NO160325B - Demonterbar stolfot. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for bleking av tremasse eller lav-celluloseholdige masser (halvcellulose).

Foreliggende oppfinnelse angår bleking

av tremasser som inneholder betydelige

mengder av ikke celluloseaktige materialer,

og særlig bleking av disse vanskelig blekbare tremasser med et reduserende blekemiddel under milde betingelser.

Fibermasser av tre inndeles vanligvis1

i to hovedklasser. En klasse av de såkalte kjemiske masser som fremstilles ved hjelp av prosesser som omfatter kjemisk fjer-nelse av hovedparten av de ikke celluloseaktige trematerialer, såsom ligniner og

andre forurensninger, for å overlate en forholdsvis renset masse som til minst 80 %

består av cellulose. Disse prosesser omfatter

en kjemisk oppslutning, og typiske prosesser er kraft- og sulfittprosessen og lignende metoder. De oppsluttede cellulosemasser

ligner meget bomull som også er forholdsvis meget ren og inneholder ca. 80 til 95

vektprosent av cellulose.

Den andre hovedklasse av masse blir

fremstillet ved hjelp av metoder som lar

størsteparten av de ikke celluloseaktige bestanddeler av treet forbli i massen. Disse

metoder betegnes normalt som mekaniske

eller kjemisk-mekaniske metoder, hvor

oppdelingen av trematerialet til fibrer i

hovedsaken utføres ved en mekanisk slip-ning av treet, enten i form av flis eller stokker. Som følge av at trematerialet ikke

utsettes for et sterkt kjemisk angrep vil hovedmengden av de ikke-celluloseaktige bestanddeler forbli i fibrene som sluttelig dannes. Slike fibrer inneholder opp til 60 %

cellulose, idet de resterende stoffer i massen utgjør fra 40 til 60 % av ikke-celluloseaktige trematerialer.

De strengt mekaniske metoder for fremstilling av tremasse representeres av den såkalte slipeprosess, hvor stokker eller kubb eller andre store trestykker males mot en slipesten, og raffineringsmetoder hvor tresponer blir mekanisk oppdelt i skive-eller lignende raffineringsapparater. Kjemisk-mekaniske metoder omfatter bløtgjø-ring av treet med vandige bløtgjøringsmid-ler, så som sulfitter, bisulfitter og lignende (uten vesentlig uttrekking av de ikke-celluloseaktige materialer) før den mekaniske oppdeling av materialet til fibrer. Tremasse som er fremstilt ved hjelp av en av disse i det vesentlige mekaniske midler betegnes i det følgende som lavcelluloseholdige tre-masser.

De lav-celluloseholdige tremasser er særlig ønsket på grunn av deres lave pris, og deres tilfredsstillende fysikalske egen-skaper. Deres fremstilling er forbundet med meget lite tap av det opprinnelige tremate-riale og omkostningene ved deres fremstilling er vanligvis mindre enn de såkalte kjemiske metoder. Disse masser er særlig egnet for fremstilling av trykkpapir, avis-papir, støpte produkter, korrugert papir, kartong og lignende.

Skjønt den kjensgjerning at største-parten av trematerialer forblir i de mekaniske masser er fordelakig fra økonomisk standpunkt forårsaker den imidlertid en mørk farge i massen, og på grunn av den store mengde av ikke celluloseaktige materialer i disse masser er det vanskelig å bleke dem til rimelig lyse farger.

Det viser seg at metoder som er meget effektive for å bleke de forholdsvis rensede cellulosefibrer, deriblant bomull, og de såkalte kjemiske masser, er ikke effektive når det gjelder lavcelluloseholdige tremasser. Et eksempel er metoden som består i alkali-ekstraheringen av massen og derpå bleking av massen med peroksygenkjemikalier. Mens denne metode er effektiv for å bleke kraft- og sulfittmasser og bomull, er den helt ueffektiv når det gjelder ikke oppsluttede tremasser som har et celluloseinnhold på 60 %.

