NO118966B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til blekning av kjemisk og mekanisk tremasse.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til blekning av kjemisk og mekanisk tremasse med alkaliske hydro-genperoksydoppløsninger.

Kjemisk og mekanisk tremasse for fremstilling av papir blekes vanligvis i ett eller to trinn under anvendelse av oksyda-sjonsmidler som blekemidler. Den spesielle blekeprosess og det spesielle blekemiddel som brukes avhenger til en viss grad av massens konsistens, opprinnelse og frem-stillingsmåte. Klor og klorforbindelser har funnet en vidtgående anvendelse som blekemidler for de forskjellige tremasser, men i den senere tid anvendes også hydrogenperoksyd i stor utstrekning som blekemiddel i ett-trinnsprosesser for blekning av mekanisk masse, også kalt slipemasse, og som blekemiddel for kjemisk masse i et avsluttende bleketrinn, etter vanlig klorering, ekstrahering eller hypoklorittblekning.

Det er også kjent at hydrogenperoksy-dets blekevirkning, særlig når det brukes til blekning av tremasse, til en viss grad avhenger av massens konsistens. Man foretrekker derfor ved bruk av hydrogenperoksyd høyere massekonsistenser av størrel-sesordenen 20 pst. eller mere, fordi hydro-genperoksydets relative virkning bedømt ved den oppnådde lyshetsgrad avtar med avtagende konsistens.

De nuværende blekemetoder med hydrogenperoksyd for blekning av tremasser med forholdsvis høy konsistens bringes til utførelse ved temperaturer fra værelsestemperatur opp til 40 til 70° C, eller ialle-fall under vannets kokepunkt.

Selv om disse blekemetoder med hydrogenperoksyd er både effektive og prak-tiske, krever de dog forholdsvis lange behandlingstider, nemlig flere timer og i noen tilfelle flere dager. Eksempler på masseblekningsprosesser med hydrogenperoksyd er beskrevet i U. S. patenter 2.514.503 og 2.661.261.

De ved disse prosesser nødvendige lange behandlingstider betyr en stor og alvorlig ulempe. Særlig når blekeanleggene er store med en dagsproduksjon av flere tonn bleket masse, kreves større anlegg enn ellers nødvendig, hvilket i noen tilfelle stiller seg hindrende i veien for anvendel-sen av disse forøvrig meget tilfredsstillende blekeprosesser.

Man har også vært oppmerksom på hurtigblekeprosessenes betydning i tekstil-industrien. Også her har den stadig økende etterspørsel etter varer, på samme måte som i tremasse- og celluloseindustrien, gjort det nødvendig å uteksperimentere hurtigblekeprosesser for å oppnå bedre utnyttelse av de foreliggende anlegg og re-dusere mengden av materiale som til enhver tid befinner seg i dette. Man fant derfor frem til blekemetoder for bomull som muliggjorde sterk produksjonsøkning under anvendelse av forholdsvis høye temperaturer for blekning av fibrene med forholdsvis begrensede mengder blekevæske. Behandlingstider på en time eller mindre er her alminnelig med derav følgende bedre utnyttelse av anlegget etc. En typisk hurtigblekeprosess for bomull er beskrevet i U.S. patent nr. 2.283.141.

Man har hittil ment at hurtigblekeprosesser ved høye temperaturer, f. eks. som de som brukes til blekning av bomullsfibre, ikke kunne anvendes til blekning av mekanisk eller kjemisk tremasse for papirfrem-stilling. Det var en kjent sak at den forholdsvis rene cellulose i bomullsfibre ville tåle høytemperaturblekning, når de var impregnert med begrensede mengder blekevæske. Men man visste også at den meget mindre rene cellulose i tremasser, ve-sentlig på grunn av tilstedeværende lig-ninmaterialer, hadde en tendens til å mis-farges i nærvær av fuktighet ved høye temperaturer. Av denne grunn har det vært vanlig praksis å anvende lavere ble-ketemperaturer enn 100° C. Ved de van-lige masseblekningsprosesser med enten klor, klorforbindelser eller hydrogenperoksyd som blekemidler anvendes således vanligvis temperaturer i området fra 26° C til 94° C.

Med andre ord, man trodde ikke at det velkjente prinsipp å øke reaksjonshastig-hetene ved å forhøye reaksjonstemperatu-rene kunne brukes i forbindelse med mas-seblekning.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte til blekning av kjemisk og mekanisk masse, ved at massen behandles med et alkalisk peroksydholdig blekeoppløsning ved en temperatur over 100° C, og hvor massen har en konsistens av over ca. 10 pst. og blekningsreaksjonen varer 1 time eller mindre, karakterisert ved at blekingen foregår i en lukket beholder under damptrykk.

