NO176329B - Fremgangsmåte for klorfri bleking og delignifisering av kjemisk masse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for klorfri bleking og delignifisering av kjemisk masse, som er forbleket med oksygen og peroksyd, henholdsvis oksygen og ozon.

For fremstilling av hvithetsstabile og/eller høyfaste papirprodukter trengs i stor grad ligninfri kjemisk masse. For dette formålet underkastes den kjemiske massen, som er utvunnet fra vegetabilske råstoffer som tre, siv, strå, bagasse o.l., en kjemisk oppslutning (sulfat- eller sulfitt-oppslutning), en delignifiserende bleking.

Ved denne, vanligvis flertrinns, blekefremgangsmåten ble det tidligere i det vesentlige anvendt elementært klor (C) og hypokloritt (E) som behandlingsmiddel, hvorved eksempelvis for sulfittkjemisk masse følgende blekesekvens var vanlig: (C) = klorbleking, (E) = ekstraksjon av klorligniner med vandig natronlut, (H) = hypoklorittbehandling.

For reduksjon av den miljøbelastende anvendelsen av elementært klor har ekstraksjonstr innet i tiltagende grad blitt gjennomført med peroksyd, hvorved det kunne oppnås en betydelig reduksjon av kloranvendelsen.

For fullstendig å kunne gi avkall på elementært klor, er klortrinnet i de siste årene blitt erstattet med et oksygen-trinn (RO), henholdsvis med et med oksygen og peroksyd understøttet ekstraksjonstrinn (EPO). Ved hjelp av disse bleketrinnene er imidlertid bare halvblekede kjemiske masser oppnåelige, som oppviser en hvithetsgrad på 75 til 80 %. Trefjerdedels blekede kjemiske massser med hvithetsgrader på 80 til 87 % er riktignok oppnåelige uten anvendelse av elementært klor, men man må isteden anvende et behandlingstrinn med hypokloritt (H) eller klordioksyd (D), hvorved følgende sekvenser er vanlige:

EPO = ekstraksjon med oksygen/peroksyd

EP = ekstraksjon med peroksyd

D = behandling med klordioksyd

H = behandling med hypokloritt.

Det samme gjelder også for fullstendig blekede kjemiske masser med hvithetsgrader på 88 til 90 %, som eksempelvis er tilgjengelige med følgende blekesekvens:

Såvel anvendelsen av hypokloritt som også klordioksyd utgjør, som tidligere, en belastning for avvannet og avluften.

Til grunn for foreliggende oppfinnelse ligger følgelig den oppgave å utvikle en fremgangsmåte for klorfri bleking og delignifisering av kjemisk masse som er forbleket med oksygen og peroksyd, henholdsvis oksygen og ozon, som ikke oppviser de nevnte ulempene ved teknikkens stand, men som derimot på teknisk enkel måte og uten anvendelse av klorholdige behandlingsmidler muliggjør fremstillingen av kjemiske masser med høye hvithetsgrader.

Denne oppgaven ble ifølge oppfinnelsen løst ved en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, kjennetegnet ved at man behandler den forblekede kjemiske massen to ganger med peroksyd som er aktivert med cyanamid og/eller cyanamidsalter.

Aktiveringen av peroksyd ved hjelp av cyanamidderivater er eksempelvis kjent fra DE-OS 3544398, men ifølge denne fremgangsmåten anvendes i det vesentlige ubleket kjemisk masse som utgangsprodukt. Endelig var det også fra egne forsøk kjent at virkningen av disse aktivatorene ved med klor eller hypokloritt forblekede kjemiske masser samt ved relativt høye temperaturer og lange reaksjonstider, meget raskt avtok. Følgelig var det fullstendig overraskende at virkningen av cyanamidderivatene ved med oksygen og peroksyd forblekede kjemiske masser også ved relativt høye temperaturer var så god at det på denne måten kunne oppnås meget gode hvithetsgrader.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes som utgangs-stoffer forblekede kjemiske masser, som er forbehandlet ved et vanlig ekstraksjonstrinn med oksygen og peroksyd, henholdsvis oksygen og ozon, og som avhengig av typen kjemisk masse oppviser meget forskjellige hvithetsgrader. Mens eksempelvis på denne måte forblekede kjemiske masser av gran har hvithetsgrader på 65 % til 75 %, ligger de tilsvarende hvithetsgradene for kjemiske masser av bøk allerede delvis over 80 %>. Kappaverdiene for delignifiseringsgraden ligger normalt mellom 2 og 10, spesielt mellom 3 og 8.

De to behandlingstrinnene ifølge oppfinnelsen omfatter bleking og delignif isering av peroksyd med cyanamid, henholdsvis cyanamidsalter, som fortrinnsvis anvendes i form av alkalisk reagerende salter som f. eks. natriumhydrogen-cyanamid, kalsiumcyanamid eller magnesiumcyanamid. Mengden av peroksyd, henholdsvis cyanamidderivater, er bare lite forskjellige i de to behandlingstrinnene. Som peroksyd kan det anvendes alle vannoppløselige blekeaktive peroksyfor-bindelser. Foretrukket er hydrogenperoksyd eller natrium-peroksyd.