Det skal nevnes at fra U.S. patent 2 206 535 er det kjent å avfarge eller fjerne fargestoffer fra tekstilmaterialer ved hjelp av formamidinsulfinsyre.

Et annet eksempel omfatter behandlingen av bomull med vandig alkali-formamidinsulfinat (et salt av tiourinstoffdioksyd) før bomull blekes med alkaliper-oksyd. Alkali, fortrinnsvis brukt i en mengde av 2 til 6 vektprosent i behandlings-oppløsningen, tjener som oppløsende og ekstraherende middel for de ikke celluloseaktige bestanddeler i bomull, og kombina-sjonen av alkali og formamidinsulfinat for-bereder bomullsfibrene for den etterfølg-ende alkaliperoksydbleking og gir dem en viss lys fargning. Denne metode egner seg ikke for lav-celluloseholdige tremasser. Sterke alkaliske oppløsninger bleker ikke effektivt disse urene masser. Andre metoder for behandling av forholdsvis ren tek-stilbomull og kjemisk rensede tremasser, egner seg ofte ikke for lav-celluloseholdige tremasser.

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for bleking av lav-celluloseholdige masser som gjør dem betydelig lysere og allikevel ikke trekker ut vesentlige mengder av ikke-celluloseaktige bestanddeler fra massene og fremgangsmåten ar-beider med et billig, ikke oksyderende blekemiddel.

I overensstemmelse med det foran an-førte går fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut på bleking av tremasse eller lav-celluloseholdige masser av tre (halvcellulose), og fremgangsmåten er karakterisert ved at massen behandles ved en temperatur av 32 til 155° C i opp til 4 timer i en vandig masse-oppslemming som har en pH på 5,5 til 8,0, fortrinnsvis 5,5 til 7,0, og som inneholder 1 til 20 vektprosent av massen og 0,1 til 2,0, fortrinnsvis 0,1 til 1 vektprosent av tiourinstoffdioksyd, beregnet på vekten av massen.

Ved en særlig gunstig utførelsesform inneholder den vandige masseopplsemning også natriumbisulfitt i en mengde på opp til 20 ganger, men fortrinnsvis 6 ganger vekten av tiourinstoffdioksyd. Videre er det særlig fordelaktig at den vandige masse-oppslemming også inneholder et polyfosfat i en mengde opp til 1 % av vekten av massen. Andre trekk ved fremgangsmåten vil fremgå av den følgende beskrivelse.

Mengden av det brukte thiourinstoff-dioksyd og pH av blekeoppløsningen er kritiske for oppnåelsen av en optimal lysfarg-ning av massen. Bruken av mindre enn 0,1 vektprosent av thiourinstoffdioksydpåbasis av massevekten, eller behandlingen ved en pH på mindre enn 5,5 resulterer i en dårlig bleking. Det er interessant at behandlingen ved en pH over 8,0 forårsaker en vesentlig minsking av blekevirkningen og even-tuelt forårsaker at fibrene blir mørkere. Dette skulle ikke ventes fra de kjente metoder som brukes for bleking av rene cellu-losesfibrer, f. eks. bomullsfibrer. Den øvre grense for mengden av thiourinstoffdioksyd, nemlig ca. 2,0 % er bestemt på grunn av økonomiske faktorer. En effektiv bleking kan oppnåes ved vesentlig lavere verdier enn 2 %, og det foretrekkes å arbeide med 0,1 til 1,0 %.

Det i fremgangsmåten anvendte thiourinstoffdioksyd er brukt enten som syre eller som et alkalimetallsalt av syren, særlig natrium- og kaliumsalter. Syren har følgende formel:

Thiourinstoffdioksydet betegnes av og til som aminoiminometansulfinsyre eller formamidinsulfinsyre.

De ved hjelp av fremgangsmåten behandlete masser er lavcelluloseholdige tre-masser, hvilket uttrykk betegner her tre-masser som inneholder ikke mere enn ca.

