<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Gewinnung von Halbzellstoff
Zur Gewinnung von Faserstoffen aus zellulosehaltigem Material, wie Holz, verholzten Substan- zen oder Einjahrespflanzen, vor allem für die Herstellung von Papier- und Papperohstoffen, wurden bisher in der Technik meist Verfahren verwendet, bei denen durch Einwirkung von Chemikalien, wie Kalziumsulfit, Natriumsulfit, Atzalkalien oder Alkalisulfid, ein weitgehender Aufschluss der Zellulosesubstanz unter Herauslösung der Inkrusten bewirkt wurde. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass die Ausbeute an Faserstoffen verhältnismässig gering ist. Zudem wird auch die Zellulose selbst chemisch angegriffen und erleidet daher Einbussen an ihrer Festigkeit, was für ihre weitere Verarbeitung sehr unerwünscht ist.
Es wurde daher auch bereits vorgeschlagen, zellulosehaltiges Material lediglich einer chemischen Vorbehandlung und anschliessend einer mechanischen Zerkleinerung zu unterwerfen, wobei man einerseits Faserrohstoffe gewinnt, die u. a. auch zur Herstellung von festem Papier und Papperohstoffen geeignet sind, und wobei man anderseits höhere Ausbeuten erhält, als dieses mit dem rein chemischen Aufschlussverfahren möglich ist.
Die so gewonnenen ungebleichten Faserstoffe zeigen aber, unabhängig von dem angewendeten chemischen Aufschlussverfahren, den Nachteil, dass sie noch zahlreiche Faserbündel und Faserbruchstücke enthalten, die sich durch Sortierungmassnahmen nur schlecht oder gar nicht entfernen lassen und auch bei einer anschliessenden Bleiche das Aussehen des Produktes störend beeinflussen. Infolgedessen gelang es auf diesem Wege bisher nicht, Papierrohstoffe zu gewinnen, die für die Herstellung von Qualitätspapieren geeignet wären, an die hinsichtlich des Aussehens und der gleichmässigen Beschaffenheit besondere Anforderungen gestellt werden.
Es wurde auch vorgeschlagen, aus zellulosehaltigen Materialien, wie Holz, holzartigen Substanzen und Einjahrespflanzen, Faserstoffe zu gewinnen, indem man das zellulosehaltige Material einer chemischen Vorbehandlung mit speziellen Aufschlussbedingungen im sauren pH-Bereich unter Anwendung von Schwefeldioxyd und Basen enthaltenden Kochflüssigkeiten und einer anschlie- ssenden mechanischen Zerfaserung unterwirft, wobei die chemische Vorbehandlung bei Tempe-
EMI1.1
Gehalten an Schwefeldioxyd, vorzugsweise mit mehr als 4% SO2, durchgeführt wird.
Das Kennzeichen des erfindungsgemässen Ver- fahrens besteht darin, dass die mechanische Zer- faserung in schnellaufenden Zerfaserungsvorrich- tungen, vorzugsweise vom Typ der Kegelstoff- mühlen, mit Umdrehungszahlen von mehr als
2000 U/min. durchgeführt wird, bei denen in der Mahlzone Zentrifugalbeschleunigungen von mehr als 5, 0. 105, vorzugsweise 10, 0. 105, cm sec-2 auftreten.
Es zeigte sich überraschenderweise, dass man durch die Erfindung gegenüber allen bekannten Verfahren eine ganz erheblich bessere Zerfaserung des zellulosehaltigen Materials erhält, die die Verarbeitung des gewonnenen Produktes auf hochwertige Qualitätspapiere ermöglicht, welche bei grosser Festigkeit eine sehr gleichmässige Struktur und ein gutes Aussehen aufweisen. Es lassen sich dadurch auch ohne Bleiche hochwertige Papierqualitäten erzielen. Der besondere Vorteil der erfindungsgemässen Massnahme war von vornherein keineswegs vorauszusehen.
Es hat sich nämlich bei den Versuchen herausgestellt, dass dieses Ergebnis umso überraschender war, als es bei mechanischer Zerfaserung des vorbehandelten Rohstoffes mit den üblicherweise angewendeten langsam laufenden Zerfaserungsvorrichtungen auch bei beliebiger Variierung des SOg-Gehaltes der Kochflüssigkeit nicht gelingt, in hoher Ausbeute ein so gleichmässig strukturiertes und in einzelne Fasern guter Festigkeit zerlegtes Produkt wie gemäss der Erfindung zu erhalten.
Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen zur Herstellung von Papierstoff schnellaufende Mahlaggregate verwendet werden. Solche Verfahren sind mit dem der Erfindung nicht zu vergleichen. Beim Papierstoff oder "Halbstoff" erfolgt ein Angriff auf die Faser selbst, wobei diese eine Längsaufspaltung in Fibrillen und teilweise auch eine Verkürzung erfahren. Ausserdem wird der Quellungszustand (die Hydratation) der Faser erhöht und die spezifische Oberfläche des Stoffes vergrössert, womit zugleich der sogenannte Mahlgrad vergrössert wird. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um ein Verfahren, bei dem ein chemisch unvollständig aufgeschlossener Zell-
<Desc/Clms Page number 2>
stoff durch die mechanische Behandlung in Ein- zelfasern zerlegt wird.
Bei der chemischen Vorbe- handlung wird zwar das die Zellulosefasern ver- kittende Lignin der Mittellamelle weitgehend entfernt, doch hängen die Faserverbände noch ziemlich fest zusammen und müssen durch an- schliessende mechanische Behandlung voneinander getrennt werden, was bekanntlich das Kenn- zeichen des sogenannten "Halbzellstoffs"ist. Die
Fasern sollen hiebei aber möglichst schonend von- einander getrennt werden, so dass zwar einerseits keine Faserbündel bestehen bleiben, anderseits aber kein Angriff auf die Einzelfasern erfolgt.
