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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Harzgehaltes bei der Erzeugung von Faserstoffen (Zellulosezellstoffe, Holzstoffe), wenn diese Stoffe aus lignozellulosehaltigen Materialien hergestellt werden. Der Ausdruck Zellulosezellstoffe im Sinne der vorliegenden Unter-
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auf die Erzeugung von Sulfitzellstoff anwendbar, doch ist auch die Erzeugung von Kraftzell- stoff aus Hartholz, wie Birke, ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung. Es ist auch möglich, die Erfindung bei der Herstellung von Zellstoffen mit höheren Ausbeuten als bei chemischen Zell- stoffen in die Praxis umzusetzen, beispielsweise bei der Herstellung von halb-chemischen, thermo- mechanischen und mechanischen Zellstoffen.
Das Ausgangsmaterial für die Erzeugung von Zellulosezellstoff ist Lignozellulose, beispielsweise in Form von Holz, welche (s) stets grössere oder kleinere Mengen an Harz enthält. Es ist eine möglichst weitgehende Entfernung des Harzes während der Zellstoffherstellung erwünscht, so dass der voll behandelte Zellstoff einen niedrigen Harzgehalt aufweist. Hohe Harzgehalte im fertigen Zellstoff können Probleme bei der Verwendung des Zellstoffes (z. B. bei der Papiererzeugung) verursachen und die Qualität des Endproduktes beeinträchtigen. Ausserdem ist es eine Tatsache, dass das Harz auch den eigentlichen Vorgang der Zellstofferzeugung kompliziert.
Bei der Zellstofferzeugung nach dem Sulfitverfahren wird das Holz daher stets eine gewisse Zeit gelagert, bevor es in den Kocher eingebracht und zu Zellulosezellstoff aufgeschlossen wird.
Während der Lagerung, der sogenannten"Harzreife", tritt eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Harzes ein, die dazu führt, dass die Harzmenge im Holz etwas abnimmt. Ausserdem führt die Lagerung auch zu Veränderungen im Harz selbst, so dass es sich während des Zellstofferzeugungsverfahrens leichter lösen lässt. Die Lagerung des Holzes kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. So kann das Holz beispielsweise in Form von Stämmen zunächst in Wasser gelagert werden, wonach die Stämme in Form von Bündeln an Land auf einem Holzlagerplatz gelagert werden. Nach einer Lagerungszeit von etwa einem Jahr werden die Stämme zur Zellstoffabrik gebracht, wo sie zu Schnitzeln zerhackt und der weiteren Behandlung zur Zellstofferzeugung unterworfen werden.
Ein anderes Verfahren besteht darin, die Stämme, sobald sie bei der Zellstoffabrik ankommen, zu Schnitzeln zu zerhacken und dann die Schnitzeln in einem Haufen zu lagern. Bei der Behandlung des Holzes auf diese Weise kann die Lagerungszeit auf etwa drei Monate verkürzt werden. Unabhängig von der Art der Lagerung bedeutet diese Behandlung aber stets einen Kostenpunkt, wozu noch die weitere Tatsache kommt, dass gleichzeitig ein gewisser Holzverlust hingenommen werden muss, zumal beträchtliche Kapitalmengen gebunden sind.
Trotz der Lagerung enthält das Holz noch grössere Harzmengen, wenn auch in einer im Vergleich zu dem Harz in frischem Holz geringfügig veränderten Form. Der grössere Teil des restlichen Harzgehaltes wird in verschiedenen Stufen des Zellstofferzeugungsverfahrens entfernt. Es ist schwierig und vor allem kostspielig, das gesamte Harz aus dem Zellstoff zu entfernen. Der fertige Zellstoff enthält daher fast ausnahmslos eine gewisse Menge Harz. Während der Kochung des Holzes wird ein Teil des Harzes gelöst und beim Waschen und Sortieren des Zellstoffes entfernt.
Die endgültige Einstellung des Harzgehaltes des Zellstoffes erfolgt in der Bleiche. Dabei wird das Harz in erster Linie im alkalischen Teil der Bleichstufen entfernt.
Die endgültige Erniedrigung und Einstellung des Harzgehaltes im Zellstoff wird üblicher-
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Chlor (C), Alkali (E), Hypochlorit (H) und Chlordioxyd (D), also C-E-H-D. Durch Variieren der Alkalimenge, gewöhnlich Natriumhydroxyd, in der E-Stufe kann man grössere oder kleinere Harzmengen extrahieren. In der E-Stufe werden häufig Dispergiermittel zusammen mit dem Natriumhydroxyd zugesetzt, um das Harz in dispergierter Form (und nicht in Form eines Agglomerats) zu halten, so dass es in der auf die E-Stufe folgenden Waschstufe so weitgehend wie möglich aus dem Zellstoff ausgewaschen werden kann. Die endgültige Regelung des Harzgehaltes erfolgt gewöhnlich in der D-Stufe, d. h. durch Variieren der Menge an zugesetztem Chlordioxyd. Das Harz wird von dem Zellstoff in der auf die D-Stufe folgenden Waschstufe abgetrennt.