60 vektprosent av cellulose, idet de resterende materialer er ikke-celluloseaktige trebestanddeler. Typisk for disse masser er de mekaniske og de såkalte kjemisk-mekaniske masser. De mekaniske masser er re-presentert av malt-tre-masser og raffine-ringsmasser som er fremstilt ved maling av stokker mot malestener, henholdsvis ved å lede trefliser gjennom en skive eller annet raffineringsapparat som mekanisk opp-deler treet til fibrer. De kj emisk-mekaniske masser dannes ved å oppbløte treet før den mekaniske oppdeling til fibrer. Oppblø-tingsmidlene kan bestå av vandig sulfitt, bisulfitt eller andre vanlige oppbløtings-midler brukt på en måte som hindrer en uttrekking av mere enn 5 til 20 % av ikke-celluloseaktige bestanddeler i treet under oppbløtings- og oppslutningstrinnene. Disse lav-celluloseholdige tremasser blir dannet fra en rekke av trekilder, f. eks. gran, furu, skarntyde, bomullstre, osp og poppel.

De lav-celluloseholdige tremasser behandles ifølge fremgangsmåten i form av en vandig oppslemming som har en konsentrasjon på 1 til 20 vektprosent, og fortrinnsvis ca. 3 vektprosent. Behandlingen av oppslemminger som inneholder vesentlig mindre enn 1 % av massen er uøkonomisk og krever store omkostninger, mens behandlingen av masser som har større konsentrasjoner enn ca. 20 % er vanskelig på grunn av de mekaniske problemer forbundet med en god blanding av behand-lingskjemikalier med massen. Fremgangsmåten er en reduserende-blekende prosess og gjennomføres derfor under ikke oksyderende betingelser. Når det arbeides i liten målestokk, er det ofte fordelaktig å skaffe en ikke oksyderende, inert atmosfære over massen, f. eks. ved å danne en nitrogen-eller annen inert atmosfære i blekekamme-ret. I normal kommersiell drift er dette ikke nødvendig, da normale driftsbetin-gelser vedrørende store mengder av massen ikke er av en slik art at de kan lede til en oksydering.

Blekeprosessen ifølge oppfinnelsen blir utført ved en temperatur på ca. 32° C til 155° C, fortrinnsvis 32° C til 100° C, og helst ca. 71° C til 82° C. Disse temperaturer sikrer at gode masseegenskaper beholdes, mens de samtidig tillater en effektiv bleking i en rimelig tid. Behandlingen ved temperaturer under ca. 32° C gir en for liten økning av den lyse fargning og for lange bleketider, mens behandlingen ved temperaturer over 155° C er unødvendig og uøkonomisk. Normalt utføres behandlingen ved temperaturer som ikke overstiger 100° C, unntatt i slike prosesser som blekeprosessen kombi-nert med raffinering med høy konsistens.

Blekeprosessen ifølge oppfinnelsen ut-føres i en tid av opp til ca. 4 timer, og fortrinnsvis ca. 2 til 3 timer. Behandlingen i en kortere tid enn 1 time gir normalt ikke den ønskede grad av økningen av lyshetsgraden, mens behandlingen i en tid på mere enn 4 timer er unødvendig.

pH-verdien av den vandige fase av masseoppslemmingen er 5,5 til 8,0. For å tilveiebringe denne pH-verdi når man bruker thiourinstoffdioksyd uten natriumbisulfitt, skaffes i den vandige fase av masseoppslemmingen 0 til 0,2 % av et alkali, f. eks. natriumhydroksyd, kaliumhydrok-syd, natriumkarbonat, kaliumkarbonat eller lignende. Mere alkali, av og til så meget som 0,4 % av den vandige fase av oppslemmingen, kan være nødvendig når natriumbisulfitt er tilstede, da dette materiale rea-gerer med og nøytraliserer en del av det tilsatte natriumhydroksyd. Den faktiske mengde av alkali i det anvendte område er basert på surhetsgraden eller alkalinite-ten av den behandlete masse og konsentrasjonen av massen i masseoppslemmingen, og den svarer til den mengde som er nød-vendig for å oppnå den ønskete pH på 5,5 til 8,0.

