NO883006L

NO883006L - PROCEDURE FOR MANUFACTURING MECHANICAL MASS.

Info

Publication number: NO883006L
Application number: NO883006A
Authority: NO
Inventors: Hjalmar Sten Ingemar Bystedt; Jan-Olof Gunnar Sehlin
Original assignee: Sunds Defibrator
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1988-07-05
Also published as: NO883006D0

Description

Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstillingThis invention relates to a method for manufacturing

av mekanisk, termomekanisk og kjemimekanisk masse av lignocellulose-holdig materiale, så som mykved, hardved eller bambus, idét formålet er at den kan anvendes i forskjellige papir- og pappkvaliteter osv. of mechanical, thermomechanical and chemimechanical pulp of lignocellulose-containing material, such as softwood, hardwood or bamboo, the idea being that it can be used in different paper and cardboard qualities, etc.

Hittil er slike masser blitt laget ved to metoder som i prinsippet er forskjellige, nemlig ved å raffinere flis eller slipe tømmer. Until now, such pulps have been made by two methods which are different in principle, namely by refining chips or grinding timber.

Ved raffinering kuttes materialet til flis, som raffineres til masse, normalt i en skiveraffinør i ett, to, eller av og til tre trinn. Forskjellige typer masse, laget i henhold til denne metode skjelnes normalt, nemlig During refining, the material is cut into chips, which are refined into pulp, normally in a disc refiner in one, two or sometimes three stages. Different types of pulp, made according to this method are normally distinguished, viz

RMP (raffinør-mekanisk masse), TMP (termomekanisk masse), CMP (kjemimekanisk masse) og CTMP (kjemi-termomekanisk masse), som oppregnet nedenunder. RMP (Refinery Mechanical Pulp), TMP (Thermomechanical Pulp), CMP (Chemical Mechanical Pulp) and CTMP (Chemical Thermomechanical Pulp), as listed below.

RMP Raffinering av ubehandlet flis ved atmosfæretrykkRMP Refining of untreated chips at atmospheric pressure

TMP Raffinering av damp-oppvarmet flis ved overtrykkTMP Refining of steam-heated chip under overpressure

CMP Raffinering av kjemikalie-behandlet flis ved atmosfæretrykk CMP Refining of chemically treated chips at atmospheric pressure

CTMP Raffinering av kjemikaliebehandlet flis i dampatmosfære med overtrykk. CTMP Refining of chemically treated chips in a steam atmosphere with overpressure.

Massene har et høyt innhold av lange fibere, og gode styrkeegenskaper. Energiforbruket er imidlertid høyt, ca. 200kWh/ton masse. På grunn av det høye innhold av lange, stive fibre, kan dannelsen av papiret i papirmaskinen og glattheten og de optiske egenskaper ved papiret til tider være utilfreds-stillende. The pulp has a high content of long fibres, and good strength properties. However, the energy consumption is high, approx. 200kWh/ton mass. Due to the high content of long, stiff fibers, the formation of the paper in the paper machine and the smoothness and optical properties of the paper can sometimes be unsatisfactory.

Ved sliping, som er den eldre metode, blir blokker, dvs. tømmerstokker kuttet til en bestemt lengde og slipt ved at de blir presset mot en roterende slipesten mens vann samtidig tilføres. Varianter tilsvarende dem som er oppregnet ovenfor, In grinding, which is the older method, blocks, i.e. logs, are cut to a specific length and ground by being pressed against a rotating grindstone while water is simultaneously supplied. Variants corresponding to those listed above,

er som følger.is as follows.

Slipved sliping av ubehandlet ved ved atmosfæretrykk Trykksatt slipved sliping av ubehandlet ved ved overtrykk Sanding by sanding untreated wood at atmospheric pressure Pressurized sanding by sanding untreated wood at overpressure

Kjemisk-slipved sliping ved atmosfæretrykk av ved som er kokt med kjemikalier. Chemical-grinding wood grinding at atmospheric pressure of wood that has been boiled with chemicals.

Ved den siste variant blir råstoffet impregnert med kjemikalier og kokt i en autoklav sliping (US-patent 2 713 540). In the last variant, the raw material is impregnated with chemicals and boiled in an autoclave grinding (US patent 2 713 540).