Wenn in der
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wenn frisches Holz in die Kochstufe zum Aufschliessen und Freilegen der Fasern eingebracht wird.
Bei Anwendung der neuen Methode werden auch weitere Stoffeigenschaften, beispielsweise die Rein- heit des Stoffes, verbessert. Diese Methode ist in der veröffentlichten schwedischen Patentanmel- dung 7907557-8 näher im Detail beschrieben.
Bei der Anwendung der Methode gemäss der schwedischen Patentanmeldung 79-07557-8 zur
Herstellung von überwiegend ungebleichtem oder schwach gebleichtem Zellulosezellstoff hat sich gezeigt, dass die Helligkeit des Stoffes nicht im Einklang steht mit der hohen Qualität des Stoffes hinsichtlich des Harzgehaltes.
Die Erfindung löst dieses Problem und betrifft somit ein Verfahren zur Verminderung des
Harzgehaltes bei der Erzeugung von Faserstoffen (Zellulosezellstoffe, Holzstoffe), aus lignozellu- losehaltigen Materialien, bei welchem Verfahren das lignozellulosehaltige Material den Stufen einer
Abtrennung bzw. Freilegung der Fasern, eines Waschens, gegebenenfalls eines Sortierens und ge- gebenenfalls eines delignifizierenden Bleichens unterworfen wird, und wobei der Faserstoff in einer oder mehreren Konzentrierungsvorrichtungen auf eine Stoffkonzentration von 15 bis 35%, vor- zugsweise 19 bis 29%, gebracht wird und Chemikalien, einschliesslich Alkali, zugesetzt werden, worauf der Stoff einer milden, mechanischen Behandlung in einer Vorrichtung unterworfen wird, die für eine Behandlung bei einer hohen Konsistenz geeignet ist und die mit gegeneinander rotie- renden Schrauben bzw.
Schnecken bei einer Energiezufuhr von 8 bis 100 kWh, vorzugsweise von
10 bis 75 kWh, je Tonne Stoff versehen ist, wonach der Stoff mit den zugesetzten Chemikalien in einem getrennten Behälter während einer Zeit von 0, 1 bis 5 h bei einer im wesentlichen unver- änderten Stoffkonzentration zur Reaktion gebracht wird. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Chemikalienzugabe aus oxydierenden Bleichmitteln und Alkali in einer Menge, berech- net als NaOH, von 0, 5 bis 17 g je kg vorliegendem Wasser besteht.
Die erfindungsgemässen Massnahmen werden vorzugsweise vorgenommen, nachdem das lignozellulosehaltige Material in einem Kocher mit Aufschlusschemikalien unter Bildung von Zellulosezellstoff gekocht worden ist und von der verbrauchten Aufschlusslauge in der Waschstufe befreit worden ist. Wenn der Zellstoff die Waschstufe verlässt, hat er üblicherweise eine Konzentration von 4 bis 6%. Gewöhnlich wird der Zellstoff auch sortiert, bevor er den erfindungsgemässen Massnahmen unterworfen wird. Vor dem Sortieren wird der Stoff verdünnt, so dass er während des Sortierens eine Konzentration von 5, 0 bis 3% aufweist. In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, den Zellstoff einer milden delignifizierenden Bleiche mit einem Bleichmittel, z. B. Chlor und/oder Chlordioxyd, zu unterziehen, bevor die erfindungsgemässen Massnahmen mit dem Zellstoff vorgenommen werden.
Erfindungsgemäss wird der Ausgangszellstoff in einer oder mehreren Stufen entwässert, so dass eine Konzentration von 15 bis 35%, vorzugsweise von 19 bis 29%, erhalten wird. Gewöhnlich wird die Konzentrierung des Zellstoffes in einer Stufe durchgeführt, wobei als geeignete Entwässerungsvorrichtungen Trommelwäscher, Bandwäscher, Walzenpressen und Schrauben- bzw. Schneckenpressen genannt werden können.