Tilsetningen av natriumbisulfitt og/ eller natriumtripolyfosfat eller andre poly-fosfater øker betydelig blekevirkningen av thiourinstoffdioksyd-oppløsningen. Natriumbisulfitt brukes i mengder uttrykt som vektforhold mellom natriumbisulfitt og thiourinstoffdioksyd på 20 : 1. Det foretrekkes en mengde av natriumbisulfitt som gir et vektforhold på ca. 6 deler av bisulfitt til 1 del av thiourinstoff-dioksyd. Bruken av mere enn den angitt øvre mengde på 20 : 1 av bisulfitt til thiourinstoffdioksyd, er unødvendig og gir ikke noe ytterligere fordeler under blekingen. Polyfosfatet blir brukt i mengder på opp til 1 vektprosent, basert på den tørre vekt av massen, idet 0,5 % foretrekkes. Typiske brukbare poly-fosfater er natrium-tripolyfosfat, tetra-natrium-polyfosfat, natriumheksametafos-fat og lignende.

Bruken av natriumbisulfitt skjer best ved en pH av masseoppslemmingen i nær-heten av den nedre grense av det avgitte pH-område på 5,5 til 8,0. Når man bruker bisulfitt, er tilsetningen av tilstrekkelig natriumhydroksyd for å øke pH-verdien mot 8,0 overflødig, såvel hva angår natriumhydroksyd som bisulfittet, da disse kjemikalier blir delvis oppbrukt under nøytra-liseringsreaksjonen. Derfor foretrekkes å arbeide med pH-verdier mellom ca. 5,5 og 7 når man bruker natriumbisulfitt.

pH av massen innstilles normalt opp-over ved tilsetning av natriumhydroksyd. Imidlertid kan ekvivalente alkalier, så som natriumkarbonat, kaliumkarbonat, kalium-

hydroksyd og lignende brukes isteden for natriumhydroksyd for å innstille pH-verdien til den ønskede verdi.

Blekeprosessen utføres fortrinnsvis ved å oppslemme massen i vann ved den ønskede konsentrasjon, og ved å tilsette thio-urinstoffioksyd, og om nødvendig natriumhydroksyd eller andre alkalier, sammen med eventuelle ønskede tilsetninger, så som natriumbisulfitt eller polyfosfat og lignende til masseoppslemmingen, enten separat eller tilsammen. Det brukes til å begynne med en mild omrøring for å skaffe en j evn fordeling av blekekjemikaliene. Temperaturen økes til den ønskede verdi ved hjelp av utvendige opphetningsmidler, ved å føre damp gjennom masseoppslemmingen eller lignende. Etter blekebehandlingen kan, selv om det ikke er nødvendig, massen vaskes med vann og enten tørkes eller brukes direkte for å fremstille sluttproduktene.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1:

Malt furutre med en ubleket GE-lyshetsgrad på 61,0 % ble oppslemmet med kokende fortynningsvann i en med lav has-tighet arbeidende skovlblander til en konsentrasjon ved hvilken sluttkonsentrasjo-nen, etter tilsetning av blekekjemikalier, utgjorde 3 vektprosent av massen. Denne konsentrasjon av 3 % i den endelige oppslemming ble brukt i de følgende eksempler, med unntagelse av eksempel 8, hvor konsentrasjonen ble forandret. Masseoppslemmingen ble derpå overført til en 4-liters polyetylenbeholder med skruetopp, og luften i beholderen ble erstattet med ni-trogengass, hvoretter de følgende kjemika lier, i de angitte mengder og oppløst i vann, ble tilsatt, og lokket anbragt på flasken. Deretter rystet man flasken som inneholdt masseoppslemmingen og de tilsatte kjemikalier, og man fjernet 50 ml av masseoppslemmingen for å bestemme pH-verdien. Flasken ble deretter anbrakt på et vann-bad som ble holdt ved 71° C for å skaffe den ønskede bleketemperatur og man lot den stå på badet i 4 timer. Etter denne behandling ble massen fjernet og dens lyshetsgrad bestemt i en Gardner-reflekto-meter, idet lyshetsverdier ble korrigert til GE-standarder.

