liten. I motsatt fali blir oppslutningen lett ujevn og

prosessen vanskelig å kontrollere.

Etter oppslutningsprosessen kan det oppsluttede vedmateriale eventuelt underkastes en mekanisk behandling for å frilegge fibrene.

Ved-langtgående oppslutning oppnåes defibrering på samme måte som ■etter gjengse kokeprosesser for cellulose, f.eks. sulfatkoking, dvs. f.eks. ved utblåsning av materialet fra oppslutningsapparatet eller

■ ved pumping.

Den oppnådde trecellulose har så hoy lyshet at dan med fordel . kan benyttes direkte for fremstilling av f.eks. tissuepapir. lys kartong og avispapir. For formål hvor hoyere lyshet onskes, f.eks. finpapir, rayon og cellulosederivater, kan massen lett blekes ifolge kjente metoder, f.eks. ved behandling med klor, klordioksyd, kloritt, hypokloritty peroksyd, peracetat, oksygengass eller kombinasjoner av diss.e blekemidler i ett- eller flere trinn. Det har vist seg å være spesielt .egnet å benytte klordioksyd. Kjemikalieforbruket er påtagelig lavere enn ved bleking av sulfatcellulose.

De ved oppslutningsprosessen benyttede kjemikalier kan gjen-vinnes etter forbrenning av luten og eventuelt kaustisering av hele eller en del av det ved forbrenningen oppnådde karbonat.

Oppfinnelsen illustreres av fdlgende utforelseseksempler.

Eksempel 1

Ved forsokene ble det benyttet bjerkeflis med et lignininnhold på 21.1 Flisens tykkelse var ca. 1 mm. Som referanseprove

behandlet man flis og en alkalisk vannopplosning i et forste forsok ved folgende betingelser:

Behandlingen ble foretatt i en autoklav som roterte i et oppvarmet glykolbad. Etter behandlingen ble flisen vasket. Utbyttet ved behandlingen var 63.4 $>• Flisen var morkebrun. Lignininnholdet etter behandlingen var 20.4 %•

I et annet forsok ifolge foreliggende oppfinnelse ble behandlingen utfort i fire trinn, hvorved I.25 kmol NaOH beregnet på

1000 kg torr ved ble tilsatt i forste trinn. I de tre folgende trinn ble 0.75 kmol NaOH tilsatt i hvert trinn. Behandlingstrinnene Jple utfort ifolge forsok 1 med unntagelse av alkalimengden, som ble redusert ifolge det ovenfor angitte. Tiden ved hvert behandlingstrinn nådde opp til 240 minutter. Mellom behandlingstrinnene ble det foretatt vasking med vann av cellulosematerialet. Etter impregneringen av veden med kokvæsken var pH-verdien 13, men sank til 10 i den lut som ble fjernet forste gangen ved 120°C. I de i senere trinn fjernede luter lå pH-verdien innen området 10-11.

Etter fire behandlingstrinn var massens lignininnhold 1.5

Masseutbyttet var 51.5 %. Massens lyshet var 75 % SCAN.

I et tredje forsok ble veden behandlet ifolge forsok 2, men uten oksygentrykk. Etter behandlingen hadde flisen et lignininnhold på 22.1 % og et utbytte på 71 %- Fargen var morkebrun.

Forsokene viser at dersom onsket delignifiseringseffekt skal kunne oppnåes ved en pH på ca. 9 bil ca. 13~må:

a) behandlingen utfores under oksygentrykk

b) alkalitilsetningen skje etterhvert i flere trinn.

Massen som ble behandlet under oksygentrykk i flere trinn

oppviser en særlig hoy lyshet.

Eksempel 2

Bjerkeflis ble behandlet ifolge eksempel 1, forsok 2, men med tilsetning av et magnesiumkompleks som ble fremstilt ved blanding av MgSO^ og etylendiamintetraeddiksyre (EDTA). Magnesiumkomplekset ble tilsatt for oppvarmingsperioden. Mengden av magnesium tilsvarte 0.1 fo beregnet på masse f som MgO). Mengden av EDTA var opptil 0.5 % beregnet på masse. I dette tilfelle lå de målte pH-verdiene under oksygengasskokingen ca. 0.5 enheter hoyere enn i eksempel 1, forsok 2. Dette har sammenheng med at utbyttet av karbohydrater var hoyere på grunn av nærværet av magnesiumkomplekset. Etter fire behandlinger var massens lignininnhold 2 %. Utbyttet var 57- 5 % °g massens lyshet var den samme som ved eksempel 1, forsok 2.

Forsoket viser at det oppnåes en kraftig utbytteforbedring ved tilsetning av magnesiumkompleks.

Eksempel 3

Bjerkeflis med lignininnhold 20.9 % °g med en tykkelse på 1.5 mm ble behandlet ved folgende betingelser:

Veden ble impregnert med kokvæske for oppslutningen. Alkaliet i form av Na0CCU ble tilsatt i fire- trim. Eehandlingstrinnene bie foretatt i en roterende autoklav. Etter behandlingen ble massen vasket med vann. pH-verdien. etter impregneringen av veden- med kokvæsken ved 80°C var 11.0- I lopet av mesteparten av oksygengasskokingen iå pH-verdien innen området 9-«5 - 10- Massens lignininnhold var opptil 3- %. Masseutbyttet var 56.4 %• Massert, hadde en lyshet på 64 % SCAN.

