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Verfahren zur Herstellung von Holzschliff, insbesondere für
Zeitungsdruckpapier
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guten Holzschliffen den weiteren Ansprüchen bei der Verarbeitung in trockenem Zustand genügen würde.
Bei andern, besonders schweren Papieren ist es oft die zu geringe Entwässerungsgeschwindigkeit des Holz- schliffes, die dessen anteilmässige Erhöhung verhindert, weil sonst die Trocknung des Papiers in der Trok- kenpartie unmöglich wird. i All diese Nachteile hat man schon seit sehr langer Zeit erkannt und auch schon verhältnismässig früh die verschiedensten Vorschläge zum Zwecke der Verbesserung gemacht. Mit dem starken Anstieg der Pro- duktion sind in den letzten Jahren derartige Vorschläge von neuem aufgelegt und befruchtet worden.
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B.dezember 1955], S. 551.
Entsprechend den dort genannten Verfahren soll das Holz vor dem Schleifen ) mit Chemikalien, wie Bisulfit, Monosulfit, Kochsalz, Natronlauge oder Sulfatfrischlauge bzw. Sulfatab- lauge gekocht und gedämpft werden. Das Kochen und Dämpfen in geschlossenen grossen Druckbehältem ist jedoch zeitraubend und kostspielig. Die Verfahren unter Anwendung von alkalischen Flüssigkeiten ha- ben ausserdem den Nachteil, dass bei einer solchen Heissbehandlung sehr starke Verfärbungen des Holzes stattfinden, wodurch ein dunkelbrauner Stoff entsteht, dessen Anwendung wiederum nur sehr begrenzt ist und der sich vor allen Dingen nicht für die Erzeugung von weissen Druckpapieren eignet.
Die Verteuerung durch die umständliche, mit viel Handarbeit verbundene Vorbehandlung und die teilweise Verminderung der Qualität durch Verfärbungen brachten diesen Verfahren, wie die Fachliteratur zeigt, bis jetzt noch keinen durchgreifenden Erfolg in der industriellen Anwendung. Andere Vorschläge, wie die Zugabe von
Monosulfite, Bisulfiten, Hyposulfiten oder Soda in sehr geringen Mengen haben nicht den gewünschten
Erfolg gebracht, so dass auch sie keine allgemeine Anwendung fanden.
Im Hinblick darauf, dass diese bei der Holzschlifferzeugung bestehenden Probleme nach den bisher üblichen Heissschliffverfahren nicht gelöst werden konnten, wurden in jüngster Zeit mehrmals Vorschläge gemacht, welche die Verwendung von Halbzellstoffen an Stelle von Zellstoff und Holzschliff empfehlen.
Dies würde aber für vieleFabriken eine zu weitgehende und kostspielige Umstellung verlangen und ausser- dem hinsichtlich des Einsparens von Holz keine wesentlichen Fortschritte bedeuten. Deshalb haben auch solche Vorschläge in der Praxis bisher zu keinen Erfolgen geführt.
Durch ausgedehnte Versuche in kleinstem wie in fabrikatorischem Massstab wurde nun festgestellt, dass alle bisher aufgetretenen Schwierigkeiten auf sehr einfache Weise überwunden werden können.
Es wurde gefunden, dass die Herstellung von Holzschliff, der sich namentlich für die Verarbeitung auf
Zeitungsdruckpapier eignet, mit besonderem Vorteil in der Weise durchgeführt werden kann, dass man das
Holz Vor oder während des Schleifens mit einer alkalischen, wässerigen Lösung von sauerstoffabgebenden peroxydischen Verbindungen behandelt. Man kann diese Lösung laufend in die Schleifvorrichtung zuflie- ssen lassen, oder aber das Holz vor dem Schleifen mit dieser Lösung tränken. Es lassen sich auch beide
Massnahmen miteinander kombinieren.
Bei der Erzeugung von Holzschliff ist zwar schon empfohlen worden, dem Schleifwasser Soda oder Ätznatron zuzusetzen, doch führt eine derartige Arbeitsweise zu einer beträchtlichen Abdunkelung des
Stoffes, ohne die mit einer gleichzeitigen Verwendung von Alkali und Peroxyd verbundene Wirkung her- vorzubringen.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Holzschliff macht es insbesondere möglich. ein
Zeitungsdruckpapier mit einem Gehalt von mehr als 85% Holzschliff, vorzugsweise von 90 bis 100% Holz- schliff herzustellen, das die verlangten Festigkeitseigenschaften und das gewünschte Entwässerungsvermö- gen besitzt.