Slipvedmasser har et lavere innhold av lange fibre enn raffinerte masser. Av denne grunn er styrkeegenskapene dårlige, men forming, glatthet og optiske egenskaper er bedre enn ved raffinering. Energiforbruket er betydelig lavere, ca. 1000 kWh/ton masse. En alvorlig ulempe er at rundtømmer må anvendes. Sandwood pulp has a lower content of long fibers than refined pulp. For this reason, strength properties are poor, but forming, smoothness and optical properties are better than with refining. Energy consumption is significantly lower, approx. 1000 kWh/tonne mass. A serious disadvantage is that round timber must be used.

Kjemisk-slipved har gode styrkeegenskaper. Dens ulempe er imidlertid at hjertet av tømmerstokken ikke er impregnert. Hjertet, eller margen, forblir derfor mørkt ved koking, hvorved ISO-lysheten til massen reduseres og massen gjøres vanskelig å bleke. Fremgangsmåten har derfor, blant andre grunner, ikke fått noen vidstrakt bruk. Chemically sanded wood has good strength properties. However, its disadvantage is that the heart of the log is not impregnated. The heart, or pith, therefore remains dark when cooked, thereby reducing the ISO lightness of the pulp and making the pulp difficult to bleach. The procedure has therefore, among other reasons, not been widely used.

Foreliggende oppfinnelse har det formål og tilveiebringe en fremgangsmåte som eliminerer ulempene ved høyt energiforbruk og med dårlig styrke og avhengighet av rundtømmer ved sliping. The purpose of the present invention is to provide a method which eliminates the disadvantages of high energy consumption and poor strength and dependence on round timber when grinding.

Dette og ytterligere formål nås ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse slik den er definert i de medfølgende krav. This and further purposes are achieved by the method according to the present invention as defined in the accompanying claims.

Det ledsagende blokkdiagram viser i prinsippet en utførelsesform av oppfinnelsen. The accompanying block diagram shows in principle one embodiment of the invention.

Råmaterialet kommer inn i prosessen ved 1. Råmaterialet kan være i form av tømmerstokker, små masseved, skiver, bakhun eller ha annen stykkform med den minste lengde angitt nedenunder. The raw material enters the process at 1. The raw material can be in the form of logs, small pulp wood, slices, bakhun or have another piece shape with the minimum length indicated below.

Råmaterialet vaskes rent ved 2, ved hjelp av tunge vanndusjer, som fjerner sand og andre forurensninger. Råmaterialet blir så kryss-skåret ved 3, for eksempel ved hjelp av kryss-kuttingssager, til lengder tilpasset for defibreringsapparater under 8 nedenunder. Den minste lengde som kommer på tale er 200 mm, men fortrinnsvis minst 500 mm. Krysskuttveden blir splittet ved 4 til staver, som har en minste dimensjon tvers over fiberretningen på 50 mm, fortrinnsvis høyst 25 mm. Stavene kan således ha form av ribber med en breddee som kan være av samme størrelse som dimensjonen på råmaterialet i tverretning, men hvis tykkelse ikke overskrider den angitte dimensjon. Splittingen kan utføres ved hjelp av splitteapparatur av forskjellig type, fortrinnsvis av den type som splitter veden langs dens fiberstruktur, slik at fibrene forblir intakte i størst mulig utstrekning. Formålet med splittingen er å forenkle den påfølgende impregnering. Når råmaterialet for eksempel består av tynne skiver, bakhun kan splittingen naturligvis bli hoppet over. The raw material is washed clean at 2, using heavy water showers, which remove sand and other contaminants. The raw material is then cross-cut at 3, for example by means of cross-cutting saws, into lengths suitable for defibrating devices below 8 below. The smallest length that comes into question is 200 mm, but preferably at least 500 mm. The cross-cut wood is split at 4 into rods, which have a minimum dimension across the grain direction of 50 mm, preferably no more than 25 mm. The rods can thus have the form of ribs with a width which can be of the same size as the dimension of the raw material in the transverse direction, but whose thickness does not exceed the specified dimension. The splitting can be carried out using different types of splitting equipment, preferably of the type that splits the wood along its fiber structure, so that the fibers remain intact to the greatest extent possible. The purpose of the splitting is to simplify the subsequent impregnation. When the raw material, for example, consists of thin slices, bakhun, the splitting can of course be skipped.