Thiourinstoffdioksyd ble brukt i en mengde på 0,75 vektprosent basert på den tørre vekt av massen, og natriumhydroksyd var tilstede i den vandige fase av masseoppslemmingen med en konsentrasjon på 0,006 vektprosent, for å gi massen en pH på 7,1.

Lyshetsgraden av den blekede masse var 71,2'%, en økning på 10,2 punkter over den opprinnelige GE-lyshetsgrad.

Eksempel 2: Sammenligning med natriumhydrosulfit- et kjent reduserende blekemiddel.

Den i dette eksempel anvendte metode var den samme som den som ble brukt i eksempel 1.1 dette tilfelle ble et malt furutre med en ubleket GE-lyshetsgrad på '61,0%, behandlet i en rekke av forsøk, hvorav hvert besto av en 4 timers behandling ved 71° C, med kjemikalier som er angitt i den følgende tabell (tabell 1) i de angitte mengder. pH-verdien var 6,8 i disse forsøk.

Eksempel 3:

Dette eksempel viser virkningen av mengden av thiourinstoffdioksyd som brukes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Malt furutre med en GE-lyshetsgrad på 61.0 % ble behandlet ifølge den i eksempel 1 angitte metode i en tid på 5 timer ved 71° C. pH-verdien av masseoppslemmingen var 7.1—7.2, hvilket ble oppnådd ved å tilsette natriumhydroksyd i den vandige fase av opplemmingen ved en konsentrasj on av 0,005 til 0,006 vektprosent. Den ved behandlingen oppnådde økning av lyshetsgraden er vist i spalte 2 i den følgende tabell 2.

Eksempel 4:

Dette eksempel viser virkningen av natriumbisulfitt når dette brukes sammen med thiourinstoffdioksydblekemidlet. Malt furutre med en ubleket GE-lyshetsgrad på 61,0 % ble behandlet som i eksempel 1. pH av systemet var 6,6 til 7,2, og ble oppnådd ved å tilsette natriumhydroksyd med en konsentrasjon av 0,003 til 0,008 vektprosent av den vandige fase av masseoppslemmingen. Thiourinstoff-dioksyd ble brukt i en mengde på 0,25 % av. den tørre vekt av massen, sammen med en mengde av natriumbisulfitt i et vektforhold til mengden av thiourinstoffdioksyd som er nevnt i den første spalte av den følgende tabell 3. Lyshetsgraden øker som vist i den siste spalte av tabellen.

Eksempel 5:

Dette eksempel viser virksomheten av et typisk polyfosfat, natrium-tripolyfosfat, for å forbedre blekeeffekten av thiourinstoff-dioksyd. Malt gran-furutremasse med en ubleket GE-lyshetsgrad på 59,7% ble behandlet ved hjelp av den i eksempel 1 beskrevne metode. Behandlingskjemikali-ene var thiourinstoff-dioksyd brukt i en mengde på 0,5 % på basis av den tørre vekt av massen, og natriumtripolyfosfat, også på basis av den tørre vekt av massen i mengder som er vist i første spalte i den følgen-de tabell 4. pH-verdien av systemet var 7,7 til 7,8 innstilt ved hjelp av natriumhydroksyd brukt i det vandige system i en konsentrasjon på 0,006 til 0,009 vektprosent. Lyshetsgraden-økningen erholdt etter 4 timers behandling ved 71° C er vist i siste spalte i tabell 4.

Eksempel 6:

Virkningen av pH på blekeeffekten av thiourinstoffdioksyd er vist i dette eksempel. Malt masse av furutre med en ubleket GE-lyshetsgrad på 61,0 % ble behandlet som beskrevet i eksempel 1. Thiourinstoff-diok syd ble brukt i en mengde av 0,5 vektprosent basert på vekten av den tørre masse, og konsentrasjoner av natriumhydroksyd i det vandige system vist i den følgende tabell 5 ble brukt for å variere pH-verdien. Lyshetsgraden økte som vist i tredje spalte i tabell 5.