Ob die Konzentrierung des Zellstoffes in einer oder mehreren (z. B. zwei) Stufen durchgeführt wird, hängt bis zu einem gewissen Grad davon ab, ob das erfindungsgemässe Verfahren in einer bereits existierenden Zellstoffabrik angewendet werden soll, oder ob das Verfahren für eine neue oder umgebaute Fabrik bestimmt ist. Bei bereits vorhandenen Zellstoffabriken sind nach der Sortierungsstufe gewöhnlich Trommelwäscher oder Eindicker angeordnet, die die Konzentration des Zellstoffes von dem in der Sortierung üblichen Bereich von 0,5 bis 3% auf den Bereich von 10 bis 13% anheben. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass der Trommelwäscher ein solches Entwässerungsvermögen aufweist. Es genügt vielmehr ein sehr einfacher Trommelwäscher, der die Konzentration des Zellstoffes auf 4% oder mehr erhöht.
Nach dem Durchlaufen des Trommelwäschers oder Eindickers wird der Zellstoff zu einer Vorrichtung befördert, in der die abschliessende Entwässerung auf eine Zellstoffkonzentration von 15 bis 35% stattfindet. Eine bevorzugte Vorrichtung ist eine Schrauben- bzw. Schneckenpresse. Der PH-Wert des in die Vorrichtung eingebrachten Zellstoffes kann durch Zugabe von Alkali auf 7 bis 9 eingestellt werden, um die Entwässerung des Zellstoffes zu erleichtern.
Nach der Entwässerungsstufe werden dem Zellstoff Alkali und oxydierende Bleichmittel
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der milden mechanischen Behandlung des Zellstoffes und die Temperatur der anschliessenden Reak- tion mit Alkali in dem Verweilturm über jenen Temperaturwert hinaus anzuheben, der sich aus der Knet- und Scherarbeit ergibt, um die gewünschte Harzentfernung zu erzielen. In solchen Fällen wird Wasserdampf in den Zellstoff eingeleitet, wobei die Wasserdampfzugabe während der kurzen
Verweilzeit erfolgen sollte. Durch die Zugabe von Chemikalien und Wasserdampf zum Zellstoff wird die Zellstoffkonzentration herabgesetzt. Die Zellstoffkonzentration darf jedoch nicht niedriger als 15% sein, wenn der Zellstoff der milden mechanischen Behandlung unterworfen wird.
Nach der Behandlung des Zellstoffes gemäss der Erfindung und dem Waschen zur Entfernung des gelösten Harzes vom Zellstoff wird der Stoff direkt einer Trocknungsstufe oder einer Endprodukt- herstellung zugeführt, beispielsweise zur Herstellung von Papier mit unterschiedlichen Qualitäten.
Die erfindungsgemässe Methode ist daher in erster Linie auf ungebleichten oder schwach gebleichten
Zellulosezellstoff anwendbar. Es ist jedoch ebenso möglich, das erfindungsgemässe Verfahren auch auf einen Zellstoff anzuwenden, der auf unterschiedliche Werte gebleicht ist, einschliesslich eines
Bleichens auf eine Helligkeit des Zellstoffes über 90% ISO.
Dadurch, dass man den Zellulosezellstoff der erfindungsgemässen Behandlung unterwirft und die Mengen der zugegebenen Chemikalien, die Temperatur und die Energiezufuhr regelt, ist es möglich, den Harzgehalt sowie die Helligkeit des Zellstoffes auf die gewünschten Werte in wirk- samer Weise einzustellen. Hinsichtlich der Einstellung des Harzgehaltes des Zellstoffes ist es in erster Linie die erhöhte Temperatur und die erhöhte Energiezufuhr, die zu einer gesteigerten
Lösung des Harzes aus dem Zellstoff führen. Eine Erhöhung der Menge an zugesetztem Alkali hat nicht einen so grossen Einfluss auf die Lösung des Harzes wie die vorerwähnten Parameter. Bei einem bestimmten Zellstoff gibt es eine optimale Menge für die Alkalizugabe. Über diese Menge hinausgehende Zusätze haben keinen oder nur geringen Einfluss auf die Auflösung des Harzes.
Eine solche überschüssige Alkalizugabe kann einen negativen Einfluss auf andere Stoffeigen- schaften ausüben. Hinsichtlich der Helligkeit des Stoffes ist es in erster Linie die Menge der
Zugabe eines oxydierenden Bleichmittels, die das Ausmass der erhaltenen Helligkeit bestimmt.
Die Erfindung kann in verschiedener Weise angewendet werden. Bei einer Sulfitanlage wurde gefunden, dass es die Erfindung ermöglicht, die Holzlagerung wegzulassen und Frischholz direkt in die Anlage (Zellstoffabrik) einzubringen. Demzufolge werden die Kosten für die Erzeugung von Sulfitzellstoff selbst dann stark herabgesetzt, wenn die Kosten der für das erfindungsgemässe Verfahren benötigten Ausrüstung mitgerechnet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist aber auch dann von grossem Wert, wenn die Lagerung des Holzes bei einer Sulfitzellstoffabrik beibehalten wird, u. zw. deshalb, weil man nunmehr in die Lage versetzt ist, den Harzgehalt des fertigen Zellstoffes auf eine ganz andere und bessere Art und Weise zu regeln als dies bisher möglich war.