Es war nicht zu erwarten, dass dieses Ziel unter Verwen- dung schnellaufender Mahlaggregate erreicht wer- den könnte, die bei den bekannten Verfahren zur Aufbereitung von Papierstoff gerade deswegen angewendet werden, um einen mechanischen An- griff auf die Faser selbst zum Zwecke des sogenannten "Schmierigmahlens" zu erzielen.
Die chemische Vorbehandlung des Rohmaterials kann in beliebiger Weise, in stehenden Kochern, in Drehkochern oder in andern an sich bekannten Vorrichtungen, erfolgen. Die Kochtemperatur kann in weiten Grenzen variiert werden, vorzugsweise wird man nur wenig über 105 C liegende
Temperaturen anwenden. Als besonders zweckmässig haben sich Temperaturen zwischen 105 und 115 C erwiesen. Auch als Kochflüssigkeiten können Lösungen verschiedener Zusammensetzung erfolgreich angewendet werden. So kann der SO,- Gehalt in weiten Grenzen schwanken. Auch die Art und Menge der in der Kochflüssigkeit verwendeten Basen kann weitgehend variiert werden.
So kommen als Basen beispielsweise Alkali- und Erdalkalihydroxyde wie auch Ammoniak in Frage. Auch der pH-Wert der Kochflüssigkeit kann weitgehend variiert werden ; so kann man in stark saurem wie auch in fast neutralem Bereich arbeiten. Zweckmässig führt man die chemische Vorbehandlung des zellulosehaltigen Rohmaterials mit Kochflüssigkeiten durch, deren Basengehalt so gross ist, dass der pH-Wert mindestens 1, 5, vorzugsweise aber über 2, beträgt. Als Base wird hiebei in den meisten Fällen Kalziumhydroxyd besonders geeignet sein.
Die mechanische Zerfaserung des chemisch vorbehandelten Rohmaterials kann in beliebigen schnellaufenden Zerfaserungsvorrichtungen, wie Scheibenmühlen od. dgl., erfolgen. Als besonders günstig hat sich die Verwendung von schnellaufenden Kegelstoffmühlen erwiesen. Zur Erzielung eines ausreichenden Effektes sind gemäss der Erfindung Umdrehungszahlen von mindestens 2000 U/min. erforderlich.
Das erfindungsgemäss hergestellte Zerfaserungsprodukt lässt sich unmittelbar zu praktisch völlig splitterfreiem Papier verarbeiten, wobei Ausbeuten von mehr als 600/0, bezogen auf absolut trokken gedachtes Ausgangsmaterial, erreicht werden.
Auch ohne Bleiche ist das Produkt. zur Herstel-
EMI2.1
Durch anschliessende Bleichbehandlung kann sei Aussehen darüber hinaus so verbessert werden, dass es mit durch vollständigen chemischen Aufschluss gewonnenem hochwertigsten Papierrohstoff verglichen werden kann.
Beispiel l : 20 t Fichtenholz-Hackschnitzel von einer mittleren Grösse von 2 X 1, 5 X 0, 5 cm, absolut trocken gedacht, werden in einem Sulfitzellstoffkocher von einem Rauminhalt von 140 m3 mit 110 m3 einer Kochsäure, die 6% SOg und
EMI2.2
gehalten und dann innerhalb einer Stunde auf 1050 gebracht. Das Material bleibt dann etwa 6 Stunden bei 105 . Anschliessend wird der Kocher abgegast, und die teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzel werden aus dem Kocher entleert.
Die Schnitzel werden nach einer in bekannter Weise vorgenommenen Wäsche mit Wasser in einer schnellaufenden Kegelmühle mit einer Umdrehungszahl von etwa 3000 U/min. aufgeschlossen bzw. defibriert, wobei soviel Wasser zugegeben wird, dass der aus der Mühle austretende Faserbrei einen Fasergehalt von 5 Gew.-"/o enthält. Der erhaltene Faserbrei, der in einer Ausbeute von etwa 14 t atro (= 70%) erhalten wird, kann nach einer in bekannter Weise durchgeführten Eindickung unmittelbar oder nach Anwendung eines bekannten Sortierverfahrens für die Herstellung von Papieren verwendet werden.
Der Stoff zeichnet sich durch einen überraschend geringen Gehalt an Faserbündeln sowie Faserbruchstücken aus.
EMI2.3
Grösse von 2 X 1, 5 X 0, 5 cm werden in einem Sulfitzellstoffkocher von einem Rauminhalt von 140 m3 mit 110 m3 einer Kochsäure, die 8% S02 und l, 5 /o Ca. O enthält, innerhalb 4 Stunden auf eine Temperatur von 900 C aufgeheizt. Anschlie- ssend wird die Temperatur etwa 4 Stunden bei 900 gehalten und dann innerhalb einer Stunde auf 1050 gebracht. Das Material bleibt dann etwa 6 Stunden bei 105 . Anschliessend wird der Kocher abgegast, und die teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzel werden aus dem Kocher entleert.
Die Schnitzel werden nach einer in bekannter Weise vorgenommenen Wäsche mit Wasser in einer schnellaufenden Kegelmühle mit einer Um-
EMI2.4
Der erhaltene Faserbrei, der in einer Ausbeute von etwa 18 t atro (= 69%) erhalten wird, kann nach einer in bekannter Weise durchgeführten Eindickung unmittelbar oder nach Anwendung eines bekannten Sortierverfahrens für die Herstellung von Papieren verwendet werden. Der Stoff zeichnet sich durch einen überraschend ge-
<Desc/Clms Page number 3>
ringen Gehalt an Faserbündeln sowie Faserbruchstücken aus.