AT119491B - Verfahren zur Darstellung von ligninfreiem Zellstoff. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Darstellung von   ligninfreiem   Zellstoff. 



   Es wurde gefunden, dass man einen ligninfrelen Zellstoff in einem Arbeitsgange erhält, wenn man zellulosehaltiges Material, Holz, Stroh, Gräser u.   dgl.,   das in geeigneter Weise vorbehandelt sein kann, bei gewöhnlicher Temperatur mit Erdalkalihypochloritlösungen behandelt, u. zw. so, dass man eine Lösung von verhältnismässig hoher Anfangskonzentration verwendet, deren Wirkungswert im Verlaufe des Anschlussprozesses allmählich herabsinkt und schliesslich auf Null fällt. Die Gesamtmenge der zu Beginn mehr als 2% wirksames Chlor enthaltenden Lösung richtet sich nach dem jeweils zur Anwendung kommenden Ausgangsmaterial. Bei z.

   B. mit Alkali vorbehandeltem Fichtenholz werden etwas   50%   des Gewichtes vom Ausgangsmaterial an aktivem Chlor zweckmässig in Form einer davon   2. 8%   enthaltenden Kalziumhypochloritlösung verwendet. Um die bei dem Abbau des Lignins entstehende Kohlensäure und andere saure Substanzen unschädlich zu machen, setzt man während des Prozesses allmählich so viel Kalkbrühe zu, dass die Lauge stets eine schwach kalkalkalisehe Reaktion zeigt, der Gehalt an freiem Kaliumhydroxyd aber tunlichst nie mehr als   0. 15%   beträgt. 



   Arbeitet man in der vorgeschriebenen Weise, so ist nach beendetem Aufschluss kein aktives Chlor mehr vorhanden, und der resultierende Zellstoff zeigt keine Reaktionen mehr auf Lignin. Das erhaltene Faserprodukt ist gut gebleicht und für viele Verwendungszwecke geeignet. 



   Das Aufsehlussverfahren vorliegender Erfindung stellt einen reinen Oxydationsprozess dar. Durch den Zusatz von Erdalkali wird vermieden, dass in irgendeiner Phase des Prozesses freie unterchlorige Säure und dadurch elementares Chlor zur Entstehung kommt, welches bekanntlich in jeder Form die Zellulose des Fasermaterials erheblich angreift (vgl. Renker, Über Bestimmungsmethoden der Zellulose, Berlin 1910, S. 49). Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich eben dadurch prinzipiell von denjenigen Methoden, welche-ganz oder teilweise-mit unterehloriger Säure bzw. mit Chlor einen Aufschluss bewirken und welche im wesentlichen Chlorierungsprozesse darstellen. 



   Es ist ferner seit langem bekannt,   zellulosehaltiges   Material mit Lösungen von Hypochloriten zu behandeln. Soweit die Praxis in Frage kommt, hatte bisher diese. Behandlung vornehmlich den Zweck, Holzstoff oder Holzschliff von färbenden Bestandteilen zu befreien, um denselben   für weisses   Papier 
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  Nr. 189882 und Nr. 353105). 



   Um ein solches Bleich verfahren handelt es sich auch in der Patentschrift Nr. 436804. Dort werden lediglich färbende Beimengungen aus einem bereits aufgeschlossenen Zellstoff durch Bleiche mit Kalziumhypochlorit unter Zusatz von Kaliumhydroxyd entfernt. Alle diese Bleichverfahren sind aber   grund-   sätzlich verschieden von einem wirklichen Aufschlussverfahren für Holz und andere Rohmaterialien, welches den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellt. 