Bei einer Kraft-Zellstoffabrik kann man mit Hilfe der Erfindung beispielsweise Kraft-Birkenholzzellstoff mit einem gleichmässigen und niedrigen Harzgehalt herstellen, was früher nicht immer möglich gewesen ist. Ausserdem kann man bei der Erzeugung eines solchen Zellstoffes die Erfordernisse hinsichtlich einer Entrindung des Birkenholzes herabsetzen und auch die Zugabe der teuren Chemikalie Chlordioxyd vermindern, was auch vom Standpunkt des Umweltschutzes aus vorteilhaft ist.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahren sind auch aus den weiter unten angeführten Beispielen ersichtlich. Die Zeichnung zeigt eine geeignete Vorrichtung für eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wurden verschiedene Tests durchgeführt. Die Durchführung dieser Untersuchungen und die dabei erhaltenen Resultate sind in den folgenden Beispielen aufgezeigt.
Beispiel 1 : Ein sortierter Sulfit-Fichtenholzzellstoff von Papierstoff-Qualität wurde erfindungsgemäss in einer Vorrichtung behandelt, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist.
Die Eigenschaften des sortierten Sulfit-Fichtenholzzellstoffes, gemessen gemäss den SCAN-Vorschriften, sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.
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Tabelle 1
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<tb>
<tb> Kappa-Zahl <SEP> SCAN-C <SEP> l <SEP> : <SEP> 59 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP>
<tb> R18, <SEP> % <SEP> SCAN-C <SEP> 2 <SEP> : <SEP> 61 <SEP> 78,2
<tb> Viskosität, <SEP> dm3/kg <SEP> SCAN-C <SEP> 15 <SEP> : <SEP> 62 <SEP> 1073
<tb> DCM+ <SEP> -Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> SCAN <SEP> -C <SEP> 7 <SEP> : <SEP> 62 <SEP> 1, <SEP> 93 <SEP>
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> SCAN-C <SEP> 11 <SEP> :
<SEP> 62 <SEP> 69, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
DCM = Dichlormethan
Der sortierte Zellstoff, der eine Temperatur von 62 C aufwies, wurde durch eine Leitung-l- in eine Schneckenpresse --2-- geleitet, in welcher er auf eine Konzentration von 29, 5% entwässert wurde. Das abgepresste Wasser wurde durch eine Leitung --3-- entfernt. Am Auslass aus der Pres- se --2-- wurde dem Zellstoff Alkali in Form von Natriumhydroxyd (NaOH) in einer Menge von
1, 0%, bezogen auf einen absoluten trockenen Zellstoff, zugesetzt. Diese Zugabe ergab einen Alkaligehalt von 4,2 g NaOH je kg vorliegendem'Wasser. Das Alkali wurde in Form einer wässerigen Lösung in einem Behälter --4-- gelagert und über Leitungen --5 und 6-- zur Schneckenpresse --2-- geleitet.
Von der Presse --2-- wurde der Zellstoff durch eine Leitung --7-- in eine Förderschnecke --8-- transportiert. Der Zellstoff wurde mit Hilfe der Förderschnecke --8-- in einen Schneckendefibrator --9-- gefördert, der jenem Typus entsprach, der von der Firma MoDoMekan AB unter der Handelsbezeichnung FROTAPULPER (R) verkauft wird. Unmittelbar vor dem Schneckendefibrator --9-- wurde Wasserstoffperoxyd H202 zu dem Zellstoff in einer Menge von 0, 21%, bezogen auf absolut trockenen Stoff, zugesetzt. Diese Zugabe führte zu einer Peroxydmenge von 0, 9 g H 202 je kg vorliegendem Wasser.
Das Wasserstoffperoxyd wurde in Form einer wässerigen Lösung in einem Behälter --10-- gelagert und über Leitungen --11 und 12-- dem Zellstoff zugeführt. In dem Schneckendefibrator --9-- wurde der Zellstoff einer Knet- und Scherarbeit, entsprechend einer Energiezufuhr von 28 kWh je Tonne Zellstoff, unterworfen. Als Ergebnis der Behandlung stieg die Temperatur des Zellstoffes auf 69 C an. Anschliessend wurde der Zellstoff unter dem Einfluss der Schwerkraft durch einen vertikalen Schacht und eine Leitung --13-in einem Turm --14-- fallen gelassen. In diesem Turm --14-- wurden die Reaktionen zwischen dem Zellstoff und den Chemikalien NaOH und H202 zum Abschluss gebracht. Nach 120 min wurde eine Probe des Zellstoffes entnommen, worauf die Probe gewaschen, getrocknet und analysiert wurde.
