SE528348C2 - Förfarande och anordning för att tillverka cellulosamassa - Google Patents

Description

528 348 2 sig av dyrare kemisk massafiber, såsom sulfatmassa, sulfitmassa eller liknande som blandas med mekaniskmassa för att uppnå önskade egenskaper. Den kemiska massan har hög styrka och långa fibrer. l inget av de ovanstående dokumenten anges ett system som tar hänsyn till både den specifika ytan (fiberväggstjockleken), och användande av LC-raffinering för att bearbeta en acceptfraktion för att förbättra en mekaniskmassa av tidningspapperskvalitet olika blekkemikalier för olika fraktioner separerade på specifik yta, alternativt att framställa en massa med tidningspapperskvalitet med betydande minskning av energi, blekkemikalie, avvattningsutrustnings och tvättutrustnings investering.

Allmän beskrivning av uppfinningen För att lösa ovanstående problem föreslås ett förfarande och en anordning enligt nedanstående.

Förfarande för att tillverka cellulosamassor i vilken defibrerad cellulosa silas för avlägsnande av spet, fraktioneras och att fraktioneringen sker enligt speciflk yta, företrädelsevis med en anordning (1) innefattande hydrocykloner, och att förfarandet innefattar processteg (6,7) som fraktionerar ut fibrer med hög specifik yta, företrädelsevis tunnväggiga fibrer, och att förfarandet innefattar processteg (2) som fraktionerar ut fibrer som har lägre specifik yta, företrädelsevis fibrer med tjockare fibervägg, sagda cellulosa fraktioneras i minst tre fraktioner (10,3,12), av vilka minst två fraktioner sammanförs helt eller delvis, och en eller flera flbrerfraktioner med lägre specifik yta (3, 3a) behandlas vid en massakoncentration i intervallet 0,8%-14% företrädelsevis i intervallet 1-5 %, för att klyvas, fibrilleras och permanent kollapsas företrädelsevis med en anordning som innefattar någon form av malande maskin (5, 5a) såsom raffinör, kulkvarn eller liknande Enligt en utföringsform kan den eller de fraktioner (3,3a) som behandlas i den malande maskinen innefatta fibrer med ett z-värde mellan 0,3 och 0,8.

Enligt en utföringsform kan den malande maskinen (5,5a) köras så att fibrerna i föreliggande fraktion kollapsas permanent genom att sprickor i fiberväggen bildas av den malande maskinen.

Enligt en utföringsform kan malande maskinen (5, 5a) innefatta en raffinör som körs med en energiinsats av 10 - 800 kWh/t företrädelsevis 100-600 kWh/t ännu mer föredraget 200-500 kWh/t.

Enligt en utföringsform går en fraktion (10) som innefattar fibrer med hög specifik yta ut via basen i ett hydrocyklonsteg.

Enligt en utföringsform går en fraktion med lägre specifik yta (3, 3a) och mer tjockväggiga fibrer som behandlas ut via basen i ett hydrocyklonsteg. 528 348 3 Enligt en utföringsform blekes fraktionen (10) med hög specifik yta i icke alkalisk miljö.

Enligt en utföringsform blekes fraktionen (10) vid pH som är mindre än 9.

Enligt en utföringsform att blekes fraktionen (10) med ett reducerande blekmedel.

Enligt en utföringsform blekes fraktionen (10) med ditionit.

Enligt en utföringsform blekes fraktionen (3,3a) med fibrer med lägre specifik yta med oxidativ blekning.

Enligt en utföringsform blekes fraktionen (3,3a) med blekmedel innefattande väteperoxid.

Enligt en utföringsform blekes fraktionen (3,3a) med blekmedel innefattande ozon.

Enligt en utföringsform renas den fraktion (33, 33a) med fibrer som återstår efter tidigare processteg och har den lägsta specifika ytan fràn sand, bark och andra tunga föroreningar och behandlas, företrädelsevis med en anordning (15), för att skala av fibervägg på fibrerna i denna fraktion (33, 33a) och att anordningen innefattar någon form av malande maskin såsom raffinör, eller liknande och att fraktionen efter behandling helt eller delvis återföres bakäti processen.

Enligt en utföringsform raffinerar anordningen (15) vid > 5 % mer föredraget > 14% koncentration.

Enligt en utföringsform förfars så att fiberströmmen med lägre specifik yta (3, 3a), företrädelsevis fibrer med tjockare fibervägg, efter behandling blandas helt eller delvis med strömmen (10) av fibrer och finmaterial med hög specifik yta för att förbättra awattningsegenskaperna.

Enligt en utföringsform förfars så att fiberströmmen (3, 3a) med lägre specifik yta, företrädelsevis fibrer med tjockare fibervägg avvattnas för sig till en högre koncentration än den slutlig önskade koncentrationen av sammanblandningen av fraktioner, så att fraktionen med fibrer med hög specifik yta (1 O), företrädelsevis tunnväggiga fibrer och finmaterial endast behöver avvattnas delvis eller inte alls.