Forsoket viser at god delignifiseringseffekt oppnåes når natriumkarbonat benyttes. Forsoket ble dessuten utfort uten vasking mellom de forskjellige behandlingstrinnene hvilket er det normale alternativ ved den tekniske anvendelsen av prosessen.

Eksempel 4

Furuflis. med et lignininnhold på 28 % og med en .tykkelse på 1.5 mm ble forbehandlet med en bisulfitholdig oppløsning inneholdende 20 g natriumbisulfit per liter ifolge folgende betingelser.

Etter forbehandlingstrinnet ble det foretatt en vannvasking av flisen, hvoretter den ble behandlet i fem trinn ifolge eksempel 3, men med en tilsetning" av 1.25 kmol NaOH per 1000 kg torr ved" i hvert trinn. pH-verdien etter det siste behandlingstrinnet var IC.5. I lepet av mesteparten av kokingen lå pH—verdien innen området 9-2-10.5.

" Etter behandlingen ble-massen vasket med vann. Massens lignininnhold var 3.1 Ts.- Masseutbyttet var 48.6 %. Massen hadde lyshet en 55 %~ SCAN. Forsoket viser at det er mulig å fremstille masser med hoye lysheter og lave lignininnhold ifolge oppfinnelsen også når man benytter nåletreved som utgangsmateriale..

Eksempel 5

Granflis med et lignininnhold på 27.6 % og en tykkelse på 1„6 mm ble forbehandlet ifolge folgende betingelser med en bisulf itt-holdig opplesning inneholdende 20- g natriumbisulfit per liter samt- di-natriumsaltet av etylendiamintetraeddiksyre i en mengde som tilsvarer 0.4 % beregnet på-vekten av den-torre vei.

Etter forbehandlingstrinnet ble flisen vasket med vann hvoretter den ble behandlet i fem trinn som folger:

Behandlingstrinnene ble utfort i en roterende autoklav. Etter behandlingen ble massen vasket med vann. Xokevæskens pH-verdi lå i løpet av mesteparten av prosessen innen området 9,5 - 10. Massens lignininnhold var 1,6 %. Masseutbyttet var 4-6,5 %• Massen hadde en lyshet på 62 % -SCAN.

Forsøket viser at man også ved anvendelse av nåletreved kan oppnå meget god delignifisering og høy lyshet uten at utbyttet av masse blir lavt, ved å anvende kompleksdannere for tungmetallioner ved forbehandlingen og tilsetning av bikarbonat under oksygengassbehandlingen-.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av cellulose med hpy lyshet fra ved, hvorved veden oppsluttes med oksygen og alkalihydroksyd og/eller alkalikarbonat i vannoppløsning ved et oksy-genpartialtrykk på minst 1 ata, hensiktsmessig 3-20 ata, karakterisert ved at mengden av tilsatt alkali i form av hydroksyd og/eller karbonat ved oppslutningsprosessens begynnelse, regnet i mol, utgjør høyst 75 % » f.eks. 2-50 %, fortrinnsvis 5-20 % av den totale mengde som går med til oppslutningsprosessen, og at den resterende alkalimengde tilsettes etter hvert, kontinuerlig eller porsjonsvis, alt ettersom oppslutningsprosessen skrider frem, slik at pH-verdien i løpet av største-delen av oppslutningsprosessen ligger innen området 9,2 - 13,0, fortrinnsvis 9,5 - 11,5.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den totalt tilsatte mengde alkalihydroksyd og/eller alkalikarbonat tilsammen utgjør 1-8, hensiktsmessig 2-6, fortrinnsvis 2,5 - 5 kilomol pr. 1000 kg ved beregnet som tørr- i vekt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at man for å øke oppslutningsvæskens bufferkapasitet mot pH-veriasjoner også tilsetter alkalibikarbonat, furuten alkalihydroksyd og/eller alkalikarbonat.

4. Fremgangsmåte -ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at oppslutningen utføres ved en høyeste temperatur på 90 - 175°€, fortrinnsvis 110 - 150°C.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at oksygenets partialtrykk i løpet av størsteparten av oppslutningsprosessen ligger innen området 3~12 ata.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at veden før oppslutningsprosessen underkastes en forbehandling med vann eller vann-oppløsning i surt medium, eventuelt i flere trinn, hvor forbehandlingen utføres i nærvær av kompleksdannere for bi- og/eiler polyvalente ioner av overgangsmetaller slik som kobber, jern, mangan, kobolt cg vanadium.

7.. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at overflateaktive midler er tilstede under oppslutningsprosessen eller en vesentlig del av denne.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den som råvare benyttede ved foreligger som biter, f.eks. spon eller flis, med en middels tykkelse på høyst 3 mm, fortrinnsvis 0,2 - 2 mm.