Die Analyseergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt.
Der vorstehend beschriebene Versuch wurde mit dem einzigen Unterschied wiederholt, dass dem Zellstoff kein Wasserstoffperoxyd zugesetzt wurde (0-Test). Auch dieser Zellstoff wurde gewaschen, getrocknet und analysiert. Die Analysenergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt.
Tabelle 2
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<tb>
<tb> Eigenschaften <SEP> des <SEP> Zellstoffes <SEP> O-Test <SEP> erfindungsgemäss
<tb> Kappa-Zahl <SEP> 9, <SEP> 7 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> R18, <SEP> % <SEP> 78, <SEP> 3 <SEP> 78, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Viskosität, <SEP> dm3/kg <SEP> 1070 <SEP> 1066
<tb> DCM-Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> 0,27 <SEP> 0,24
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> 66, <SEP> 0 <SEP> 73, <SEP> 9 <SEP>
<tb>
Wie aus der vorstehenden Tabelle 2 ersichtlich ist, wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren eine höhere Helligkeit erzielt als im O-Test. Darüber hinaus wurde bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens die Kappa-Zahl des Zellstoffes stärker herabgesetzt als im O-Test,
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während die gleiche Viskosität beibehalten wurde. Der Harzgehalt ist bei beiden Zellstoffen sehr niedrig.
Beispiel 2 : Zur gleichen Zeit, als die vorstehend angeführten Versuche im grosstechnischen Ausmass durchgeführt wurden, wurden für Laboratoriumsversuche Proben des sortierten Sulfit-Fichtenholzzellstoffes von Papierstoff-Qualität gezogen.
In diesen Laboratoriumsversuchen wurden die Chemikalien NaOH bzw. NaOH + H202 dem Zellstoff in konventioneller Weise zugesetzt. Im Test 1 wurde eine bestimmte Menge Zellstoff in ein Behandlungsgefäss eingebracht, das in einem Wasserbad auf 69 C gehalten wurde. In Form einer wässerigen Lösung wurde 1% NaOH, berechnet auf absolut trockenen Zellstoff, in den Stoff mittels eines Propellerrührers eingemischt. Die Stoffkonzentration betrug 12%. Diese Zugabe führte dazu, dass 1, 4 g NaOH je kg vorliegendem Wasser enthalten waren. Der Stoff wurde 120 min lang mit dem Natriumhydroxyd reagieren gelassen, wonach der Stoff gewaschen, getrocknet und analysiert wurde.
Im Test 2 wurde die gleiche Vorgangsweise eingehalten, mit dem einzigen Unterschied, dass zusammen mit NaOH auch Wasserstoffperoxyd H202 zugesetzt wurde. Wasserstoffperoxyd in Form einer wässerigen Lösung wurde hiebei in einer Menge von 0, 21%, berechnet auf absolut trockenen Zellstoff, zugesetzt. Diese Zugabe führte dazu, dass die H202-Menge 0, 3 g je kg vorliegendem Wasser, betrug. Der Test wurde durch Waschen, Trocknen und Analysieren des Zellstoffes beendet. Die Analysenergebnisse der beiden Versuche Test 1 und Test 2 sowie des erfindungsgemässen ausgeführten Versuches gemäss Beispiel 1 sind in der folgenden Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3
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<tb>
<tb> Eigenschaften <SEP> des <SEP> Test <SEP> 1 <SEP> Test <SEP> 2 <SEP> erfindungsZellstoffes <SEP> NaOH <SEP> NaOH <SEP> + <SEP> H202 <SEP> gemäss
<tb> Kappa-Zahl <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 9, <SEP> 7 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> R18, <SEP> % <SEP> 78, <SEP> 2 <SEP> 78, <SEP> 3 <SEP> 78, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Viskosität, <SEP> dm3/kg <SEP> 1066 <SEP> 1069 <SEP> 1066
<tb> DCM-Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> 0,69 <SEP> 0,68 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP>
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> 65, <SEP> 7 <SEP> 72, <SEP> 1 <SEP> 73, <SEP> 9 <SEP>
<tb>
Aus der vorstehenden Tabelle 3 wird klar ersichtlich, dass der erfindungsgemäss hergestellte Zellstoff den nach Test 1 und Test 2 erhaltenen Stoffen hinsichtlich der Kappa-Zahl, des Extraktgehaltes und der Helligkeit weit überlegen ist. Besonders gross ist der Unterschied im Extraktgehalt.