Als sauerstoffabgebende peroxydische Verbindungen kommen in erster Linie in Betracht Wasserstoff- peroxyd, Natriumperoxyd, Natriumperborat, Natriumperkarbonat, Natriumperphosphat od. dgl. Dem
Schleifwasser können ferner Alkalisilikate oder andere bekannte Zusatzstoffe zugegeben werden. Ebenso kann dieses Wasser geringe Mengen von Netzmitteln enthalten.
Vorteilhaft werden so geringe Mengen der sauerstoffabgebenden peroxydischen Verbindungen verwen- det, dass eine nennenswerte Bleiche des Holzschliffes nicht stattfindet. Im allgemeinen genügt es, wenn auf 100 Gew.-Teile trockenes Holz 0, 2-1, 2 Gew.-Teile aktiver Sauerstoff entfallen.
Die Lösung bzw. das umlaufende Wasser werden zweckmässig auf einem pH-Wert über 11, vorzug- weise 12-13, gehalten. Um diesen pH-Wert zu erreichen, genügt es in den meisten Fällen, auf
100 Gew..-Teile trockenes Holz 1, 5 Gew. -Teile NaOH bzw. die entsprechende Menge Na. 0, zu verwen- den. Da geschliffenes Holz sauer reagiert, ist darauf zu achten, dass laufend neues Alkali zugesetzt wird.
Ein besonders guter Holzschliff wird erhalten, wenn man auch das Eindicken in einem alkalischen
Medium vornimmt. Die für das Verfahren verwendete wässerige Lösung kann vorteilhaft nach Ersatz des verbrauchten Alkali und der peroxydischen Verbindungen im Kreislauf in das Verfahren zurückgeführt wer- À. o. n
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Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es wichtig, die durch das Alkali gequollenen Fasern während der ganzen weiteren Arbeitsprozesse in der Schleiferei, also sowohl bei der Grobund Feinsonierung als auch bei dem Raffinieren in diesem gequollenen Zustand zu halten. Die Chemikalien werden in gelöster Form dem gesamten Stoff- und Kreislaufwasser zugeteilt.
Das Holz kann auch vor dem Schleifen mehrere Stunden in Kreislaufwasser, das diese Sauerstoff abgebenden Chemikalien enthält, getränkt und ausserdem in dem Holzschacht des Schleifers mit solchem Wasser berieselt werden. Durch die in diesem Schacht aufsteigenden Dämpfe werden die Hölzer mit diesem Wasser gut vorimprägniert, wodurch die lösende und erweichende Wirkung in dem festen Fasergefüge gefördert wird.
Diese kombinierte Anwendung von Chemikalien beim Schleifen und in dem ganzen Stoff- und Kreiswasserlauf, d. h. also auch bei der Sortierung, bei der Mahlung des Grobstoffes im Raffineur sowie bei und nach der Eindickung hat sich als ausserordentlich wirksam erwiesen. Der Erfolg steht in sehr starkem Widerspruch zu den bisherigen Erfahrungen und Theorien, denn es war zu erwarten, dass die sauerstoffabgebenden Chemikalien in einem solchen Medium bei diesen Temperaturen schon in der Lösung spontan zerfallen und wirkungslos verpuffen. Besonders bei der sehr feinen Verteilung von im Kreislaufwasser gelösten oder suspendierten organischen Stoffen war damit zu rechnen, dass diese Stoffe den gesamten Sauer" stoff verbrauchen und dadurch die gewünschte Wirkung verloren geht.
Ganz überraschend haben sich aber durch die Zugabe von Oxydationsmitteln beim Schleifen der verschiedensten Hölzer unerwartete Verbesserungen der Eigenschaften und Formbeschaffenheit des Schliffes erzielen lassen.
