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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebleichter Bagasse durch Einwirkung von Sauerstoff in Gegenwart von Alkalien unter Erwärmen und Druck und nachfolgende Behandlung mit Bleichmitteln.
Es ist bereits bekannt, die Gewinnung von gebleichtem Sulfatzellstoff aus Holz mit Hilfe von Sauerstoff bzw. Sauerstoff und Alkalien sowie durch Einwirkung von Sauerstoff und eine nachfolgende Bleichbehandlung in mehreren Stufen in verschiedenen Reihenfolgen, z. B. durch Einwirwirkung von Sauerstoff, anschliessend Chlor und dann Chlordioxyd oder Behandlung mit Sauerstoff, Chlordioxyd, Extraktion und neuerlich Chlordioxyd, durchzuführen (Tappi, 54,1971, Nr. 11).
Bei diesem zuletzt erwähnten Verfahren ist die Konzentration der Pulpe verhältnismässig hoch, und es wird auch eine beträchtliche Menge Magnesiumkarbonat verwendet, doch ist es dabei möglich, durch genaue Einregelung der Bedingungen in der Stufe der Sauerstoffbehandlung einen hochwertigen Holzzellstoff zu gewinnen, wobei die Umweltverschmutzung und die Produktionskosten gegenüber dem bis dahin bekannten Stand der Technik verbessert sein sollen.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird aus Hartholz gewonnener Zellstoff mit Sauerstoff in einem alkalischen Medium gebleicht (Firma Cellulose de Aquitaine, Pulp and Paper International, März 1975), wobei für dieses Verfahren folgende Vorteile angeführt werden : Verminderung der Färbung der Bleichabwässer um 70%, Verminderung des biologischen Sauerstoffbedarfs BOD5 um 50%, Verbesserung der Stabilität der Helligkeit, Erniedrigung der Farbreversionszahl, die Möglichkeit zum Bleichen von Pulpen mit einer grösseren Ausgangskappazahl, Verminderung des Chemikalienverbrauchs, insbesondere an Chlor um 45%. Bei diesem Verfahren wird, wie bereits oben erwähnt, als Ausgangsmaterial Hartholz verwendet, und die morphologischen Eigenschaften von Hartholz sind denen von Bagasse annähernd ähnlich.
Zum Bleichen von chemisch hergestelltem Holzzellstoff mit Sauerstoff werden jedoch schärfere Bedingungen benötigt als für ein Bleichen von Bagasse, und es müssen für Holzzellstoff häufig Bleichverfahren mit mehr als vier Stufen angewandt werden, wodurch die Kosten für das Bleichverfahren und auch die Umweltverschmutzung erhöht werden.
Im Falle von Bagasse werden hingegen im allgemeinen vier Bleichstufen für die Gewinnung von weissen Handelsstandardprodukten als ausreichend erachtet.
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zu imprägnieren, dann die imprägnierten Gräser zu pressen, um einen Überschuss an alkalischer Lösung zu beseitigen, wobei vorzugsweise in einem solchen Umfang gepresst wird, dass das Verhältnis des Gesamtgewichtes der feuchten Masse zu deren Trocknungsgewicht 1, 5 : 1 bis 5 : 1 beträgt, worauf dann die bei diesem Verpressen erhaltene Grasmasse zu einer porösen Masse aufgelockert und diese poröse Masse mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas oxydiert wird (GB-PS Nr. 1, 446, 817). Dabei kann die Oxydation z.
B. mit reinem Sauerstoff bei 60 bis 130 C, üblicherweise über einen Zeitraum von 10 min bis 2 h, vorzugsweise unter erhöhtem Druck, durchgeführt werden, und gewünschtenfalls kann die Helligkeit der Gräser durch ein weiteres Bleichen mit einer üblichen Methode erhöht werden. Bei einem ähnlichen Verfahren wird Bagasse zuerst mit Alkalien und dann in einer getrennten zweiten Verfahrensstufe mit Sauerstoff behandelt (GB-PS Nr. l, 449, 828).
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, das gegenüber den bekannten Verfahren zur Gewinnung von gebleichter Bagasse erheblich wirtschaftlicher durchgeführt werden kann, gleichzeitig eine Verringerung der Umweltverschmutzung ermöglicht und als Ergebnis eine Bagasse bzw. Cellulose erhalten lässt, die für die Herstellung von zahlreichen Papiersorten mit sehr günstigen Eigenschaften verwendbar ist.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von gebleichter Bagasse durch Einwirkung von Sauerstoff in Gegenwart von Alkalien unter Erwärmung und Druck und nachfolgende Behandlung mit Bleichmitteln, wobei dieses Verfahren in seinem Wesen darin besteht, dass die als Ausgangsmaterial verwendete Zuckerrohrbagasse, gegebenenfalls nach Vorbehandlung mit einer Säure, in Form eines Breies in einem alkalischen Medium, gegebenenfalls in Anwesenheit von Stoffen zur Verminderung des Celluloseabbaus, der Einwirkung von Sauerstoff ausgesetzt und dann einem mehrstufigen Bleichverfahren unterworfen wird, bei dem in einer Stufe eine Behandlung mit Chlor und/oder Chlordioxyd oder Wasserstoffperoxyd,
in einer zweiten Stufe eine alkalische Extraktion und in einer dritten Stufe eine Behandlung mit
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Hypochlorit und/oder Chlordioxyd und/oder Wasserstoffperoxyd erfolgt, wobei diese drei Stufen in verschiedener Reihenfolge durchgeführt werden können.