Eksempel 7:

Virkningen av temperaturen på blekeprosessen er vist i dette eksempel. Malt masse av furutre med en ubleket GE-lyshetsgrad på 61,0 % ble behandlet ved hjelp av metoden ifølge eksempel 1. 5/10 % av thiourinstoffdioksyd basert på den tørre vekt av massen ble brukt i disse forsøk sammen med en mengde av natriumbisul fitt som gav et vektforhold av 6 : 1 mellom bisulfittet og thiourinstoffdioksydet. pH var 6,6 til 6,7 (idet natriumhydroksyd var tilstede i den vandige fase av oppslemmingen ved en konsentrasjon av 0,016 vektprosent). Prøver av denne masse ble behandlet i 4 timers-perioder ved temperaturer vist i spalte 1 i den følgende tabell 6, med resultater som er vist i spalten 2 når lyshetsgraden økte i GE-prosentpunkter.

Eksempel 8:

Virkningen av oppslemmingskonsen-trasjonen av massen på blekeprosessen er vist i dette eksempel. Malt furutre med en ubleket GE-lyshetsgrad på 61,0 % ble behandlet som vandige oppslemminger hvis konsentrasjoner etter tilsetningen av blekekjemikalier er angitt i den følgende tabell 7. Oppslemmingene ble behandlet i samsvar med metoden beskrevet i eksempel 1. 5/10 vektprosent av thiourinstoffdioksyd basert på den tørre vekt av massen, og natriumbisulfitt i en mengde som gav et 6 : 1 vektforhold mellom bisulfittet og thiourinstoffdioksyd ble brukt. pH ble innstilt til 6,3—6,7 ved å bruke natriumhydroksyd i den vandige fase av oppslemmingene ved konsentrasjoner som er angitt i tabell 7. De oppnådde økninger av lyshetsgraden er vist i tabell 7.

Det kan sees av disse eksempler at

thiourinstoffdioksyd er et meget effektivt

blekemiddel for lav-celluloseholdige tre-masser når det brukes i en mengde på 0,25

vektprosent eller mere, basert på den tørre

vekt av massen, ved en pH på 5,5 til 8,0.

Det er også vist at virksomheten av proses-sen er avhengig av at man omhyggelig

overholder visse kritiske begrensninger med

hensyn til mengden av ingredienser, pH,

temperaturer og lignende. Det er også vist

at thiourinstoffdioksyd er bedre enn det

beste tidligere kjente reduserende blekemiddel, natrium-hydrosulfitt, når det gjelder bleke-effektiviteten. Disse udmerkede

bleke-resultater er bekreftet med andre

lavcelluloseholdige tremasser, og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan meget

fordelaktig brukes til bleking av vanskelig

blekbare masser.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for bleking av tremasse eller lav-celluloseholdige masser av

tre (halvcellulose), karakterisert v e d at massen behandles ved en temperatur av 32° til 155° C i opp til 4 timer i en vandig masseoppslemming som har en pH på 5,5 til 8,0, fortrinnsvis 5,5 til 7,0, og som inneholder 1 til 20 vektprosent av massen og 0,1 til 2,0, fortrinnsvis 0,1 til 1 vektprosent av tiourinstoffdioksyd, beregnet på vekten av massen.

2. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den vandige masseoppslemming også inneholder natriumbisulfitt i en mengde på opp til 20 ganger, men fortrinnsvis 6 ganger vekten av tiourinstoffdioksyd.

3. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den vandige masseoppslemming også inneholder et polyfosfat i en mengde opp til 1 % av vekten av massen.

4. Fremgangsmåte som angitt i påstand 3, karakterisert ved at polyfosfatet er natriumtripolyfosfat, og at natrium-tripolyfosfatet brukes i en mengde på ca. 0,5 % av vekten av massen.

5. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1 til 5, karakterisert ved at temperaturen ved blekebehandlingen er 32° til 100° C, fortrinnsvis 71° til 80° C, og varigheten er 2 til 3 timer.