Mens cyanamidinnholdet i det første trinnet fortrinnsvis utgjør 0,05 til 1,0 vekt-56, spesielt 0,07 til 0,33 vekt-%, arbeides det i det andre trinnet fortrinnsvis ved et cyanamid innhold på 0,01 til 0,7 vekt-#, spesielt 0,03 til 0,23 vekt-#, i hvert tilfelle beregnet på basis av tørrvekten av den kjemiske massen.

Peroksydinnholdet kan under det første behandlingstrinnet fortrinnsvis varieres mellom 0,1 og 3,0 vekt-# og under det andre behandlingstrinnet mellom 0,1 og 2,0 vekt-#, på basis av tørrvekten av den kjemiske massen.

De øvrige fremgangsmåtebetingelsene er i stor grad identiske for de to behandlingstrinnene. pH-verdien blir, som vanlig ved peroksydbleking, innstilt alkalisk og kan som regel ugjøre fra 9 til 12. Innstillingen av pH-verdien foregår med de kjente alkalisk reagerende stoffene, hvorved natrium-hydroksyd er foretrukket på grunn av bedre oppløselighet. Normalt er for dette formålet 0,3 til 1,5 vekt-# natrium-hydroksyd, på basis av tørrvekten av den kjemiske massen, tilstrekkelig til å innstille den i ethvert tilfelle ønskede pH-verdien.

Faststoff-tetthetene kan ved begge behandlingstrinnene varieres innenfor vide grenser, hvorved faststoff-tettheter på 5 til 30 vekt-#, spesielt 7 til 20 vekt-# er spesielt foretrukket.

Behandlingstrinnene ifølge oppfinnelsen gjennomføres avhengig av typen kjemisk masse og ønsket hvithetsgrad, fortrinnsvis ved temperaturer fra 30° til 95° C, spesielt foretrukket 55° til 80° C, hvorved vanligvis behandlingstider på 1 til 8 timer er påkrevet for å oppnå de ønskede hvithetsgradene. Ved tilsatsen av cyanamid og/eller cyanamidsalter er det imidlertid generelt mulig, sammenlignet med peroksydbehandling uten denne aktivatoren, å forkorte reaksjonstiden og/eller senke temperaturen, dersom dette er ønsket av en eller annen grunn.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det følgelig på teknisk enkel måte og uten anvendelse av klorholdige kjemikalier fremstilles trefjerdedels- eller fullblekede kjemiske masser som oppviser hvithetsgrader på > 80 %.

De etterfølgende eksemplene skal anskueliggjøre oppfinnelsen nærmere.

Eksempler

Alle bleketrinn ble gjennomført i polyetylenposer.

Bestemmelser

Hvithetsgrad: Av vasket kjemisk masse ble det på

bladdanner (Rapid Kothen) dannet normfastsatte hvithets-blader og med et måleapparat av merket "Elrepho 2000"

(Datacolor) ble hvithetsgraden i % bestemt ifølge iso-norm 2470.

Kappatall: Bestemmelsen av denne karakteristiske størrelsen, som er et mål for 1 ignininnholdet i den kjemiske massen, foregikk ifølge iso-norm 302.

Blekesekvenser: ble forkortet på følgende måte:

EOP: med oksygen og hydrogenperoksyd understøttet ekstraksjon.

EP: med hydrogenperoksyd understøttet ekstraksjon (peroksydbleketrinn).

Eksempel 1 (Sammenligning)

1. Behandlingstrinn

I 175,82 g magnesiumbisulf itt-kjemisk masse (40 g otro) etter EOP-forbehandling med 73,6 % hvithetsgrad og kappa 4,8 ble det intenst knadd inn en vandig oppløsning som inneholdt 3,60 g NaOH (10 %) og 0,69 g hydrogenperoksyd (35 %). For utreagering ble den 10 #-ige oppslemmingen av kjemisk masse satt i et ca. 74° C varmt vannbad. Etter 120 minutter blekevarighet ble suspensjonen fortynnet med vanlig vann, innstilt på pH 6,0, frasuget og ettervasket.

Hvithetsgrad 79,4 %.

2. Behandlingstrinn

Den på denne måten forbehandlede kjemiske massen ble underkastet en ytterligere peroksydbehandling.

Stoffmengde: 140,85 g

Blekeoppløsning: 259,12 g med 2,00 g NaOE (10 %) og 0,34 g hydrogenperoksydoppløsning (35 % >)

Bleketemperatur: 74°C

Blekevarihet: 120 minutter

Hvithtsgrad: 81,1 %.

