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Verfahren zur Herstellung von Zellstoff durch Vorbehandeln von
Holz mit der mehrfachen Gewichtsmenge an Kalkmilch
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff durch Vorbehandeln von Holz mit der mehrfachen Gewichtsmenge an Kalkmilch mit einem darauffolgenden sauren Sulfitaufschluss.
Erfindungsgemäss wird so verfahren, dass man das Fichten- und Tannenholz in Form der üblichen Hackschnitzel vor der Sulfitkochung mit der mehrfachen, vorzugsweise 4-bis 5fachen Menge seines Ge- wichtes an Kalkmilch mit 1, 5 - 5 g CaO im Liter, entsprechend 0, 5-2, 5% CaO, bezogen auf trocken gedachtes Holz, versetzt und diese bei Temperaturen unter 100 C, vorzugsweise unter 50 C, so lange einwirken lässt, bis der Kalk vom Holz vollständig oder grösstenteils aufgenommen worden ist, was sich dadurch zu erkennen gibt, dass die ablaufende Flüssigkeit keinen oder nur noch geringe Mengen von suspendiertem Kalk enthält.
Um die Kalkaufnahme durch das Holz zu beschleunigen, ist es zweckmässig, die Kalkmilch umzupumpen. Weiter kann es zu dem gleichen Zweck von Vorteil sein, das Gemisch von Hackschnitzeln und Kalkmilch einem hydraulischen Druck zu unterwerfen, danach zu entspannen und diese Operation zu wiederholen, wie es bei der Durchtränkung von Holz mit wässerigen Lösungen vor seinem Aufschluss bereits bekannt ist. Nach beendeter Vorbehandlung wird die überschüssige Flüssigkeit abgelassen und das mit Wasser durchtränkte und mit Kalk beladene Holz, ohne eine Auswaschung vorzunehmen, mit Sulfitkochsäure aufgeschlossen.
In der deutschen Patentschrift Nr. 665959 ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Buchenholz bei Temperaturen unter 1000C mit Kalkmilch ähnlicher Konzentration wie bei dem Verfahren nach der Erfindung vorzubehandeln. Das gleiche gilt gemäss der franz. Patentschrift Nr. 715. 353 und der USA-Patentschrift Nr. 1, 857,695 für Kiefernholz, das infolge seines-besonders im Kern konzentrierten-hohen Harzgehaltes beim normalen sauren Sulfitverfahren keinen brauchbaren Zellstoff liefert. In beiden Fällen soll das Holz durch die Kalkvorbehandlung besser oder überhaupt erst aufschliessbar gemacht werden. Eine Ausbeutesteigerung als Wirkung einer solchen Vorbehandlung kann bei diesen Hölzern jedoch nicht beobachtet werden.
Demgegenüber wurde die überraschende Feststellung gemacht, dass bei Anwendung einer Kalkvorbehandlung auf Fichten- und Tannenholz (Picea- und Abies-Arten) gemäss der Erfindung bei der auf die Vorbehandlung folgenden Sulfitkochung erhebliche Ausbeutesteigerungen und eine bemerkenswerte Verbesserung der papiertechnischen, insbesondere der Pergamentiereigenschaften erzielt werden können.
Weiter ist vorgeschlagen worden, zellulosehaltige Rohstoffe vor der Sulfitkochung bei Temperaturen
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hier also unvergleichlich viel höher als bei dem Verfahren nach der Erfindung (1, 5-5g CaO/1) in der Kalkmilch). Ausserdem wird, wie festgestellt werden konnte, bei einer Vorbehandlung des Holzes mit Kalkmilch unter solchen Bedingungen die Aufschliessbarkeit des Holzes nach dem sauren Sulfitverfahren stark beeinträchtigt. Das äussert sich darin, dass zur Erzielung des gleichen Aufschlussgrades unter sonst gleichen Kochbedingungen erheblich längere Kochzeiten benötigt werden und dass die Zellstoffe von erheblich dunklerer Farbe sind. Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden.
Schliesslich sind noch Verfahren bekanntgeworden, bei denen zellulosehaltige Rohstoffe vor der Sulfit-
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kochung mit Alkalilaugen vorbehandelt werden. Zur Erzielung des die Ausbeute steigernden und die papier- technischen Eigenschaften der Zellstoffe verbessernden Effektes ist die Verwendung von Alkalilaugen aber nicht nötig, da man dies auf viel wirtschaftlichere Weise durch Vorbehandlung des Holzes mit der viel billigeren Kalkmilch und zudem nur verhältnismässig geringen Kalkmengen erreichen kann.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung werden, wie gesagt, erheblich höhere Zellstoffausbeuten erhalten. Das kommt darin zum Ausdruck, dass das mit Kalk vorbehandelte Fichten- und Tannenholz bei der Kochung auf den gleichen Aufschlussgrad unter gleichen Bedingungen mehr Zellstoff ergibt als unvorbehandeltes Holz. Es wird also eine Mehrausbeute an wertvollem ligninfrei bzw. gebleicht gedachtem Zellstoff erhalten. Die Höhe derselben hängt in erster Linie von der angewendeten Kalkmenge und der Dauer der. Vorbehandlung ab und kann bis zu 10% vom Zellstoffgewicht betragen.