Enligt en utföringsform förfars så att fraktioner (10,1 1 ,1 1a) innefattande fiber med hög och lägre specifik yta, efter behandling sammanförs och ger upphov till en massaström (32) med massa som tillverkats med lägre insats av energi och blekmedel än i en konventionell fabrik för tidningspapper, SC, LWC, och SC A++ massa. 528 348 Li För att beskriva ytterligare, anges en anordning för att lösa det angivna problemet.

Anordning (1) för att behandla cellulosamassor avsedd att ge förbättrade egenskaper med avseende pà, ljusspridning, dragindex, rivindex, ytràhet, _ blekkemikalieàtgång, energiåtgàng, innefattande en första hydrocyklonanordning (7), en andra hydrocyklonanordning (2), en malande maskin (5), varav den första hydrocykionanordningen (7) är anordnad att från sitt spetsutlopp sammankopplas med den andra hydrocykionanordningen (2) och sagda andra hydrocyklonanordning (2) är anordnad att från ett basutlopp (3) kopplas så att basutloppsfraktionen passerar sagda malande maskin (5) som är anordnad att arbeta vid en koncentration mellan 1% och 14 % Enligt en utföringsform av anordningen blekes en första basfraktion (10) med ett icke alkaliskt reducerande blekmedel.

Enligt en utföringsform av anordningen blekes en andra basfraktion (3,11) med ett oxiderande blekmedel.

Enligt en utföringsform av anordningen går en spetsfraktionen (33) vidare till ett hydrocyklonaggregat och delas upp i en basfraktion (3a) och en spetsfraktion (33a) varvid sagda basfraktion (3a) efter awattning behandlas med en raffinör (5a) vid en koncentration mellan 1-14%.

Enligt en utföringsform av anordningen blekes en basfraktion (3a,11a) med ett oxiderande blekmedel.

Enligt en utföringsform av anordningen sammanförs behandlade basfraktioner (10,11 och/eller 11a) till en gemensam massaström (32) med förbättrade egenskaper.

Enligt en utföringsform av anordningen gàr en spetsfraktion (33, 33a) vidare till rening med hydrocykloner (8) som tar bort tunga föroreningar såsom sand, bark och andra tunga föroreningar vilka avgåri en spetsfraktion.

Enligt en utföringsform av anordningen gàr en basfraktion (12) från ett hydrocyklonreningssteg (8) vidare till behandling innefattande raffinering (15) vid en koncentration > 5 % och denna fraktion âterföres sedan i en framlöpande massaström som leds till anordningens inlopp.

En annan utföringsform av förfarande anges med att, defibreringen sker genom raffinering i ett eller flera steg. Massan silas för att ta bort större partiklar. Den framlöpande massaströmmen leds sedan till fraktionering som görs på specifik yta, vilket för fibrer innebär efter fiberväggstjocklek. De partiklar som har den högsta specifika ytan sorteras ut först. I den fraktionen finns tunnväggiga fibrer och finpartiklar, sk finmaterial. Denna fraktion behöver inte ytterligare behandlas 528 54-8 5 mot fiberresning, för ökad styrka, bättre ytråhet osv, utan kan gå vidare i processen. Fraktionen bleks med ett icke alkaliskt blekmedel, såsom ditionit. Återstående massaström fraktioneras ännu en gång på specifik yta och här sorteras fibrer med lägre specifik yta ut från de fibrer som är allra tjockväggigast och har den lägsta specifika ytan. Denna fraktion går vidare till behandling med LC (Low Consistency) eller MC (medium concistency) raffinering för att skapa sprickor i fiberväggen, fibrillera fibern och kollapsa fibern utan att fiberlängden påverkas alltför mycket. Detta förhindrar bland annat fiberresning i slutprodukten.

Sedan blekes denna fraktion i ett eget bleksteg med oxidativ blekning. Den återstående fraktionen med den lägsta specifika ytan renas, exempelvis med en hydrocyklonkaskad, för att fà bort föroreningar såsom sand, bark och andra tunga föroreningar. Återstående fibrer med tjock fibervägg går till behandling med exempelvis HC raffinering och återföres sedan bakåt i processen.

Definitioner Det finns en gängse uppdelningen för fiber i vårved, sommarved och höstved. l denna skrift finns enligt figur 1 en uppdelning där fyra olika fibertyper visas.

Skillnaden mellan dessa fibertyper är främst tjockleken i fiberväggen och de egenskaper som beror därav, dvs ytråhet, dragindex, fuktinducerad fiberresning mm. De fyra fibertyper som innefattas i denna ansökan är kännetecknas av ett z -värde enligt tabell 1 och har förkortats EEW, LEW, ELW och LLW, vilket står för earlyearlywood, lateearlywood, earlylatewood och latelatewood. Dessa fibertyper skiljer sig genom den specifika ytan och definitionsmässigt kan dessa de definieras med hjälp av z-värdet, se tabell 1. Z-värdet räknas ut på följande sätt: 41rAw Z = P2 AW = Fiberväggstvärsnittsarea P = Fiberomkrets Tabell 1 Fibertyp EEW LEW ELW LLW Zvärde 0 Inom pappersindustrin skapar fibrer, med ett z-värde mellan 0,3 och 0,8 problem genom att de vid återfuktning av pappret vilket sker exempelvis vid tryckning, reser sig och skapar en rå yta trots att pappret kalandrerats och har bra ytegenskaper innan återfuktningen. l dokumentet diskuteras raffinering vid olika koncentrationen Definitionen av låg medium och hög koncentration vid raffinering kan ses i nedanstående tabell. 528 34-8 6 Tabell 2 Raffinering LC (låg) MC (medium) HC (hög) Koncentration < 5 % 5-14 % >14 % (vikt %) Senare i exempel 2 finns Rm-värde angivet definitionen av detta är förhållandet mellan massflödet i tillopp och spetsflödet (rejektflöde).