Im Test 2 wurden beide Chemikalien, d. h. NaOH und HO, dem Stoff in den gleichen Mengen zugesetzt wie in dem erfindungsgemäss ausgeführten Versuch. Trotzdem führt das erfindungsgemässe Verfahren zu einem besseren Zellstoff, nicht nur hinsichtlich des Harzgehaltes, sondern auch hinsichtlich der Kappa-Zahl und der Helligkeit, wie bereits weiter oben ausgeführt wurde.
Diese Versuche zeigen, dass es nicht an den Chemikalien selbst liegt, die die guten Eigenschaften des erfindungsgemässen behandelten Stoffes erklärlich machen.
Beispiel 3 : Ein sortierter Sulfat-Birkenholzzellstoff wurde für Versuche nach dem erfindungsgemässen Verfahren und für einen Vergleichsversuch (0-Test) eingesetzt. Die Zellstoffeigenschaften sind aus der nachstehenden Tabelle 4 ersichtlich.
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Tabelle 4
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<tb>
<tb> Kappa-Zahl <SEP> 18,7
<tb> Viskosität, <SEP> dm3/kg <SEP> 1182
<tb> DCM-Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> 0,88
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> 31, <SEP> 7 <SEP>
<tb>
Vor der erfindungsgemässen Behandlung wurde der sortierte Zellstoff einem delignifizierenden
Bleichen mittels Chlor und Chlordioxyd unterworfen. Chlor und Chlordioxyd wurden gleichzeitig zu dem Zellstoff in Anteilen von 3, 4 bzw. 0, 3% zugesetzt, berechnet als aktives Chlor und bezogen auf absolut trockenen Stoff. Die Temperatur betrug 40 C, die Behandlungsdauer 30 min. Anschliessend wurde der Zellstoff gewaschen.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise partiell delignifizierte Zellstoff wurde einer Behandlung gemäss der Erfindung unterworfen, wobei die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung angewendet wurde.
Der Zellstoff mit einer Temperatur von 58 C wurde durch die Leitung-l-zu der Schneckenpresse --2-- geleitet, worin der Zellstoff auf eine Konzentration von 27, 8% entwässert wurde. Das abgepresste Wasser wurde durch die Leitung --3-- abgezogen. Am Auslass aus der Schneckenpresse --2-- wurde Alkali in Form von NaOH zu dem Zellstoff in einer Menge von 1, 85%, bezogen auf absolut trockenen Zellstoff, zugesetzt. Diese Zugabe führte zu einem Alkaligehalt von 7, 1 g NaOH je kg vorliegendem Wasser. Das Alkali wurde in Form einer wässerigen Lösung in dem Behälter --4-- gelagert und über die Leitungen --5 und 6-- der Schneckenpresse --2-- zugeführt.
Aus der Schneckenpresse --2-- wurde der Zellstoff über eine Leitung --7-- zum Schneckenför- derer --8-- geführt. Mittels des Schneckenförderers --8-- wurde der Zellstoff in den Schneckendefibrator --9-- geleitet, der jener Type entsprach, die von der Firma MoDoMekan AB unter der Handelsbezeichnung FROTAPULPER erhältlich ist. Unmittelbar vor dem Schneckendefibrator --9-- wurde Wasserstoffperoxyd H202 dem Zellstoff in einer Menge von 0, 33%, bezogen auf absolut trocke-
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gendem Wasser. Das Wasserstoffperoxyd wurde in Form einer wässerigen Lösung in dem Behälter --10-- gelagert und über Leitungen --11 und 12-- dem Zellstoff zugeführt.
Im Schneckendefibrator --9-- wurde der Zellstoff einer Knet- und Scherbehandlung entsprechend einer Energiezufuhr von 38 kWh je Tonne Zellstoff unterworfen. Als Ergebnis dieser Bearbeitung stieg die Temperatur des Zellstoffes auf 67 C. Anschliessend wurde der Zellstoff unter dem Einfluss der Schwerkraft durch einen vertikalen Schacht und die Leitung --13-- in den Turm --14-- fallen gelassen.
In dem Turm --14-- wurden die Reaktionen zwischen dem Zellstoff und den Chemikalien NaOH und H202 zu Ende geführt. Nach 10,30 und 120 min Verweilzeit im Turm --14-- wurden Proben des Zellstoffes gezogen. Die Proben wurden gewaschen, getrocknet und analysiert. Die Analysenergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle 5 ersichtlich.