Stavene blir deretter dampet ved 5 med damp av atmosfæretrykk eller lavt trykk for fjerning av luften som hindrer impregneringen. Stavene blir så impregnert ved 6 med væske som kan være vann, eventuelt inneholdende kjemikalier. Væsken blir presset inn i fibermaterialet ved hjelp av en pumpe med høyt hydraulisk trykk. The rods are then steamed at 5 with steam of atmospheric pressure or low pressure to remove the air which prevents the impregnation. The rods are then impregnated at 6 with a liquid which can be water, possibly containing chemicals. The liquid is forced into the fiber material by means of a pump with high hydraulic pressure.

Kjemikaliene kan være baser, for eksempel kaustisk soda, salter av alkalimetaller, for eksempel natriumsulfitt eller natriumbisulfitt eller perforbindelser, for eksempel peroksyd. Blandinger av for eksempel kaustisk soda og natriumsulfitt The chemicals can be bases, for example caustic soda, salts of alkali metals, for example sodium sulphite or sodium bisulphite or per compounds, for example peroxide. Mixtures of, for example, caustic soda and sodium sulphite

eller peroksyd kan også anvendes. Impregneringen kan også utføres i to eller flere trinn med forskjellige kjemikalier, i hvilket tilfelle de overskytende eller forbrukte kjemikalier blir fjernet mellom trinnene. or peroxide can also be used. The impregnation can also be carried out in two or more stages with different chemicals, in which case the excess or consumed chemicals are removed between the stages.

Ved væskeimpregneringen fjernes resterende luft fraDuring the liquid impregnation, residual air is removed

veden og erstattes med væsken. Fibrene sveller og blir myknet slik at innfetting av den ved defibreringen blir forenklet. Fibrene er dermed mindre utsatt for skade, og en masse med lengre fibre og større styrke oppnås. Denne effekt kan varieres i styrke, avhengig av sammensetningen av væsken osv. Den mildeste effekt oppnås ved å anvende bare vann, mens alkali gir sterkere svelling av hemicellulosen i veden. Ved å anvende sulfitt eller bisulfitt oppnås en delvis sulfonering og frigjøring av ligninet. Gulfarvningen som resulterer fra alkali kan bli motvirket med peroksyd. En sterkere frigjøring forårsaker et lavere masseutbytte og forringede optiske egenskaper, såvel som høyere kjemikalieforbruk og større miljømessige problemer. Det er derfor et spørsmål som krever omhyggelig avveining. the wood and replaced with the liquid. The fibers swell and are softened so that greasing them during defibration is simplified. The fibers are thus less susceptible to damage, and a mass with longer fibers and greater strength is obtained. This effect can be varied in strength, depending on the composition of the liquid, etc. The mildest effect is achieved by using only water, while alkali causes stronger swelling of the hemicellulose in the wood. By using sulphite or bisulphite, a partial sulphonation and release of the lignin is achieved. The yellowing that results from alkali can be counteracted with peroxide. A stronger release causes a lower mass yield and degraded optical properties, as well as higher chemical consumption and greater environmental problems. It is therefore a question that requires careful consideration.

De impregnerte staver reagerer ved 7 med kjemikaliene i et visst tidsrom over en viss temperatur. Reaksjonen kan finne sted ved atmosfæretrykk eller overtrykk og i væskefase eller dampfase. Etter fullført reakskjonstid dreneres eventuell overskytende væske, og stavene blir defibrert ved 8, på slik måte at stavene, med fibrene orientert i bestemt retning blir presset mot overflaten av en roterende defibreringsinnretning, mens vann blir tilført. Fibrene skal derved bli orientert i samme plan som tangentpresseoverflaten, og bevegelsesretningen til overflaten skal fortrinnsvis være perpendikulær på fiberretningen. Normale slipere, eventuelt trykksatt kan anvendes, omfattende en slipesten som er bygget opp av skarpe, harde korn, for eksempel av aluminiumoksyd eller silikonkarbid, holdt sammen av et kjeramisk bindemiddel. Sliperen og dens matorganer må være tilpasset for behandling av staver i stedenfor blokker. Av eksisterende presseinnretninger er kjettinger, skruer og lignende midre egnet. Innretninger av lommetype skal foretrekkes ved hvilke veden presses mot slipeoverflaten ved hjelp av en presseplate. The impregnated rods react at 7 with the chemicals for a certain period of time over a certain temperature. The reaction can take place at atmospheric pressure or overpressure and in liquid phase or vapor phase. After completion of the reaction time, any excess liquid is drained, and the rods are defibrated at 8, in such a way that the rods, with the fibers oriented in a certain direction, are pressed against the surface of a rotating defibrating device, while water is added. The fibers must thereby be oriented in the same plane as the tangent press surface, and the direction of movement to the surface must preferably be perpendicular to the fiber direction. Normal grinders, optionally pressurized, can be used, comprising a grinding stone which is built up of sharp, hard grains, for example of aluminum oxide or silicon carbide, held together by a ceramic binder. The grinder and its feed means must be adapted for processing bars instead of blocks. Of existing pressing devices, chains, screws and similar miters are suitable. Pocket-type devices are to be preferred, whereby the wood is pressed against the grinding surface by means of a press plate.