Ritningsförteckning Figur 1 visar olika typer av fibrer vilka fraktioneras ut och behandlas i en process enligt uppfinningen.

Figur 2 Visar kärnan i ett system enligt uppfinningen Figur 3 Visar en utföringsform på kärnan i ett system enligt uppfinningen Figur 4 Visar en utföringsform pà kärnan i ett system enligt uppfinningen Figur 5 Visar en utföringsform pà kärnan i ett system enligt uppfinningen Figur 6 Visar en utföringsform på kärnan i ett system enligt uppfinningen Figur 7 visar en utföringsform av en hel process enligt uppfinningen Figur 8 Visar försöksuppställningen enligt exempel 1 Figur 9 Visar försöksuppställningen enligt exempel 2 Figur 10 Visar resultat för exempel 2 Figur 11 Visar resultat för exempel 2 Figur 12 Visar resultat för exempel 2 Figur 13 Visar resultat för exempel 2 Figur 14 Visar resultat för exempel 2 Figur 15 Visar resultat för exempel 2 Beskrivning av utföringsformer Enligt en utföringsform för kärnpunkten i uppfinningen som kan ses i figur 2 kommer massa i strömmen 13 till ett hydrocyklonsteg 7 med fraktionerande cykloner, där den inkommande strömmen delas upp i tvà strömmar 10 och 14.

Strömmen 10 innefattar fibrer med ett z-värde mellan 0 och 0,3 (EEW) och finmaterial. Strömmen 14 innefattar fibrer med ett z-värde större än 0,3 (LEW, ELW, LLW). Denna ström går vidare till ett hydrocyklonsteg 2 med fraktionerande cykloner som delar upp strömmen 14 i tvà strömmar 3 och 33. Strömmen 3 innefattar fibrer med ett z-värde mellan 0,3 och 0,8 (LEW, ELW). Strömmen 3 går sedan vidare till awattning 4 och till behandling i raffinör 5 för LC alternativt MC- raffinering. l strömmen 11 som lämnar raffineringen 5 finns fibrillerade, splittrade och kollapsade fibrer. Strömmen 33 innefattar fibrer med ett z-värde större än 0,8 (LLW) och föroreningar av tyngre art, strömmen 33 går vidare till rening i en cyklonkaskad 8 optimerad för att rena bort sand, bark och andra tunga föroreningar. Föroreningarna lämnar processen och strömmen 12 gär vidare till annan behandling. Strömmarna 10 och 11 går vidare till lämplig behandling såsom awattning komplexbindning, blekning mm. Genom att raffinera 528 348 F* basfraktionen 3 från hydrocyklonsteg 2 så kan man bearbeta de fibrer som ger störst problem med ytegenskaperna iden slutgiltiga pappersprodukten och genom att koncentrera sig på den strömmen kan energi sparas jämfört med att placera och raffinera hela inkommande fiberströmmen (13). Dessutom kan strömmarna 10, 11 och 12 behandlas var för sig på lämpligt sätt för att en optimerad slutprodukt skall uppnås.

Enligt en andra utföringsform som kan ses i figur 3 delas den ingående massa strömmen (13) upp i strömmarna 10, 11, 11a och 12. l detta fall innefattar strömmen 10 fibrer med ett z-värde mindre än 0,3 (EEW) och finmaterial.

Strömmen 11 innefattar fibrer med ett z-värde mellan 0,3-0,6 (LEW) som behandlats i raffinör (MC eller LC koncentration) och strömmen 11a innefattar fibrer med ett z-värde mellan 0,6-0,8 (ELW) och som behandlats i raffinör (MC eller LC koncentration). Och strömmen 12 innefattar fibrer med z-värde större än 0,8 (LLW). l detta fall kan man anpassa raffineringsförhàllandena i 5 och 5a än mer precist och t ex anpassa koncentration och raffineringsenergi så att energiutnyttjandet blir än mer optimalt.

Enligt en utföringsform för en hel process visad i figur 7, defibreras silad och tvättad och förvärmd flis i två raffinörssteg (varje steg kan innehålla flera parallella raffinörer och färre eller fler steg än tvä). Massan spädes med vatten till en koncentration av 3-4 % och ledes till ett latencykar, där flbrerna får vila för att få dem att återta sin form efter raffineringsprocessen. Massan pumpas sedan vid en koncentration pä 1-3 % genom silar, som kan vara slitsade eller ha häl, detta görs för att frånskilja spet och större föroreningar. Om det finns kemikalier eller andra ämnen, såsom komplexbildare, som behöver tvättas ur, tvättas massan i en tvätt 22 och den färdigdefibrerade massan 13 går vidare till en process 1 enligt uppfinningen.