Eksempel 2

1. Behandlingstrinn

I 175,82 g magnesiumbisulfitt-kjemisk masse (40 g otro) etter EOP-forbehandling med 73,6 % hvithet og kappa 4,8 ble det innarbeidet 88,44 g av en vandig oppløsning som inneholdt 0,80 g av en 10 # cyanamidoppløsning. Etter 2 til 5 minutter ble det tilsatt ytterligere 134,74 g av en vandig oppløsning som inneholdt 3,60 g NaOH (10 <&) og 0,69 g hydrogenperoksyd (35 $ >), og dette ble også intenst knadd inn. For utreagering ble den 10 %- ige suspensjonen av kjemisk masse hatt i et ca. 74 "C varmt vannbad. Etter 120 minutters blekevarighet ble suspensjonen fortynnet med vann, innstilt på pH 6,0, frasuget og ettervasket. Hvithetsgrad 82,2 56.

2. Behandlingstrinn

Den på denne måten forbehandlende kjemiske massen ble underkastet en ytterligere peroksydbehandling.

Stoffmengde: 140,85 g

Vandig cyanamidoppløsning: 102,96 g med 0,40 g cyanamid

(10 %)

Blekeoppløsning: 156,19 g med 2,00 g NaOH (10 56) og 0,34 g hydrogenperoksyd (35

Bleketemperatur: 74"C

Blekevarighet: 120 minutter

Hvithetsgrad: 85,5 %.

Eksempel 3 (Sammenligning)

Bøk-magnesiumbisulfitt-kjemisk masse ble etter en EOP-forbehandling med 82,6 % hvithet viderebehandlet analogt eksempel 1 under følgende betingelser:

1. Behandlingstrinn

Stoffmengde: 357,14 g (100 g otro)

Blekeoppløsning: 642,86 g med 5,00 g NaOH (10 K>) og 1,00 g hydrogenperoksyd (35 %)

Bleketemperatur: 55<0>C

Blekevarighet: 120 minutter

Hvithetsgrad: 86,0 %.

2. Behandlingstrinn

Stoffmengde: 178,59 g (50 g otro)

Blekeoppløsning: 321,43 g med 2,50 g NaOH (10 %) og 0,50 g hydrogenperoksyd (35 %)

Bleketemperatur: 55°C

Blekevarighet: 120 minutter

Hvithetsgrad: 86,7

Eksempel 4

Bøk-magnesiumbisulf itt-kjemisk masse tilsvarende eksempel 3 med 82,6 % hvithet ble etterbehandlet analogt eksempel 2 under følgende betingelser:

1. Behandlingstrinn

Stoffmengde: 357,14 g (100 g otro)

Vandig cyanamidoppløsning: 255,46 g med 1,20 g cyanamid

(10 56)

Blekeoppløsning: 387,39 g med 5,00 g NaOH (10 56) og 1,00 g hydrogenperoksyd (35 56)

Bleketemperatur: 55"C Blekevarighet: 120 minutter

Hvithetsgrad: 88,3 56.

2. Behandlingstrinn

Stoffmengde: 178,57 g (100 g otro)

Vandig cyanamidoppløsning: 127,73 g med 0,60 g cyanamid

( 10 56 )

Blekeoppløsning: 193,70 g med 2,50 g NaOH ( 10 56 ) og 0,50 g hydrogenperoksyd (35 56)

Bleketemperatur: 55°C

Blekevarighet: 120 minutter

Hvithetsgrad: 89,5 56.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for klorfri bleking og delignif isering av kjemisk masse som er forbleket med oksygen og peroksyd, henholdsvis oksygen og ozon, karakterisert ved at man behandler den forblekede kjemiske massen to ganger med peroksyd som er aktivert med cyanamid og/eller cyanamidsalter.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man i det første behandlingstrinnet tilsetter 0,05 til 1,0 vekt-Sé, spesielt 0,07 til 0,33 vekt-# cyanamid og/eller cyanamidsalt, beregnet på basis av tørrvekten av den kjemiske massen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at man i det første behandl ingstrinnet innstiller peroksydinnholdet på 0,1 til 3,0 vekt-#, beregnet på basis av tørrvekten av den kjemiske massen.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at man i det andre behandl ingstrinnet tilsetter 0,01 til 0,7 vekt-Sé, spesielt 0,03 til 0,23 vekt-5é cyanamid og/eller cyanamidsalt, beregnet på basis av tørrvekten av den kjemiske massen.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at man innstiller peroksydinnholdet i det andre behandlingstrinnet mellom 0,1 og 2,0 vekt-#, beregnet på basis av tørrvekten av den kjemiske massen.

6 . Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at man innstiller pH-verdien ved begge behandlingstrinnene på 9 til 12.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at man i begge behandlingstrinnene innstiller faststoff-tettheter på 5 til 30 vekt-#, spesielt 7 til 20 vekt-56.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at man gjennomfører begge behandlingstrinnene ved en temperatur på 30 til 95° C, fortrinnsvis 55 til 80°C.

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 8, karakterisert ved at behandlingsvarigheten pr. trinn utgjør 1 til 8 timer.