Der Erfolg dieser neuen Arbeitsweise ist im Vergleich zu allen bisher in der Literatur bekannt gewordenen Vorteilen bei der Herstellung von sogenanntem Chemieschliff ganz unvergleichbar grösser. Bei der Anwendung dieses Verfahrens in vorhandenen Anlagen werden die Festigkeitseigenschaften um 30-650 ; 0 gesteigert. Die Entwässerungszeiten des Holzschliffes werden dabei gleichzeitig um 20-400/0 verkürzt. Die Produktion an absolut trockenem Holzschliff wird durch die Anwendung dieses kombinierten Verfahrens um 30-450 ; 0 gesteigert. Wie erwähnt, findet durch die Abspaltung von Sauerstoff in der Schleifzone bei den dort herrschenden Temperaturen eine Auflockerung des Faserverbandes im Holz statt. Das hat zur Folge, dass die Produktion bei gleichem Kraftbedarf so stark "erhöht werden kann. Der spezifische Kraftbedarf wird um 20-30'% ; gesenkt.
Diese Ergebnisse werden sowohl mit Pressenschleifem als auch mit Stetigschleifen erzielt. Die Arbeitsweise ist also nicht an ein bestimmtes Schleifersystem gebunden.
Noch weitere Verbesserungen können durch einfaches Tränken der Hölzer sowie durch Berieselung des in den Schacht eingelegten Holzes vor dem Schleifen mit alkalischem und sauerstoffabgebende Mittel enthaltendem Wasser erzielt werden. Auch diese Vorbehandlung bedeutet keine besonders komplizierte und kostspielige Neuerung, sondern ist mit ganz geringem Aufwand in den laufenden Arbeitsprozess einzubauen.
Durch diese erfindungsgemässe Arbeitsweise kann man also einen Holzschliff erzeugen, der bei gleichem oder niederem Mahlgrad höhere Festigkeiten hat. Mit diesem Verfahren ist es möglich, einen Holzschliff von ganz grundlegend andern Eigenschaften und einer ganz ändern Formbeschaffenheit zu produzieren. Mit einem so weitgehend verbesserten Fasermaterial ist es möglich, Zeitungsdruckpapier ohne den Zusatz von Zellulose auf den sehr schnell laufenden modernen Papiermaschinen zu fertigen und gleichzeitig höhere Festigkeiten zu erzielen.
Die Erfindung ist in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung hierauf näher beschrieben.
Beispiel : Das geschälte Schleifholz wird vor dem Schleifprozess in Betonbecken gegeben und dort etwa 10 Stunden lang in Wasser eingeweicht, das Alkali in Form von Natronlauge und Wasserstoffperoxyd enthält. Das dort verwendete Wasser ist Abwasser von dem Schleifereikreislauf, welches bei Stillstand der Schleiferei nach dort gepumpt wurde. Während des Betriebes wird das mit dem Holz abgehende Wasser laufend durch Abwasser aus dem Kreislauf der Schleiferei auf gleichem Niveau gehalten.
In der Schleiferei werden dem Kreislaufwasser ständig genau dosierte Mengen an Ätznatron und Wasserstoffperoxyd zugegeben, so dass man auf einen Aufwand von 1, 50 ; 0 Ätznatron und 20 Wasserstoffperoxyd, bezogen auf'das atro Holzstoffgewicht, kommt. Zur Ausschaltung katalytischer Zersetzungen durch Metallionen wird dem Kreislauf noch 10 Wasserglas, bezogen auf das atro Holzstoffgewicht, zugegeben. Das Holz wird in üblicher Weise geschliffen, wobei das Schärfen des Schleifsteines in geringerem Masse notwendig ist als bei der bisherigen sauren Arbeitsweise. Der Stoff wird im alkalischen Medium sortiert und auch der Grobstoff raffiniert. Die Eindickung des Stoffes wird ebenfalls noch bei stark alkalischer Reaktion durchgeführt, und'erst nach dem Verlassen der Eindickerbütte wird der Stoff durch die Zugabe von verdünnter Schwefelsäure auf den Neutralpunkt gebracht.
Der so erzeugte Holzstoff wird im Pulper mit Kaolin, Farbe, Harzleim und Alaun vermischt und dann nach der Papiermaschinenbütte gepumpt.
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Auf der Papiermaschine ist es durch die höhere Entwässerungsfähigkeit dieses Stoffes möglich und sogar erforderlich, schneller zu fahren als gewöhnlich. Erforderlich ist deshalb eine höhere Geschwindigkeit, weil sonst mit der sehr viel rascheren Entwässerung auf der Papiermaschine Füllstoffverluste entstehen.