I ett hydrocyklonsteg 7 separeras en ström 10 ut innefattande fibrer med ett z- värde mindre än 0,3 (EEW) enligt figur 1, med hjälp av hydrocykloner av konventionell typ, t ex Noss AM 80F, eller andra hydrocykloner av lämpligt slag.

Man kan även tänka sig någon annan typ av utrustning som separerar på specifik yta. Fibrer med ett z-värde mindre än 0,3 tillsammans med finmaterial innefattas i massaströmmen 10. l denna uppställning är det frågan om en kaskad med två steg och återcirkulation, men här kan man tänka sig flera varianter.

Fibrer med ett z-värde mindre än 0,3 och fines kommer uti basen på hydrocyklonerna 6,7. l massaströmmen 14 innefattas fibrer med ett z-värde större än 0,3 (LEW, ELW, LLW). l nästa sekvens går strömmen in i ett nytt hydrocyklonsteg 2. Basfraktionen 3 från denna innefattas fibrer med ett z-värde mellan 0,3 och 0,8 (LEW, ELW). Dessa fibertyper är de som företrädelsevis ger upphovtill fiberresning i den färdiga produkten, vilket i sin tur skapar problem med tex ytràhet. Strömmen 3 går vidare till behandling genom företrädelsevis LC-raffinering, alternativa sätt för behandling kan vara kulkvarn, annan raffinering (MC) eller kvarnar av andra slag, behandlingen görs för att skapa sprickor i fiberväggen, fibrillera fibern och kollapsa fibern permanent utan att fiberlängden 528 348 8 påverkas alltför mycket. Spetsfraktionen från hydrocyklonsteget 2 förs vidare till en hydrocyklonkaskad 8 för att renas från tunga föroreningar såsom sand, barka och andra tunga föroreningar, dessa går uti spetsen på hydrocyklonerna och gar ut ur processen. Strömmen 12 från basen av dessa hydrocykloner innefattar fibrer med z-värde större än 0,8 (LLW) med mycket tjock fibervägg. Dessa fibrers vägg kan inte knäckas enkelt genom LC-raffinering 5 utan de går vidare för att skala av fiberväggen, företrädelsevis genom HC-raffinering eller annan avskaiande bearbetning och på så vis görs fiberväggen tunnare, sedan återföres dessa behandlade fibrer till processen för att återigen gå igenom ett system 1 enligt uppfinningen. Strömmen 10 går till ett bleksteg 17 där man bleker med ett blekmedel som tål finmaterial och småpartiklar företrädelsevis ett blekmedel som används vid icke alkaliska förhållanden (pH under 9), såsom ditionit, exempelvis natriumditionit, zinkditionit eller liknande. Strömmen 11 som innefattar fibrer med ett z-värde mellan 0,3 och 0,8 (LEW, ELW) går efter tillsats av komplexblldare, vidare till tvätt 27 och blekning 16 med företrädelsevis väteperoxid, ozon eller annat lämpligt oxidativt blekmedel. Genom att bleka olika fraktioner med olika blekmedel så kan blekkemikalier sparas och man slipper tvätta lika mycket. De oxidatíva blekmedlen är känsliga fört ex tungmetaller (exvis Mn Cr Fe) som följer med finmaterialet, men i en process enligt uppfinningen innefattas den största delen av finmaterialet i strömmen 10 och går alltså aldrig i stor mängd in i bleksteget där de oxidativa blekmedlen används. Efter ytterligare tvätt 28 och 29 går fibrerna till awattning i ett diskfilter 30. Sedan àterföres och blandas dessa fibrer med fibrerna i strömmen 10. Genom att låta diskfiltret 30 awattna denna fraktion 11 till högre koncentration än nödvändigt kan man låta fraktionen 10 vara mer utspädd och därigenom fås en lättare awattning av massan totalt sätt.

Fraktionen 10 är svåravvattnad på grund av större innehåll av finmaterial. Man kan även tänka sig att blanda delar av fraktionen 11 i fraktionen 10 och därigenom få en massa som awattnas lättare om man vill awattna fraktionen 10 för sig. Massan går vidare för blandning och pappersmaskin för tillverkning av högre papperskvaliteter såsom SC, LWC, SC-A++ och varianter av dessa.

Systemet enligt uppfinningen kan se ut mer i detalj på ett flertal sätt. Själva kärnpunkten är den fraktionerande uppställningen som företrädelsevis utgöres av hydrocykloner, men kan vara gjord av annan utrustning som kan fraktionera på specifik yta. l figur 2, 3, 4, 5 och 6 kan man se olika varianter på uppställningar.

Figur 2 visar en förstoring av ett system där man ser att man kan ha en kaskad både iförsta hydrocyklonsteget och/eller i det andra. Den streckade linjen visar att man kan ha en kaskad om man vill. Figur 4-6 utvecklar delar av det som innefattas i figur 2 för tydlighet. Figur 4 visar hur man har ett system med enkelsteg i både första 7 och andra steget 2. Figur 5 visar hur man har ett system med enkelsteg i första steget 7 och en kaskad i andra steget 2. Figur 6 visar hur man har hydrocyklonkaskader i både första steget 7 och i andra steget 2. 528 548 Exempel 1 TMP av barr hämtades från en fabrik där man framställer papper av tidningspapperskvalitet. Provet togs från sekundärraffinören. Därefter _ latencybehandlades massan i tre timmar vid 90°C och behandlades sedan i det nya systemet. Massaflöde och olika fiberfraktioner kan ses i tabell 3 och figur 8.

