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Verfahren zur Herstellung von Papiermasse aus Holz
Bekanntlich werden die verschiedenen Arten von Papiermasse in der Weise hergestellt, dass Holz in Knüppelform oder in Form von Spänen mittels neutraler Natriumsulfitlösungen, denen gegebenenfalls noch Soda zugesetzt sein kann, bei von Fall zu Fall variierenden Temperaturen, Drücken und Behandlungszeiten einer teilweisen Auslaugung unterworfen'. wird,, derart, dass die Inkrusten teilweise -herausgelöst werden. Das so ausgelaugte Holz wird sodann mechanisch zerfasert, wobei man merklich gefärbte Papiermassen erhält, die für bestimmte Zwecke, z. B. zur Herstellung von Pappe, Packpapier usw. verwendbar sind.
Für die Fabrikation weisser Papiersorten (Druckpapier, Rotationspapier) sind aber die gefärbten Papiermassen nur wenig geeignet, denn man muss sie entweder mit einer grossen Menge einerPa- piermasse von hohem Weissgehalt vermischen oder aber einem kostspieligen chemischen Bleichvorgang unterziehen.
Man hat diese als chemisch-mechanische Methode bezeichnete Behandlungsweise, die unter hoher Ausbeute und bei niederen Gestehungskosten einen Papierstoff ergeben soll, der in grösserer Menge Druckpapier bzw. Rotationspapier zugesetzt werden kann, nicht nur mit weissem Nadelholz zu verwenden versucht, sondern auch mit Laubholz, das sich im allgemeinen für die gebräuchliche mechanische Zerkleinerung durch Schleifen nicht eignet.
Die aus diesen : Holzmaterialien auf mechanisch-chemischem Wege erhaltenen Papiermassen besitzen aber im allgemeinen nur mittelmässige Qualität, u. zw. deshalb, weil sie wegen der angewendeten Laugungs- und Zerfaserungsbedingungen nicht genügend fest sind, oder weil sie im Rohzustand nicht genügend weiss sind und eine spätere kostspielige chemische Bleichung erfordern, oder auch, weil der Gestehungspreis wegen der ungenügenden Ausbeute und der komplizierten chemischen Behandlung zu hoch ist oder schliesslich deshalb, weil der erzeugte Stoff nicht die für Druckpapiere notwendige Weichheit (Markigkeit) ergibt.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, aus Holz aller Art, insbesondere auch aus Laubholz, selbst in heterogener Mischung, Papiermassen (Stoff) herzustellen, die sich insbesondere zur Erzeugung von Druck- und Zeitungspapier eignen. Die Papiermasse soll daher im wesentlichen den folgenden Bedingungen entsprechen :
1. Der Stoff muss im Rohzustand genügend weiss sein, um ohne spätere Bleichung verwendet werden zu können.
2. Der Stoff muss mit einer sehr hohen Ausbeute von 75 bis 901o erzeugt werden können.
3. Der Stoff muss gut voneinander losgelöste und praktisch ungekürzte Fasern besitzen, die eine hohe Papierqualität verbürgen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass man das Holz mittels einer Natriumsulfitlösung in an sich bekannter Weise auslaugt, wobei aber dieser Lösung ein Alkalihydrosulfit und Oxalationen (Oxalsäure selbst oder Salze dieser Säure, insbesondere Natriumoxalat) hinzugefügt werden.
Das Alkalihydrosulfit führt bestimmte gefärbte Verbindungen des Holzes in Lösung über und erhöht infolgedessen den Weissgehalt des schliesslich-erhaltenen Papierstoffes. Die Oxalsäure bzw. das Oxalat verhindert eine schädliche Wirkung der in den Laubhölzern immer enthaltenen gerbstoffhaltigen Substanzen, die mit Spuren der im Holz vorhandenen Schwermetalle im wesentlichen schwarz gefärbte Verbindungen ergeben. Anderseits werden durch die Oxalsäure bzw. cas Oxalat die im Holz enthaltenen Metallsalze teilweise blockiert oder reduziert.
Der Lauge werden vorzugsweise Mittel zugesetzt, die die Bindung (Blockierung) der Metallsalze zu
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bewirken vermögen, insbesondere Tripolyphosphate, verschiedene Chelatbildner und schliesslich Weichmacher.
Vorzugsweise wird das Holz zuerst mit Hilfe der oben beschriebenen Lauge von solcher Konzentration imprägniert, dass im imprägnierten Holz mindestens die Gesamtmenge der zu seiner Behandlung notwendigen Reaktionsmittel zurückbleibt und nicht nur ein Teil dieser Reagenzien, wie dies bei den bisher bekannten Verfahren der Fall ist. Auf diese Weise ist-schon die gesamte Holzsubstanz bei der eigentlichen Laugenbehandlung mit den hiefür notwendigen Reagenzien in Berührung, ohne dass man erst die Diffusions-oder Osmoseerscheinungen zu dem Zweck berücksichtigen müsste, dass auch die im Innern der Holzstücke liegenden Zonen schon vom Beginn der Laugeneinwirkung an die notwendige Reaktionsmittelmenge aufweisen.