Als am zweckmässigsten hat es sich erwiesen, bei der Vorbehandlung gemäss der Erfindung 1-27o CaO vom Gewicht des trocken gedachten Holzes bzw. eine Kalkmilch mit 2, 5 - 5 g CaO im Liter zu verwenden und bei Temperaturen unter 500C zu arbeiten. Bei grösseren Kalkmengen und höherenTemperaturen kann nämlich, wie schon erwähnt, besonders bei längerer Einwirkung, bereits eine Beeinträchtigung der Aufschliessbarkeit bei der Sulfitkochung eintreten, die nach Möglichkeit vermieden werden soll.
Da das Holz nach der Vorbehandlung erhebliche Wassermengen, d. h. das 1, 5- bis 2fache seines Gewichtes an Wasser enthält, wird die dem mit Hackschnitzeln gefüllten Kocher zugeführte Kochsäuremenge zwangsläufig um 25 - 307rio reduziert und entsprechend verdünnt. Zur Aufrechterhaltung des für die Kochung erforderlichen SO-Gehaltes ist es daher geboten, eine entsprechend SO-reichere Kochsäure zu verwenden. Demgegenüber bleibt der CaO-Gehalt derselben nach der Verdünnung durch das Imprägnie - rungswasser nahezu unverändert, da die vom Holz bei der Vorbehandlung aufgenommene Kalkmenge so bemessen ist, dass sie die Abnahme des CaO-Gehaltes durch die Verdünnung annähernd kompensiert.
Beispiel l : In einen mit Hackschnitzeln von Fichtenholz gefüllten Betriebskocher wurde Kalkmilch mit 3, 5 g CaO im Liter von 270C gepumpt und danach der Kocherinhalt dreimal hintereinander einem hydraulischen Druck von. 5 atü unterworfen und zwischendurch entspannt. Anschliessend wurde die überschüssige Flüssigkeit aus dem Kocher herausgepumpt. Nach Abschluss dieser 11/2 Stunden in Anspruch nehmenden Manipulation wurde der Kocher mit einer 6, 8% SO und 1, 1% CaO enthaltenden Kochsäure gefüllt und in 10 Stunden bei einer Maximaltemperatur von 1260C und 5 atü ein Zellstoff mit einer Johnsen-Noll-Zahl von 65 in einer Ausbeute von 57, 5% erhalten.
Zur Bestimmung der Pergamentierfähigkeit wurde der Zellstoff bis zur Erreichung der Pergamentier-
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der Fall war. Das"Mahlprodukt"betrug also 30 x 62 = 1860. Der Stoff besitzt daher eine ausgezeichnete Pergamentierfähigkeit.
Eine unter den gleichen Bedingungen durchgeführte Kochung mit unvorbehandeltem Holz ergab bei einer Johnsen-Noll-Zahl von 67 eineZellstoffausbeute von 54, 2ja. Die Mehrausbeute bei der Kochung des mit Kalk vorimprägnierten Holzes gegenüber. dieser Kochung betrug also rund 6%. Die Pergamentierschwelle des Zellstoffes aus dieser normalen Sulfitkochung wurde nach 58 Minuten bei einem Mahlgrad 720Schopper-Riegler erreicht, was einem Mahlprodukt von 58 x 72 = 4176 entspricht. Die Pergamentierfähigkeit dieses Zellstoffes ist also bedeutend schlechter als bei dem aus mit Kalkmilch vorimprägnierten Holz.
Beispiel 2 : Hackschnitzel von Fichtenholz wurden wie im Beispiel 1 mit Kalkmilch vorbehandelt und darauf mit einer Kochsäure mit 6, 1% SO und 1, 1% CaO bei 1200C Höchsttemperatur auf einen Halbzellstoff mit einer Johnsen-Noll-Zahl von 130 gekocht. Die Ausbeute betrug 72, 31o, lag also um rund 10% höher als bei der nachstehend beschriebenen Kochung ohne Kalkvorimprägnierung.
Eine unter den gleichen Bedingungen durchgeführte Kochung mit unvorbehandeltem Holz ergab in einer Ausbeute von 64, 8% einen Halbzellstoff mit einer Johnsen-Noli-Zahl von 134.
Das Mahlprodukt des aus mit Kalk vorimprägniertem Holz erhaltenen Halbzellstoffes betrug 1320 (Pergamentierschwelle bei 55'SR nach 24 Minuten Mahlung), das des normal gekochten Halbzellstoffes dagegen 2340 (Pergamentierschwelle bei 7i SR nach 33 Minuten Mahlung). Der nach dem Verfahren gemäss der Erfindung gewonnene Halbzellstoff besitzt also eine erheblich bessere Pergamentierfähigkeit.
Bei der Verarbeitung von Tannenholz unter den gleichen Bedingungen wurden analoge Resultate erhalten.