Tabell 3 Flöde m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 Totalt massflöde (%) 100 22 78 30 48 34 14 F raktioneringsmassflöde - - 100 39 61 43 18 (%) R100 - - 100 27 75 52 23 fraktioneringsmassflöde (%) Massflöde av P1 OO (%) 100 12 90 53 35 24 8 Rejektförhàllandet 22 % i tvåstegs slltsade silen med slitsvidd 0,15 mm valdes för att man ville reducera Sommervillespet till under 0,1 % i massa som gick vidare till fraktionering. Massan med låg halt av Sommervillespet fraktionerades i tvåsteg med hydrocykloner (Noss AM80F) innefattande ett första steg bestående av en tvåstegskaskad och ett andra steg (enkelsteg hydrocykloner). Den här uppställningen tillät att producera tre fraktioner massa med olika kvalitet beroende på fiberrnorfologi (dvs fibertvärstnltts dimensioner, specifik yta).

Bas 1 (m4) accept fràn förstastegskaskaden anrikad på fiber med ett z-värde mindre än 0,3 (EEW) och finmaterial Bas 2 (m8) accept från andra fraktionerinssteget anrikad på fiber med ett z-värde mellan 0,3 och 0,8 (LEW och ELW).

Spets 3 (m7) rejekt från andra fraktionerinssteget innefattande fiber med ett z- värde större än 0,8 (LLW) tjockväggiga fibrer.

Bas 2 (m8) raffinerades sedan i LC raffinören (12” Andritz) med tre olika energinivåer, 215, 417 och 504 kWh/t. Totalenergierna för de olika massorna m9a, m9b m9c, motsvaras av 73, 142 och 171 kWh/t i energi för massan totalt De erhållna oraffinerade och raffinerade massorna testades var för sig.

Dessutom gjordes blandningar av raffinerade och oraflinerade massor från Bas 1 och Bas 2 i enlighet med massaflödes uppdelningen i systemet- 47:53 % (bl1, bl2 och bl3). Handark gjordes för olika massafraktioner och blandningar och testades. Dynamiska avvattningstester och även ytràhetstester utfördes på vissa massaprover.

Bas 1 (m4) och Bas 2 (m8) och blandningar av dessa, blektes med ditionit och alkaliperoxid (lut och väteperoxid) i olika sekvenser.

Tabell 4 l0 528 348 Flöde m1 m2 m3 m4 m7 m9a m9b m9c bl1 b|2 b|3 Freeness 155 523 95 18 595 325 171 87 64 35 25 86 Drag index kNm/g; 32,6 24,0 32,7 37,7 14,5 25,6 38,1 45,2 48,8 43,8 43,4 34,7 Densitet |g1/m3 401 307 416 539 299 366 455 515 550 541 568 451 Rivindex NmZ/kg 7,6 9,0 6,8 5,4 4,2 6,8 6,3 5,3 4,8 5,1 4,8 6,8 Drag index P1 6/R50 kNm/kg 8,9 8,9 8,9 22,8 9,6 13,0 16,6 21,5 16,5 23,5 11,8 Ytråhet, ml/min 85 235 50 20 245 135 75 50 38 35 32 50 Specifik Ljusspridni ngs koefficient m2/kg 51 40 59 79 39 45 45 45 47 62 61 62 Opacitet % ISO 94,5 89,0 96,1 98,8 93,1 93,8 94,1 94,6 95,0 97,4 97,1 97,3 SP Filtrerings motstånd x 109 m/kg 8,4 545 1,9 5,1 24,1 52,2 45,9 34,9 Energi steg kWh/t 215 417 504 Energi tot kWh/t 73 142 171 Tabell 5 m4+m8 =b|1 m4+m9b=b|2 m4+m9c=b|3 De fysiska massaegenskaperna i olika massa fraktioner och deras blandningar visas i tabell 4 och tabell 5. Som man kan se gör LC raffinering av Bas 2 fraktronen att massans styrka och ytjämnhet förbättras till en låg totalkostnad i raffineringsenergi. Som konsekvens därav så blir blandningar som görs av 528 348 ll blandningar mellan Bas 1 (m4) och raffinerad Bas 2 (m9 b-c) av förbättrad ' kvalitet jämfört med blandningar av Bas 1 (m4) och oraffinerad Bas 2 Sm8). Till detta kommer en endast moderat ökning i massans awattningsmotstand. _ Jämfört med vad som kan förväntas med HC-raffinering av denna fraktion till samma freeness.

Om man mäter den relativa ändringen i arktjocklek och ytråhet var den fuktinducerade ytråhetsförändringen 50 % lägre i arken gjorda från R100 Bauer- McNett fraktionen som man fått från blandning 2, jämfört med fibrer som man fått från blandning 1.