Zu Vergleichszwecken wurde der teilweise delignifizierte Zellstoff einer Behandlung mit beiden Chemikalien NaOH und HO. in konventioneller Weise unterworfen. Eine bestimmte Menge des Zellstoffes wurde in ein Behandlungsgefäss eingebracht, das in einem Wasserbad auf 67 C gehalten wurde. 1, 85% NaOH und 0, 33% H202'berechnet auf absolut trockenen Stoff, wurden mittels eines Propellerrührers in den Stoff eingemischt. Die Stoffkonzentration belief sich zu diesem Zeitpunkt auf 12%. Diese Chemikalienzugabe entsprach einem NaOH-Gehalt von 2, 5 g je kg vorliegendem Wasser bzw. einem H202-Gehalt von 0, 5 g je kg vorliegendem Wasser. Der Zellstoff und die Chemikalien wurden 120 min lang miteinander reagieren gelassen, wonach Proben des Zellstoffes gewaschen, getrocknet und analysiert wurden.
Die Analysenergebnisse sind der Tabelle 5 zu entnehmen.
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Tabelle 5
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<tb>
<tb> Zellstoff-Eigenschaften <SEP> 0-Test <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Behandlung,
<tb> Reaktionszeit <SEP> in <SEP> der <SEP> letzten
<tb> Stufe
<tb> 10 <SEP> min <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 120 <SEP> min
<tb> Kappa-Zahl <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Viskosität, <SEP> dm3/kg <SEP> 1107 <SEP> 1110 <SEP> 1103 <SEP> 1106
<tb> DCM-Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 68 <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP> 0,24 <SEP> 0,23
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> 57, <SEP> 2 <SEP> 58, <SEP> 0 <SEP> 58, <SEP> 8 <SEP> 60, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> Kappa-Zahl <SEP> 22,2
<tb> Viskosität, <SEP> dm3/kg <SEP> 1170
<tb> DCM-Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP>
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> 34,
<SEP> 9 <SEP>
<tb>
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einer Energiezufuhr von 26 kWh je Tonne Zellstoff unterworfen. Als Ergebnis dieser Bearbeitung stieg die Temperatur des Zellstoffes auf 63 C. Anschliessend wurde der Zellstoff unter dem Einfluss der Schwerkraft durch einen vertikalen Schacht und die Leitung --13-- in den Turm --14-- fallen gelassen. Im Turm --14-- wurden die Reaktionen zwischen dem Zellstoff und den Chemikalien NaOH und NaClO zu Ende geführt. Nach einer Verweilzeit von 120 min wurden Proben des Zellstoffes entnommen, gewaschen, getrocknet und analysiert. Die Analysenergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 7 angeführt.
Zu Vergleichszwecken wurde der teilweise sortierte Zellstoff einer Behandlung mit beiden Chemikalien NaOH und NaClO in üblicher Weise unterworfen. Eine bestimmte Zellstoffmenge wurde in ein Behandlungsgefäss eingebracht, das in einem Wasserbad auf 63 C gehalten wurde. 0, 95% NaoH, berechnet auf absolut trockenen Zellstoff, und 0, 55% NaClO, berechnet als aktives Chlor und bezogen auf absolut trockenen Zellstoff, wurden mittels eines Propellerrührers in den Zellstoff eingemischt. Die Zellstoffkonzentration belief sich in diesem Zeitpunkt auf 12%. Diese Chemikalienzugabe entsprach einer Menge von 1, 3 g NaOH je kg vorliegendem Wasser bzw. von 0, 8 g NaClO je kg vorliegendem Wasser.
Der Zellstoff und die Chemikalien wurden dann 120 min lang miteinander reagieren gelassen, wonach eine Probe des Zellstoffes gewaschen, getrocknet und analysiert wurde. Die Analysenergebnisse sind gleichfalls in der Tabelle 7 angeführt.
Tabelle 7
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<tb>
<tb> Zellstoffeigenschaften <SEP> O-Test <SEP> erfindungsgemäss
<tb> Kappa-Zahl <SEP> 14,6 <SEP> 13,2
<tb> Viskosität, <SEP> dm3/kg <SEP> 1091 <SEP> 1095
<tb> DCM-Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> 0,57 <SEP> 0,21
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> 43, <SEP> 9 <SEP> 45, <SEP> 7 <SEP>
<tb>
Die vorstehenden Analysenergebnisse zeigen, dass das erfindungsgemässe Verfahren zu einem Zellstoff mit einer niedrigeren Kappa-Zahl, einer besseren Helligkeit und einem beträchtlich niedrigeren Harzgehalt führt als ein in üblicher Weise behandelter Zellstoff, u. zw. selbst dann, wenn das oxydierende Bleichmittel aus Natriumhypochlorit besteht.