   Was den eigentlichen Aufschluss von Holz, Stroh usw., also die Gewinnung von Zellulose mittels Hypochloriten betrifft, so liegen auch darüber mehrere Angaben in der Literatur vor. Bei älteren Verfahren unter Benutzung von Chlorkalklösung ist auf genaue Einhaltung der Bedingungen keine Rucksieht genommen worden. Der Grad der jeweils vorhandenen   Alkalität-ob Alkali   oder Erdalkaliblieb unberücksichtigt. Dies ergibt sich z. B. aus der Patentschrift Nr. 88299, worin an keiner Stelle auf die besondere Bedeutung der Alkalität hingewiesen wird.

   Von einem Zusatz von Alkali oder Erdalkali während des Prozesses ist nirgends die Rede, ebensowenig von der zur Verwendung kommenden Menge an Chlorkalklösung. Über die Dauer des   Aufschlussprozesses   werden nur die ganz unbestimmten Angaben gemacht, dass der Stoff 6-60 Stunden in der   Aufschlusslösung   gelassen werden soll. Da nicht erkannt worden war, dass nur bei einer bestimmten Konzentration an freiem Erdalkalihydroxyd während des ganzen Aufschlusses dieser den günstigsten Verlauf nimmt, ist es selbstverständlich, dass früher eine geregelte Reaktionsführung unter wesentlicher Ersparnis an Zeit und Chlor bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität des Zellstoffes nicht möglich war. 



    Aus neuerer Zeit findet sich bei Renker (l. c. S. 77 u. ff. ) ein Holzaufschlussversuch beschrieben,   aus welchem hervorgeht, dass schon bei gewöhnlicher Temperatur durch Anwendung einer halbnormalen - also einer ziemlich   schwachen - Natriumhypochloritlösung   die Zellulosefaser in erheblichem Masse angegriffen wird, eine Tatsache, die auch früher von anderen Forschern beobachtet worden war. Es ist ohne weiteres einleuchtend, dass eine solche Schädigung der Faser bei erhöhter Temperatur, wie sie in der amerikanischen Patentschrift Nr. 616139 vorgeschlagen wird, noch weit mehr zur Geltung kommen muss. 



   Es ist daher später vorgeschlagen worden, die Ligninsubstanzen nicht durch Oxydation völlig zu zerstören, d.   h."wegzuoxydieren",   sondern nur durch ein   gelindes"Anoxydieren"in   andersartige   alkalilösliche   Verbindungen   überzuführen,   welche dann während des Prozesses oder in einem darauf- 

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 alkalien oder   Alkaliensulfiten   herausgelöst werden müssen. Ein solches Verfahren ist aber nicht nur bedeutend   umständlicher   als das vorliegende, sondern ist auch grundsätzlich verschieden davon ; denn es wird in unserem Verfahren nicht wie dort"gelinde"oxydiert, sondern im Gegensatz dazu das zellulosehaltige Material einem energischen,   wenn.. auch kurzen Oxydationsprozess   unterworfen.

   Hierin beruht das Wesen der vorliegenden Erfindung. Es hat sich gezeigt, dass bei Gegenwart von mehr oder weniger freiem Alkali kein oder nur ein verzögerter Angriff des Hypochlorits auf das Lignin stattfindet, während anderseits die etwa freigelegte Zellulosefaser durch die dadurch notwendig werdende längere Einwirkungdauer angegriffen wird. Durch diese Beobachtung werden auch die Veröffentlichungen von Renker bestätigt. Der Übelstand wird aber erfindungsgemäss in dem vorliegenden Verfahren dadurch vermieden, dass an Stelle von Alkali ein   Erdalkali, vorteilhaft Ätzkalk,   zur Anwendung gebracht wird.