Dessutom har LC-raffinering förbättrat bindningsförmågan av Bas 2 långfiber till samma nivå som Bas 1, mätt med dragstyrka av P16/R5O Bauer/McNett fraktionen. Det här resulterade i relativt hög bindningsförmàga för långfiber i blandning 2 och 3.

Blekning av massa enligt exempel 1 Innan blekning behandlades alla massori ett Q-DTPA komplexbildningssteg.

Bas 2 blektes med väteperoxid och blandades sedan med oblekt Bas 1 och blandningen blektes sedan med ditionit.

Den oblekta blandningen av Bas1 och Bas 2 (blandning 1) blektes med väteperoxid i ett steg.

Exempel 2 Latencybehandlad massa från andra raffineringssteget i en fabrik som tillverkar TMP för tidningspapperskvalitet, silades vid ett förutbestämt rejektavdrag för att få bort spet och fraktionerades i ett tvåstegskaskad hydrocyklonsystem enligt figur 9. Rejektavdraget valdes så att 25 % av fibermaterialet (25% av R100 Bauer MacNett fiberfraktionen av ingångmassan) hamnade i basfraktionen Bas 1 (s6).

Spets 1 fraktionen (s4) fraktionerades ytterligare i hydrocyklonsystement vilket resulterade i Bas 2 fraktionen (s7) innehållande 25 % av fibermaterialet (i procent av ursprungliga tillflödet till hydrocyklonsystemet) och Spets 2 (s5). På liknande sätt fraktionerades Spets 2 (s5) vilket resulterade i Bas 3 (s8) innehållande 25% av fibermaterialet och Spets 3 (s9) innehållande minst 25% av fibermaterialet enligt ovan.

De erhållna fraktionema Bas 1,2 och 3 användes för vidare försök. Bas 2 och 3 raffinerades vid 300 kWh/t i en LC-raffinör och massorna processades på liknande sätt som de oraffinerade proven. 528 348 ll Bas 2, 3 delades i två delar av vilka en del gick till LC-raffinering vid 300 kWh/t och en del som inte rafflnerades. Den oraffinerade delen vilken inbegrep bas 1 och den raffinerade delen "decrillades" (dvs P100 finmaterial fraktionen togs bort i en Bauer McNett fraktionerare). Fiberfraktionenerna blandades med 40% finmaterial (vikt %) som fàtts från andrastegsraffinören från TMP massafabriken.

Sedan gjordes handark i dubbla uppsättningar med en ytvikt på 60 g/mz. Första uppsättningen handark testades enligt SCAN-standard.

Den andra gruppen handark klipptes till remsor, kalandrerades och användes för ytrâhetsexperiment. Efter kalandrering delades remsorna slumpmässigt upp i två grupper. Första gruppen testades dragstyrka, densitet, porositet, ytråhet och ljusspridning. Den andra gruppen av kalandrerade remsor utsattes för 100% luftfuktighet i 25 °C i tre timmar och utsattes därefter för samma tester som den första gruppen. l flgur 9 kan man se en representation över uppställningen enligt exempel 2. I Tabell 5 kan motsvarande flödesförhàllanden studeras. P100 är tillsatt finmaterialfraktion och hur den fördelar sig. R100 är fiberfraktionen. Det är intressant att notera att Bas 1 (s6) innehåller cirka 60% av P100 finmaterial i tillförd massaström (s1).

Tabellö Flöde s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8 s9 r2 r4 r5 r9 R100 72% 81% 67% - - 48% 74% 86% 87% - - - - P100 28% 19% 33% - - 52% 26% 14% 13% - - - - R100 - - - - - 25% 23% 25% 27% - - - - total Rm - - - - - - - - - 0,28 0,61 0,66 0,51 I figur 10 kan man se hur dragindex varierar i de olika fraktionerna.

Bindningsförmågan går alltså ned betydligt för de olika cyklonstegen och i sista spetsfraktionen Spets 3 (s9)ser man att bindningsförmàgan hos dessa fibrer är mycket begränsad.

I figur 11 kan freenees mot dragstyrka ses. Som man kan se har basfraktionen Bas 1 (s6) liknande styrka som basfraktionen Bas 2 (s7) men de har olika freeness. Detta förklaras av den stora skillnaden ifinmaterialinnehàll mellan Bas 1 (s6) och Bas 2 (s7), se tabell 5.

LC raffinering av basfraktionen Bas 2 (s7) och basfraktinonen Bas 3 (s8) ökar styrkan hos dessa. LC rafflneringen reducerarfreeneess hos massan en del men den mängd finmaterial som produceras motsvarar inte regretionslutningen pà 528 348 l3 freenees-finmaterial förhållandet. LC raffineringen har behandlat fibrerna utan att man fått en motsvarande finmaterialsprodukticn.

Ytråhet hos Bas 3:s (s8) làngflberfraktion (P16/R50 ml/min) reducerades signifikant efter LC-raffineringen medan bindningsförmàgan ökade till samma nivå som långfiberfraktionen från Bas 2 (s7) se figur 12. Långfiberfraktionen från Bas 2 (s7) ökade bindningsförmàgan till samma nivå som Bas 1 (s6) efter LC- raffineringen utan att signifikant ändra ytråhet.