Oppfinnerne har nemlig overraskende funnet, at når man arbeider på den oven-nevnte måte inntrer det ikke sådan mis-farging som foran omtalt, selv ved den an-vendte høye temperatur.

Foreliggende oppfinnelse kan finne anvendelse i forbindelse med tremasser av enhver art, omfattende f. eks. slipt masse, halvkjemisk masse, sulfittkraft- og sodamasse i bleket, halvbleket eller ubleket til-stand.

De av alkaliske peroksydoppløsninger bestående blekevæsker som brukes i henhold til oppfinnelsen kan inneholde hydrogenperoksyd eller en annen peroksydforbin-delse som frigjør hydrogenperoksyd i van-dig oppløsning. Dessuten inneholder bleke-oppløsningen ifølge oppfinnelsen ett eller flere alkalier, som natriumsilikat, natriumhydroksyd, alkalifosfater, -karbonater etc. Med andre ord, de alkaliske peroksydhol-dige blekeoppløsninger som anvendes ved utførelsen av foreliggende oppfinnelse, har samme sammensetning som de som vanligvis brukes ved blekning av tremasser med hydrogenperoksydoppløsninger.

For å oppnå en høy lyshetsgrad i løpet av forholdsvis kort tid, skal massens konsistens ved foreliggende oppfinnelse ligge mellom 10 pst. og 70 pst. En høyere konsistens kan brukes, men vanskeliggjør rik-tig tilsetning av oppløsningen til massen. Lavere massekonsistenser enn 10 pst. kan også brukes, men er uøkonomisk på grunn av de større varmemengder som må til-føres for oppvarmning av slike masser med lav konsistens sammen med de forholdsvis større mengder blekeoppløsning til den foreskrevne behandlingstemperatur. Selv ved tilførsel av tilstrekkelig varme har blekning ved lavere konsistenser enn ca. 10 pst. en tendens til å forlenge reaksjons-tiden, så man ikke oppnår hovedhensikten med oppfinnelsen.

Behandlingstemperaturene kan ligge mellom 101° C og 138° C. Den øvre temperaturgrense som anvendes avhenger til en viss grad av massetypen som behandles og vanligvis er 135° C den øvre foretrukne temperaturgrense. Vanligvis foretrekker man behandlingstemperaturer mellom 101° C og 135° C. Anvendes dette tempera-turområde vil man oppnå hovedfordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, nemlig forholdsvis korte behandlingstider og derfor stor produksjonskapasitet for et gitt anlegg.

Oppfinnelsens prinsipp og de oppnådde fordeler vil fremgå av de følgende sam-menliknende eksempler, hvor blekevirk-ningene er bragt til uttrykk ved angivelse av G. E. lysenheter. De deler av forsø-kene som ble utført i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse ble fore-tatt ved å holde massen i en autoklav ved

de angitte temperaturer, i tidsrom på 5, 10 eller 15 minutter som angitt, hvorunder

autoklaven var fylt med damp under trykk som omga massen.

Eksempel 1.

En prøve av slipemasse med en lyshetsgrad av 63,6 G. E. enheter ble ved en konsistens av 30 pst. impregnert med 1,5 pst. 50 pst.'s hydrogenperoksyd, 5 pst. natriumsilikat (40° Bé) og 0,5 pst. natriumhydroksyd. Etter 24 timers henstand ved værelsestemperatur hadde massen en lyshetsgrad av 69,9 G. E. enheter.

Andre prøver av samme rødgranmasse ble i henhold til oppfinnelsen ved 12 pst.'s konsistens behandlet med de samme mengder av de ovenfor angitte kjemikalier ved en temperatur av 107° C i 5 minutter. Den oppnådde lyshetsgrad var da 69,4 G. E. enheter. På samme måte fikk man etter eri behandlingstid av 10 minutter en lyshetsgrad av 69,0 G. E. enheter.

En annen prøve av samme slipemasse men med en konsistens av 30 pst., ble behandlet på samme måte ved en temperatur av 115,5° C i 10 minutter. Lyshetsgraden var da 67,7 G. E. enheter.

Eksempel 2.

Nøytral semisulfittmasse.

En prøve av denne masse med en lyshetsgrad av 42,1 G. E. enheter og en konsistens av 25 pst. ble etter impregnering med 2 pst. hydrogenperoksyd (50 pst.'s), 8 pst. natriumsilikat (40° Bé) og 0,5 pst. natriumhydroksyd behandlet i 4 timer ved 65,5° C. Etter behandlingen hadde massen en lyshetsgrad av 54,5 G. E. enheter.

En annen prøve av samme masse ble med en konsistens av 25 pst. behandlet med samme mengde kjemikalier ved 118,5° C i 15 minutter. Lyshetsgraden var da 58,3 G. E. enheter.