   Durch den letzteren wird der oxydative Angriff auf die Inkrusten nicht verzögert, und die Lösung wird nicht an gleichfalls hemmenden Alkalikarbonaten angereichert, sondern die gebildete Kohlensäure und andere Säuren werden als   schwerlösliche   Kalksalze fortgespült. Durch die Anwendung einer Kalziumhypochloritlösung von ziemlich hoher Anfangskonzentration richtet sich der erste Angriff   ausschliesslich   auf die Ligninsubstanz, welche oxydativ völlig abgebaut und restlos zerstört wird. Da die Konzentration an aktivem Chlor hiedurch dauernd herabsinkt, in dem Masse wie Lignin zerstört und Zellulosefaser 
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Claims (1)

1. schreitet rasch vorwärts und ist in verhältnismässig kurzer Zeit beendet. Während die Einwirkungsdauer bei Natriumhypochlorit nach Renker einen Tag in Anspruch nahm, ist hier der Prozess in einigen Stunden beendet. Die Temperaturerhöhung durch Selbsterwärmung während des Prozesses ist mässig. Durch einfache Aussenkühlung lässt sich erforderlichenfalls jede Schädigung vermeiden.

   Dass eine so energische Oxydation, wie sie in vorliegendem Verfahren zur Durchführung kommt, EMI2.3 lochungen in keiner Weise vorherzusehen und stellt einen überraschenden Effekt dar. Dazu kommt, dass das Verfahren gegenüber den bisher benutzten einen erheblichen Zeitgewinn und eine Ersparnis an EMI2.4 schritt dar. Beispiele. EMI2.5 haltenden Kalziumhypochloritlösung zugesetzt. Im Verlauf des Aufschlussprozesses, bei dem die Temperatur zwischen 20 und 450 gehalten wird, wird zu der Lösung allmählich Kalkmilch, enthaltend 200 g Kaliumhydroxyd in dem Masse zugegeben, dass der Gehalt an freiem Kalziumhydroxyd während des ganzen Aufschlusses noch eben nachweisbar ist.

   Ist die Phlorogluzinprobe auf Lignin an einer Probe der Pflanzenfaser nicht mehr nachweisbar, so wird der erhaltene Zellstoff von der Lauge befreit, neutral gewässert und zuletzt durch Absäuren völlig von Kalk befreit und neutral gewaschen. Die Ausbeute an getrocknetem Zellstoff beträgt etwa 55% vom angewandten Ausgangsmaterial.

   2. Zu 4 kg mit 0. iger Natronlauge bei etwa 950 vorbehandeltem und wieder entlaugtem Esparto werden in feuchtem Zustand bei 200 C 50l einer 2. 8% aktives Chlor und 0. 15% Kalziumhydroxyd enthaltenden Kalziumhypochloritlosung zugesetzt. Im Verlaufe des Aufschlussprozesses wird der Lösung allmählich Kalkmilch, enthaltend 150 g Kalziumhydroxyd, in dem Masse zugesetzt, dass der Gehalt an freiem Kaliumhydroxyd während des ganzen Aufschlusses noch eben nachweisbar ist und 0. 15% nicht übersteigt. Ist die Phlorogluzinprobe auf Lignin negativ, so wird der erhaltene Zellstoff von der Lauge befreit, neutral gewässert und zuletzt durch Absäuern kalkfrei und neutral gewaschen.

   Die Ausbeute an getrocknetem Zellstoff beträgt etwa 55% vom angewandten Ausgangsmaterial.

   PATENT-ANSPRUCH : Verfahren zur Darstellung von ligninfreiem Zellstoff mit Hilfe von Erdalkalihypoelorit, dadurch gekennzeichnet, dass das zellulosehaltige Material in entsprechender Verteilung mit der zur völligen Oxydation des Lignins gerade ausreichenden Menge einer mindestens 2% wirksames Chlor enthaltenden (insgesamt beispielsweise bei Fichtenholz etwa 45% vom angewandten Gewicht desselben) und durch allmählichen Zusatz von Kalkmilch (insgesamt beispielsweise bei Fichtenholz etwa 5% Ca (OH) 2 vom angewandten Gewicht) stets schwach erdalkalisch (etwa 0'15% Ca (OH) a) gehaltenen Lösung von Erdalkalihypochlorit ohne äussere Wärmezufuhr bei Temperaturen nicht über 45 behandelt wird.