Beim Verfahren gemäss der Erfindung wird von einer nach dem Auspressen oder der Extraktion von Zucker aus Zuckerrohr zurückbleibenden Bagasse bzw. Suspension einer solchen Bagasse, wie sie in Fabriken zur Gewinnung von Zucker aus Zuckerrohr z. B. durch einen alkalischen Kochprozess anfällt, ausgegangen. Aus dieser Bagasse wird das Parenchymgewebe, das Mark, das für die Herstellung von Papier nicht geeignet ist, durch Trockensieben und anschliessende Behandlung der Bagasse in Suspension entfernt, wobei ein Fasermaterial mit einem Gehalt von 80 bis 85% Fasern erhalten wird, welches das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Verfahren darstellt. Die Gewinnung von gebleichter Bagasse aus diesem Ausgangsmaterial wird im folgenden an Hand von Beispielen näher beschrieben.
Beispiel 1 : Vorbehandlung und Einwirkung von Sauerstoff.
Bei einer gegebenenfalls erfolgenden Vorbehandlung mit Säure werden einer wässerigen Suspension von 3 bis 10 Gew.-% des Ausgangsmaterials bei Raumtemperatur 0, 5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Ausgangsmaterials, Schwefelsäure zugesetzt, und die Mischung wird über einen Zeitraum von 5 bis 30 min stehengelassen. Nach Beendigung der Säurebehandlung wird die Pulpe gewaschen, zentrifugiert und homogenisiert.
Die auf diese Weise gewonnene homogenisierte Pulpe wird in eine wässerige Lösung mit einem Gehalt an 1, 2 bis 6, 8 Gew.-% Alkalihydroxyd und 0, 5 bis 3 Gew.-% Magnesiumsalz eingebracht,
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diesem auf eine Temperatur von 90 bis 120 C erhitzt. Hierauf wird unter einem Druck von 0, 392 bis 0, 981 N/mm2 Sauerstoff eingeleitet und die Temperatur innerhalb von 5 min auf 105 bis 125 C erhöht. Die Pulpe wird in dem Kocher 30 bis 90 min auf dieser Temperatur gehalten, dann aus dem Kocher ausgebracht, gewaschen und mit Wasser verdünnt.
Beispiel 2 : Erste Bleichstufe.
Diese Stufe kann mit Chlor, einer Mischung von Chlor und Chlordioxyd, Wasserstoffperoxyd oder Chlordioxyd allein erfolgen. a) Wenn nach der Behandlung mit Sauerstoff die erste Bleichstufe mit Chlor durchgeführt wird, werden in die suspendierte Bagasse unter Rühren rasch 1 bis 3 Gew.-% Chlor, bezogen auf trockene Bagasse, gegebenenfalls in Mischung mit Chlordioxyd, wobei 5 bis 10 Gew.-% des gesamten Chlors in Form von Chlordioxyd vorliegen, eingeleitet. Die Suspension wird dann 30 bis 60 min stehengelassen, hierauf gewaschen und eingedickt. b) Wenn in der ersten Bleichstufe Wasserstoffperoxyd verwendet wird, werden nach der Behandlung mit Sauerstoff der Suspension des Faserstoffs, die eine Konzentration an Faserstoff von 10 bis 18 Gew.-% aufweist, 1 bis 4 Gew.-% Wasserstoffperoxyd sowie z.
B. 1 bis 4 Gew.-% Natriumsilikat und 0, 04 bis 0, 08 Gew.-% Magnesiumsulfat, alle bezogen auf das Gewicht des trockenen Faserstoffs, zugesetzt. Der PH-Wert beträgt 10 bis 11, und es wird eine Temperatur von 50 bis 70 C aufrechterhalten.
Die Suspension wird 50 bis 180 min stehengelassen, dann wird die Pulpe gewaschen. c) Wenn die erste Bleichstufe mit Chlordioxyd allein durchgeführt wird, werden einer nach der Behandlung mit Sauerstoff erhaltenen Pulpe einer Faserstoffkonzentration von 10 bis 12 Gew.-% in einer Mischvorrichtung bei einer Temperatur von 50 bis 70 C 0, 2 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0, 5 bis 1 Gew.-%, bezogen auf trockenen Faserstoff, Chlordioxyd zugeführt, und die Mischung wird 10 bis 50 min in der Mischvorrichtung belassen und dann gewaschen.
Beispiel 3 : Alkalische Extraktion.