Enda en prøve av samme masse med en konsistens av 12 pst. ble etter behandling med samme mengde kjemikalier i 25 minutter ved 118,5° C bleket til en lyshetsgrad av 59,9 G. E. enheter.

Eksempel 3.

Ubleket sulfittmasse.

En prøve av ubleket sulfittmasse med et permanganatforbruk av 4j= 11,7 og lyshetsgrad av 63,6 G. E. enheter ble ved en konsistens av 63,6 G. E. enheter, impregnert med 1,5 pst. hydrogenperoksyd

(50 pst.'s), 4 pst. natriumsilikat (40° Bé)

og 0,5 pst. natriumhydroksyd og satt bort ved værelsestemperatur i 24 timer. Etter denne behandlingen hadde massen en lyshetsgrad av 77,9 G. E. enheter.

Andre prøver av samme masse med en konsistens av 30 pst. ble etter behandling med samme mengde kjemikalier i 10 minutter ved 115,5° C bleket til en lyshetsgrad av 77,7 G. E. enheter. En annen prøve som var behandlet på samme måte i 20 minutter hadde en lyshetsgrad av 78,4 G. E. enheter.

Eksempel 4.

Ubleket sulfittmasse.

Ubleket sulfittmasse, permanganatforbruk =}j= 11,4 og lyshetsgrad 63,6 G. E. enheter ble behandlet med 1,25 pst. hydrogenperoksyd (50 pst.'s), 4 pst. natriumsilikat (40° Bé) og 1 pst. natriumhydroksyd under de i nedenstående tabell angitte be-tingelser, hvor også de oppnådde verdier for lyshetsgraden er angitt:

Eksempel 5.

Ekstra sterk blekning av sodamasse.

En sodamasse med lyshetsgrad 78,7 G. E. enheter og en konsistens av 12 pst. ble behandlet med 0,4 pst. hydrogenperoksyd (50 pst.'s), 3 pst. natriumsilikat (40°Bé) og 0,15 pst. natriumhydroksyd i 3 timer ved 65,5° C. Lyshetsgraden var da 81,8 G.E. enheter.

En annen prøve av samme masse med 12 pst.'s konsistens ble behandlet med samme mengde kjemikalier i 15 minutter ved 115,5° C. Etter denne behandling var lyshetsgraden 80,1 G.E. enheter.

Eksempel 6.

Ekstra sterk blekning av kraftmasse.

En prøve av kraftmasse, som var bleket til en lyshetsgrad av 81,3 G.E. enheter på vanlig måte ved klorering, ekstrahering og hypoklorittblekning ble ekstra bleket med hydrogenperoksyd på forskjellige må-ter, hver gang med 0,4 pst. hydrogenperoksyd (50 psfs), 3 pst. natriumsilikat(40° Bé) og 0,2 pst. natriumhydroksyd.

En vanlig 6 timers blekning ved 25 psfs konsistens ved 65,5° C ga en lyshetsgrad av 85,1 G.E. enheter.

En 30 minutters blekning ved 25 pst.'s konsistens ved 100° C ga en lyshetsgrad av 85,1 G.E. enheter.

En 15 minutters blekning ved 25 pst.'s konsistens ved 115,5° C ga en lyshetsgrad av 85,1 G.E. enheter.

Eksempel 7.

Ekstra sterk blekning av kraftmasse.

En prøve av kraftmasse, som var bleket til en lyshetsgrad av 81,2 G.E. enheter på vanlig måte ved kloreringsekstraksjon og hypoklorittbehandling, ble ekstra sterkt bleket ved påsprøytning av blekeoppløs-ningen, idet massen hadde en konsistens av 70 pst. og holdtes ved en temperatur av 100° C i 10 minutter. Herved tilførtes massen 0,33 pst. hydrogenperoksyd (50 pst.'s), 3 pst. natriumsilikat og 0,2 pst. natriumhydroksyd (vektsforhold). Etter denne behandling hadde massen en lyshetsgrad av 84,1 G.E. enheter.

Den i eksemplene beskrevne høytem-peraturblekning av tremasse med alkalisk peroksyd foretas i et lukket system, hvor trykkdamp omgir massen, som er impregnert med den ønskede mengde blekekje-mikalier. Den impregnerte masse og kje-mikaliene oppvarmes derpå raskt til den høye temperatur, idet man oppnår en meget rask blekevirkning med god blekning av massen og liten nedsatt fiberstyrke, hvilket skyldes den korte reaksjonstid.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til blekning av kjemisk og mekanisk masse, ved at massen behandles med en alkalisk peroksydholdig blekeoppløsning ved en temperatur over 100° C, og hvor massen har en konsistens av over ca. 10 pst. og blekningsreaksjonen varer 1 time eller mindre, karakterisert ved at blekingen foregår i en lukket beholder under damptrykk.

   I