Dank dieser vorangehenden besonderen Imprägnierung dient die eigentliche Laugenbehandlung vor allem zum Aufheizen ; man kann daher gemäss der Erfindung die Laugung mit einer verhältnismässig verdünnten Lösung (z. B. 3-6mal mehr verdünnt als die Imprägnierungslösung) durchführen. Diese Lauge kann die gleiche Zusammensetzung wie die Imprägnierungslösung haben, aber sie braucht auch nur Natriumsulfit zu enthalten, da das Natriumhydrosulfit und das Natriumoxalat, die bei der Imprägnierung der Holzstücke angewendet werden, zur Behandlung dieser sodann ausreichen. Weiters kann man gemäss der Erfindung die Laugung des Holzes auch mit einer teilweise erschöpften Lauge von einem früheren Prozess her durchführen.
Da die Imprägnierung in der Praxis immer mit einem gewissen Überschuss der Reaktionsmittel vorgenommen wird, enthalten die von einem früheren Prozess herstammenden erschöpften Laugen immer noch eine genügende Menge dieser Reaktionsmittel, um bei dem darauffolgenden Laugungsvorgang nutzbringend angewendet werden zu können.
Gemäss einer Variante des Verfahrens kann man die Behandlung des Holzes auch mit Dampf allein, ohne Zufuhr von Laugenflüssigkeit, vornehmen, jedoch unter der Voraussetzung, dass bei der Imprägnierung des Holzes ein angemessener Reaktionsmittelüberschuss angewendet wird. In diesem Falle wird schon durch die Imprägnierungslösung der spätere Laugungsvorgang gewährleistet.
Unabhängig von der angewendeten speziellen Vorgangsweise wird die Dauer des Laugungsprozesses vorzugsweise auf zwei Stunden begrenzt, wenn man bei 1450 C arbeitet oder auf eine halbe Stunde, wenn man zwischen 155 und 1600 C behandelt.
Der Laugungsvorgang wird vorzugsweise im alkalischen Milieu (PH 8-10) begonnen und im sauren Bereich (PH 5-7) beendet. Wenn die Menge der Reaktionsmittel der Laugungsflüssigkeit und der Imprägnierungslösung so bemessen ist, dass der pH-Endwert zwischen 6 und 7 liegt, erhält man eine feste Papiermasse, die aber verhältnismässig harte Papiere ergibt. Mit einem pH-Endwert von ungefähr 5 erhält man eine weniger feste Papiermasse, die aber weicher ist. Man kann so die papiertechnischen Eigenschaften des Stoffes nach Wunsch ändern. Insbesondere lässt sich die A Ikalität der Ausgangslage durch Zusatz von Soda erhöhen.
Die nachfolgenden nichtbeschränkenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel l : Laubholz mit einem Gehalt an verschiedenen ätherischen Ölen wird in Späne von üblicher Grösse zerkleinert. Diese Späne werden im Vakuum und unter Druck mit einer Lösung imprägniert, die 81o Natriumsulfit, 1% Natriumhydrosulfit und 0, 51o Natriumoxalat enthält. Die so imprägnierten Späne werden dann zwei Stunden lang bei 1450 C mit einer Zweigen Natriumsulfitlauge behandelt.
Die gelaugten Holzspäne werden dann zerfasert. Man erhält so eine Papiermasse, die sich zur Erzeugung von Druckpapier oder Zeitungspapier ausgezeichnet eignet.
Beispiel 2: Man arbeitet wie in Beispiel 1, verwendet aber für die Laugung die teilweise erschöpfte Lauge, die bei dem Vorgang nach Beispiel 1 anfällt. Man kommt so im wesentlichen zu den gleichen Ergebnissen.
Beispiel 3 : Holzspäne, die nach Beispiel 1 hergestellt wurden, werden mit einer Lösung von 126lu Natriumsulfit, 1, 5% Natriumhydrosulfit und 0,75go Natriumoxalat getränkt. Nach dem Imprägnieren lässt man die Späne abtropfen und kocht sie direkt unter Dampfeinwirkung zwei Stunden lang bei 1450 C.
Man schreitet sodann wie in Beispiel 1 zur Zerfaserung der Masse.
Beispiel 4 : Man geht wie inBeispiel 3 vor, wobei aber der Kochvorgang in nur einer halben Stunde bei einer Temperatur zwischen 155 und 1600 C durchgeführt wird.
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zugesetzt wird, um das ursprüngliche PH der Lauge zu erhöhen. Man erhält schliesslich eine Papiermasse, deren Eigenschaften je nach der Menge der Sodazugabe und des dadurch erreichbaren pH-Endwertes etwas geändert sind, wie dies schon weiter oben erklärt worden ist.