Liknande trender för ytråhet och styrkeförbättring har kunnat visas genom att tillverka handark från en blandning av Bas 2 och Bas 3 helmassa (figur 14). Ark tillverkade av Bas 1 (s6) raffinerad Bas 2 (s7) och raffinerad Bas 3 (s8) vilket kan ses i figur 12,13 och 14 som Mix s6 + raf s7 + raf s8, med blandning gjord enligt totala rejekthalten, se tabell 5, gav ett ytråhetsvärde med likhet till Bas 1 (s6).

Freeness of blandingen var 55 ml CSF.

Bas 2 och Bas 3 fraktionerna visade större tendens att få höjd ytråhet jämfört med Bas 1 vilket visas i större relativ ändring av arktjocklek och ytråhet efter àterfuktning (figur 14-15).

Benägenheten för fiber att få höjd ytråhet reducerades signifikant efter LC rafinering (Figur 14 och figur 15). Efter återfuktning, ändrades tjockleken och ytråheten hos de kalandrerade arken gjorda från oraffinerad Bas 2 R100 fiber fraktion och TMP finmaterial med 7,5 respektive 51 %. l kontrast till detta ändrades tjocklek och ytråhet hos ark en gjorda från raffinerad Bas 2 och TMP finmaterial med 1,6 % respektive 4,4 %. Den oraffinerade Bas 3 gav 10 respektive 55 % och för motsvarande raffinerad Bas 3 var förändringen 1 respektive 11 % (figur 15). Den relativa ändringen i de fuktade arkens egenskaper har räknats ut baserat på tjocklek och ytråhet för de icke fuktade arken innehållande oraffinerad basfraktion. l det ovanstående skall förstås att cyklonsteg enligt uppfinningen modifieras efter gällande fiber som skall behandlas. T ex skall förstås att fackmannen kan sätta sk öppna och brutna cyklonkasskader på alla eller valfria ställen i systemet 1.

Speciellt skall noteras att det som anges i figurer endast är varianter på det som uppfinningstanken representerar och att antalet cykloner som används och deras fysiska data är fråga om en konstruktionsanpassning efter gällande fiber som systemet är konstruerat att behandla. Detsamma gäller de koncentrationsförhållanden som gäller i raffinörer enligt uppfinningen och tryckfall över hydrocyklonsteg.

Aven om det i denna skrift kan tyckas förutsätta fiber från samma träslag skall uppfinningen enligt kraven inte uppfattas som så. Blandad fiber av olika träslag kan likväl behandlas enligt ett system enligt uppfinningen och en uppdelning sker enligt specifik yta hos respektive fiber.

Claims (1)