Etter defibrering fjernes den produserte masse ved 9 for fortstatt forarbeidelse, for eksempel sikting, evt. vasking, bleking osv. After defibration, the produced pulp is removed at 9 for further processing, for example screening, possibly washing, bleaching, etc.

Andre utførelsesformer kan naturligvis bli uttenkt innen omfanget av oppfinnelsens idé. For de forskjellige prosesstrinn kan de forskjellige typer av kontinuerlige og diskontinuerlige apparater bli anvendt. Krysskuttingen ved 3 kan gjøres slik at de resulterende lengder tilpasset for defibreringsapparaturen, og den avsluttende krysskutting gjøres før defibreringen. Other embodiments can of course be devised within the scope of the idea of the invention. For the different process steps, the different types of continuous and discontinuous devices can be used. The cross-cutting at 3 can be done so that the resulting lengths are adapted for the defibration equipment, and the final cross-cutting is done before the defibration.

Dampingen ved 5 kan det avstås fra eller den kan byttes ut, for eksempel ved vakuumevakuering. Reaksjonen ved 7 kan utelates. Andre typer av defibreringsapparater kan anvendes. Defibreringen kan utføres mot den plane overflate av en defibreringsskive. Defibreringsoverflaten kan være oppbygget av andre materialer, for eksempel stål og sementert karbid. Massetyper lisvarende de forskjellige raffinør- og slipvedmasser i henhold til ovenstående kan produseres av stavene på den følgende angitte måte. The steaming at 5 can be dispensed with or it can be replaced, for example by vacuum evacuation. The reaction at 7 can be omitted. Other types of defibration devices can be used. The defibration can be carried out against the flat surface of a defibration disc. The defibration surface can be made up of other materials, for example steel and cemented carbide. Pulp types corresponding to the various refiner and grinding wood pulps according to the above can be produced from the rods in the following manner.

Mekanisk masse eventuelt damping, impregnering med vann, defibrering med atmosfæretrykk Mechanical mass possibly steaming, impregnation with water, defibration with atmospheric pressure

TermomekaniskThermomechanical

masse eventuelt damping, impregnering med vann, eventuelt koking, defibrering ved damptrykk mass possibly steaming, impregnation with water, possibly boiling, defibration by steam pressure

Kj emimakaniskKj emimechanical

masse damping, impregnering med kjemikalier, mass steaming, impregnation with chemicals,

eventuelt koking, defibrering ved possibly cooking, defibrating wood

atmosfæretrykkatmospheric pressure

Kj emitermomekaniskKj emitermomechanical

eventuelt koking, defibrering ved damptrykk. possibly boiling, defibration by steam pressure.

Andre varianter kan også tenkes innen omfanget av oppfinnelsens idé. Other variants can also be imagined within the scope of the invention's idea.

Claims

1. Process for the production of mechanical pulp of lignocellulosic material in piece form with a length in the fiber direction of at least 200 mm, where the material is defibrated by being pressed against a rotating defibrating part with the fibers oriented in the same plane as the tangent press surface and the direction of movement of the surface preferably perpendicular to the fiber direction, characterized by the fact that the material pieces are first reduced by splitting along the fiber structure of the material to a minimum dimension above the fiber direction of at least 50 mm, that the material pieces are then impregnated with a liquid containing chemicals, and that then defibration is carried out.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the pieces of material are steamed immediately before the impregnation.

3. Method as specified in any of the preceding claims, characterized in that the impregnation is carried out in several stages with different impregnation liquids.

4. Method as stated in any of the preceding claims, characterized in that the pieces of material between the impregnation and the defibration are boiled by overpressure in the vapor or liquid phase.