Eine gemäss Beispiel 2a) oder c) erhaltene Bagasse wird nach der ersten Bleichstufe einer alkalischen Extraktion unterworfen. Bei einer gemäss Beispiel 2b) in der ersten Bleichstufe mit Wasserstoffperoxyd behandelten Bagasse ist eine getrennte alkalische Extraktionsstufe nicht erforderlich, denn wenn die erste Bleichstufe bereits in einem alkalischen Medium erfolgt, findet zugleich mit dieser Bleichstufe die alkalische Extraktion statt.
Die zu extrahierende Bagasse und eine Lösung von 0, 5 bis 3 Gew.-% Hydroxyd, insbesondere Natriumhydroxyd, in Wasser werden nach Erwärmen auf 50 bis 70 C miteinander in einem solchen
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Verhältnis vermischt, dass die Konzentration an Faserstoff 10 Gew.-% beträgt, und die erhaltene Mischung wird 0, 5 bis 1, 5 h lang stehengelassen. Dann wird die Pulpe gewaschen, und sie kann hierauf einer weiteren Bleichung unterworfen werden.
Beispiel 4 : Weitere Bleichstufe.
Eine gemäss einem der Beispiele 2b) oder 3 oder eine bei einer als z. B. zweite Bleichstufe vorhergehenden Hypochloritbleiche erhaltene Bagasse kann auf eine der folgenden Arten weiterbehandelt werden : a) Die Pulpe wird auf 70 bis 80 C erwärmt und mit einer wässerigen Lösung von 0, 1 bis 0, 4 Gew.-% Hydroxyd und 0, 2 bis 0, 8 Gew.-% Chlordioxyd, jeweils auf trockenen Faserstoff bezogen, in einem solchen Verhältnis vermischt, dass der Gehalt an Faserstoff 12% beträgt, und die Mischung wird 2 bis 3 h lang stehengelassen und dann gewaschen.
Wenn diese Bleichstufe die letzte ist, kann zur Stabilisierung der erhaltene Weisse noch eine Nachbehandlung der Bagasse in einer wässerigen Suspension mit einer Konzentration von 5 bis 10 Gew.-% mit 1 bis 2 Gew.-% Schwefeldioxyd während 5 bis 15 min erfolgen. b) Die Pulpe wird auf 35 bis 40 C erwärmt und mit einer wässerigen Bleichlösung, die 0, 4 bis 1, 6 Gew.-% Natrium-oder Kalziumhypochlorit, jeweils bezogen auf trockenen Faserstoff, enthält, vermischt, wobei die Konzentration an Faserstoff 12 Gew.-% beträgt. Der PH-Wert liegt bei 10 bis 12, und die Mischung wird 90 bis 180 min stehengelassen.
Dann wird die Pulpe gewaschen und gewünschtenfalls auf die in a) erwähnte Weise mit Schwefeldioxyd nachbehandelt. c) Die Bagasse wird in einer Konzentration von 10 bis 18 Gew.-% bei einer Temperatur von
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auf trockene Bagasse, enthält und einen PH-Wert von 9 bis 11 hat.
Die folgende Tabelle ermöglicht einen Vergleich der Bedingungen, die einerseits bei den bisher üblichen Verfahren zum Bleichen von Weichholz und Hartholz und anderseits beim Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von gebleichter Bagasse angewandt werden, und der dabei erhaltenen Ergebnisse.
Tabelle
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<tb>
<tb> Parameter <SEP> Weichholz <SEP> Hartholz <SEP> Bagasse
<tb> NaOH <SEP> (%) <SEP> 2-5-1, <SEP> 2-6, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Konzentration <SEP> des
<tb> Faserstoffs <SEP> (%) <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> 21 <SEP> - <SEP> 22 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 15 <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> (OC) <SEP> 90-120 <SEP> 120 <SEP> IM-IM
<tb> Sauerstoffdruck <SEP> (N/mm2) <SEP> 0, <SEP> 20- <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP> 0, <SEP> 78-0, <SEP> 98 <SEP> 0, <SEP> 38- <SEP> 0, <SEP> 98 <SEP>
<tb> Zeit <SEP> (min) <SEP> 60 <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 90 <SEP>
<tb> MgC03 <SEP> (%) <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 05- <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 5- <SEP> 3 <SEP>
<tb> Kappazahl <SEP> (End) <SEP> 17 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 12 <SEP>
<tb> Helligkeit <SEP> (Elrepho) <SEP> 54, <SEP> 5-52-58 <SEP>
<tb> Zähigkeit <SEP> (g/cm2)
<SEP> 955-761-816
<tb> Zerreiss <SEP> faktor <SEP> 160 <SEP> - <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 60 <SEP>
<tb> Durchbruchlänge <SEP> (m) <SEP> 7100-2000-3000
<tb> Mahlgrad <SEP> ( SR) <SEP> 20 <SEP> 18 <SEP> - <SEP> 20 <SEP>
<tb>
Durch die Erfindung ergeben sich verschiedene Vorteile. Durch das Bleichen mit Sauerstoff in einem alkalischen Medium wird das Problem der Umweltverschmutzung, das in neuerer Zeit
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