1. 528 348 IH . Förfarande för att tillverka cellulosamassor i vilken defibrerad cellulosa silas för avlägsnande av spet, fraktioneras och att fraktioneringen sker enligt specifik yta, företrädelsevis med en anordning (1) innefattande hydrocykloner, och att förfarandet innefattar processteg (6,7) som fraktionerar ut fibrer med hög specifik yta, företrädelsevis tunnväggiga fibrer, och att förfarandet innefattar processteg (2) som fraktionerar ut fibrer som har lägre specifik yta, företrädelsevis fibrer med tjockare fibervägg, kä n n ete c k n at a v att sagda cellulosa fraktioneras i minst tre fraktioner (10,3,12), av vilka minst två fraktioner sammanförs helt eller delvis, och en eller flera fibrerfraktioner med lägre specifik yta (3, 3a) behandlas vid en massakoncentration i intervallet 0,8%-14% företrädelsevis i intervallet 1-5 %, för att klyvas, fibrilleras och permanent kollapsas företrädelsevis med en anordning som innefattar någon form av malande maskin (5, 5a) såsom raffinör, kulkvarn eller liknande . Förfarande enligt krav 1 kä n n e te c k n at a v att den eller de fraktioner (3,3a) som behandlas i den malande maskinen innefattar fibrer med ett z- värde mellan 0,3 och 0,8. . Förfarande enligt något av kraven 1-2 kä n n e te ck n at a v att den malande maskinen (5,5a) körs så att fibrerna i föreliggande fraktion kollapsas permanent genom att sprickor i fiberväggen bildas av den malande maskinen. . Förfarande enligt något av kraven 1 - 3 k ä n n ete c kn at a v att malande maskinen (5, 5a) innefattar en raffinör som körs med en enerigiinsats av 10 - 800 kWh/t företrädelsevis 100-600 kWh/t ännu mer föredraget 200- 500 kWh/t. . Förfarande enligt krav något av kraven 1 - 4 kä n n eteckn at av att en fraktion (10) som innefattar fibrer med hög specifik yta går ut via basen i ett hydrocyklonsteg. . Förfarande enligt något av kraven 1-5 k ä n n e te c k n at a v att en fraktion med lägre specifik yta (3, 3a) som innefattar mer tjockväggiga fibrer, går ut via basen i ett hydrocyklonsteg. . Förfarande enligt något av kraven 1-6 kä n n ete c k n at a v att fraktionen (10) med hög specifik yta blekes i icke alkalisk miljö. . Förfarande enligt krav 7 kä n n e te ck n at av att pH vid blekningen är mindre än 9. 528 348 IS 9. Förfarande enligt något av kraven 7-8 kä n n ete c k n at a v att ett reducerande blekmedel används. 10. Förfarande enligt något av kraven 7-9 kä n n ete c k n at a v att blekmedlet innefattar ditionit. 1 1 . Förfarande enligt något av kraven 1-6 kä n n ete c k n at a v att fraktionen (3,3a) med fibrer med lägre specifik yta blekes med oxidativ blekmng. 12. Förfarande enligt krav 11 k ä n n ete c kn at a v blekmedlet innefattar väteperoxid. 13. Förfarande enligt krav 11 k ä n n ete c kn at a v att blekmedlet innefattar ozon. 14. Förfarande enligt något av ovanstående krav k ä n n et e c k n at a v att den fraktion (33, 33a) med fibrer som återstår efter tidigare processteg och har den lägsta specifika ytan renas från sand, bark och andra tunga föroreningar och behandlas, företrädelsevis med en anordning (15), för att skala av fibervägg på fibrema i denna fraktion (12) och att anordningen innefattar någon form av malande maskin såsom raffinör, eller liknande och att fraktionen efter behandling helt eller delvis àterföres bakåt i processen. 15.Förfarande enligt krav 14 kä n n etec kn at av att anordningen (15) för behandling enligt krav 14 innefattar raffinering vid > 5 % mer föredraget > 14% koncentration. 16. Förfarande enligt något av ovanstående krav kä n n e t e c k n at a v att fiberströmmen med lägre specifik yta (3, 3a), företrädelsevis fibrer med tjockare fibervägg, efter behandling blandas helt eller delvis med strömmen (10) av fibrer och finmaterial med hög specifik yta för att förbättra awattningsegenskaperna. 17.Förfarande enligt något av kraven 1-15 kän n etecknat av att fiberströmmen (3, 3a) med lägre specifik yta, företrädelsevis fibrer med tjockare fibervägg awattnas för sig till en högre koncentration än den slutlig önskade koncentrationen av sammanblandningen av fraktioner, så att fraktionen med fibrer med hög specifik yta (10), företrädelsevis tunnväggiga fibrer och finmaterial endast behöver awattnas delvis eller inte alls. 18. Förfarande enligt något av ovanstående krav k ä n n e t e c k n a t a v att fraktioner (10,11,11a) innefattande fiber med hög och lägre specifik yta, efter behandling sammanförs och ger upphov till en massaström (32) med massa som tillverkats med lägre insats av energi och blekmedel än i en 528 348 lb konventionell fabrik för tidningspapper, SC, LWC, och SC A++ massa. 19.Anordning (1) för att behandla cellulosamassor avsedd att ge förbättrade egenskaper med avseende på, ljusspridning, dragindex, rivindex, ytråhet, blekkemikalieåtgång, energiàtgång, innefattande en första hydrocyklonanordning (7), en andra hydrocyklonanordning (2), en maiande maskin (5), varav den första hydrocyklonanordningen (7) är anordnad att från sitt spetsutlopp sammankoppias med den andra hydrocyklonanordningen (2) och sagda andra hydrocyklonanordning (2) är anordnad att från ett basutlopp (3) kopplas så att basutioppsfraktionen passerar sagda maiande maskin (5) k ä n n e t e c k n a d a v att den maiande maskinen (5) är anordnad att arbeta vid en koncentration mellan 1% och 14 % 20.Anordning enligt krav 19 k ä n n e te ck n a d av att en första basfraktion (10) blekes med ett icke alkaiiskt reducerande blekmedel. 21 .Anordning enligt något av kraven 19-20 k ä n n ete c k n a d a v att en andra basfraktion (3,11) blekes med ett oxiderande blekmedel. 22.Anordning enligt något av kraven 19-21 k ä n n e t e c k n a d av att en spetsfraktion (33) går vidare till ytterligare ett hydrocyklonaggregat (2a) och delas upp i en basfraktion (3a) och en spetsfraktion (33a) varvid sagda basfraktion (3a) efter avvattning behandlas med en raffinör (5a) vid en koncentration mellan 1-14%. 23.Anordning enligt kravet 22 k ä n n e te c k n a d a v att en basfraktion (3a,11a) blekes med ett oxiderande blekmedel. 24.Anordning enligt något av kraven 19-22 k ä n n e t e c k n a d a v att behandlade basfraktioner (10,11 och/eller 11a) sammanförs till en gemensam massaström (32) med förbättrade egenskaper. 25.Anordning enligt något av kraven 19,20, 21, eller 23 k ä n n e t e c k n a d a v att en spetsfraktion (33, 33a) går vidare till rening med hydrocykloner (8) som tar bort tunga föroreningar såsom sand, bark och andra tunga föroreningar vilka avgår i en spetsfraktion. 26.Anordning enligt krav 25 k ä n n e t e c k n a d a v att en basfraktion (12) från ett hydrocyklonreningsteg (8) går vidare till behandling innefattande raffinering (15) vid en koncentration > 5 % och att denna fraktion sedan återföres i en framlöpande massaström som leds till en anordning enligt krav 19.