Die Geschwindigkeit der Papiermaschine wird aus diesem Grunde von 340 auf 395 m/min erhöht. Das mit diesem Schliff erzeugte Papier kann einwandfrei ohne Abrisse über die Maschine gefahren werden und hat noch eine um 20% höhere Trockenfestigkeit im Vergleich zu Papier früherer Fertigung, bei dem 15% Zellstoff und gewöhnlicher Holzschliff verwendet wurden.
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2 :1 m Länge verarbeitet. Das Holz wird nicht vorbehandelt ; bei dem Schleifprozess werden bei der bisher üblichen Arbeitsweise keine Chemikalien angewandt. Mit dieser alten Arbeitsweise werden in 24 Stunden
60 t atro Holzschliff bei einem spezifischen Kraftbedarf von 110 kWh erzeugt.
Wird dem Wasserkreislauf eine Lösung von Ätznatron und Wasserstoffperoxyd mit geringen Zusätzen an Wasserglas laufend zugesetzt, so dass auf atro Holzstoff gewicht 2% Ätznatron und 2, 50/0 Wasserstoffperoxyd entfallen, wobei die Chemi- kalien als wässerige, verdünnte Lösung von einer Wasserpumpe zugegeben werden, so dass man sehr schnell eine vollkommene Durchmischung mit dem Kreislaufwasser der Schleiferei bekommt, so wird die gesam- te Schleiferei alkalisiert, ohne dass eine Braunfärbung des Holzes und des Kreislaufwassers eintritt.
Die
Produktion an atro Holzschliff steigt von 60 auf 88, 8t, die Reisslänge des so erzeugten Stoffes von 2100 m auf 3210 m, also um 50%. Die Entwässerungszeit des bei dieser Arbeitsweise erzeugten Holzschliffes ist um 50% niedriger. Der Mahlgrad des so erzeugten Stoffes ist im Vergleich zu der früheren sauren Arbeits- weise unverändert, 680 S. R. Der Weissgehalt des so erzeugten Stoffes beträgt 62, 5, gemessen mit dem Elrepho-Gerit von Zeiss, ist also unverändert geblieben.
Beispiel 3 : In einer Holzschleiferei, in der mit 2 Voith'schen Stetigschleifem normalerweise 40 t atro Holzschliff in 24 Stunden erzeugt werden können, wird durch die Zugabe von 2% Natriumperoxyd und 0.'lP/o Ätznatron, bezogen auf das atro Stoffgewicht, die Produktion auf 58, 5 t erhöht. Die Chemikalien werden dem Kreislaufwasser in gelöster Form mittels einer Dosiervorrichtung laufend zugegeben. Die 1m langen Holzknüppel werden vor dem Einlegen in die Schleiferei in einem Behälter, der mit ebenfalls alkali-und peroxydhaltigem Rückwasser gefüllt war, mehrere Stunden getränkt. Ausserdem findet an den Schleifen eine dauernde Berieselung des eingelegten Holzes mit dem gleichen Wasser statt.
Auch in diesem Falle wird die Festigkeit um 56% gesteigert, und der spezifische Kraftbedarf um 23% gesenkt. Nach der Sortierung und Eindickung wird der Schliff am Ausgang der Eindickerbütte durch die Zugabe von 10% iger Schwefelsäure neutralisiert und in bekannter Weise für die Papierfabrikation verwendet. Dabei hat sich gezeigt, dass bei Papieren gleicher Fertigung im Vergleich zu der früheren Arbeitsweise mit gewöhnlichem Holzschliff die Maschinengeschwindigkeiten um 20-25% erhöht werden können. Die Reisslänge der mit diesem Holzschliff gefertigten Papiere liegt durchschnittlich um 20% höher, obwohl mehr als 10% Zellstoff weniger angewandt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Holzschliff, insbesondere für Zeitungsdruckpapier, wobei das Holz vor oder während des Schleifens mit alkalischen, wässerigen Lösungen behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung des Holzes mit einer alkalischen, wässerigen Lösung von sauerstoffabgebenden peroxydischen Verbindungen vornimmt.