Die beiden in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Stoffe wurden auch hinsichtlich ihres Gehaltes an Verunreinigungen untersucht. Hiezu wurden Stoffproben auf einem Sieb vom Sommerville-Typus sortiert und die Materialmenge, die auf einer Siebplatte mit einer Schlitzgrösse von 0, 15 mm zurückblieb, wurde gemessen. In gleicher Weise wurde auch der unbehandelte, d. h. der teilweise sortierte, Zellstoff untersucht. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle 8 angegeben.
Tabelle 8
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<tb>
<tb> ursprünglicher <SEP> O-Test <SEP> erfindungsgemäss
<tb> Zellstoff <SEP> behandelt
<tb> Gehalt <SEP> an <SEP> Spänen, <SEP> %,
<tb> bezogen <SEP> auf <SEP> absolut
<tb> trockenen <SEP> Zellstoff <SEP> 0, <SEP> 72 <SEP> 0, <SEP> 61 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP>
<tb>
Aus den vorstehend angeführten Werten ist ersichtlich, dass die erfindungsgemässe Methode besonders wirksam ist zur Entfernung von Teilchen aus dem Zellstoff.
In den vorstehend beschriebenen Beispielen wurde das Alkali in Form von Natriumhydroxyd stets dem Zellstoff am Ausgang der Schneckenpresse --2-- über die Leitungen --5 und 6-- zuge- führt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Das oxydative Bleichmittel wurde stets unmittel-
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bar vor dem Schneckendefibrator --9-- über die Leitungen --11 und 12-- eingebracht.
Es ist jedoch möglich und auch vorteilhaft, sowohl das Alkali als auch ein oxydatives Bleichmittel bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens an vielen Stellen zuzusetzen. So kann beispielsweise das Alkali dem Zellstoff in dem Schneckenförderer --8-- über die Leitung --5-zugesetzt werden. Weiterhin kann Alkali dem Zellstoff im Schneckendefibrator --9-- über eine Leitung --15-- zugesetzt werden. Es ist auch möglich, die Alkalizugabe in mehrere, gegebenenfalls alle vorstehend genannten Zugabestellen aufzuteilen. Das oxydative Bleichmittel kann dem Zellstoff im Schneckendefibrator --9-- über die Hauptleitung --11-- zugesetzt werden.
Es ist auch möglich, das oxydative Bleichmittel dem Zellstoff in der Schneckenpresse --2-- über die Leitungen-11 und 16-- und in der Förderschnecke --8-- über die Leitungen --11, 16 und 17-zuzuführen. In ähnlicher Weise wie bei der Alkalizugabe kann das oxydative Bleichmittel auf zahlreiche, gegebenenfalls alle der vorstehend genannten Zugabestellen aufgeteilt werden.
Falls es nötig ist, die Temperatur des Zellstoffes stark zu erhöhen, kann dem Zellstoff im Schneckenförderer --8-- über die Leitung --18-- Wasserdampf zugeführt werden.
Beispiel 5 : Ein sortierter, auf einem Steinschleifer hergestellter Holzschliff-Stoff aus Fichtenholz wurde sowohl für einen erfindungsgemäss ausgeführten Test als auch für einen Vergleichsversuch (0-Test) verwendet. Zur Abtrennung von Schwermetallen wurde der Zellstoff mit 0, 2%, berechnet auf absolut trockenen Stoff, Diäthylendiaminpentaessigsäure 2 h lang bei einer Temperatur von 650C behandelt. Die Zellstoffeigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle 9 angeführt.
In dem erfindungsgemäss ausgeführten Versuch wurde die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung eingesetzt.
Der eine Temperatur von 50 C aufweisende Stoff wurde über die Leitung --1-- zur Schnecken- presse --2-- geführt, worin der Stoff auf eine Konzentration von 31% entwässert wurde. Das abgepresste Wasser wurde über Leitung --3-- abgezogen. Am Auslass aus der Schneckenpresse --2-wurde ein Gemisch aus Alkali und Natriumsilikat in einer Menge von 1, 8% NaOH und 4, 0% Na2SiO3, berechnet auf absolut trockenen Zellstoff, zum Stoff zugesetzt. Diese Zugabe entsprach einem Gehalt von 8, 1 g NaOH je kg vorliegendem Wasser bzw. von 18 g Na2SiO, je kg vorliegendem Wasser.
Das Chemikaliengemisch aus Natriumhydroxyd und Natriumsilikat wurde in Form einer wässerigen
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geführt. Aus der Schneckenpresse --2-- wurde der Stoff durch die Leitung --7-- zum Schnecken- förderer --8-- geführt. Mittels des Schneckenförderers --8-- wurde der Stoff in den Schneckendefibrator --9-- gebracht, der von jenem Typus war, der von der Firma MoDoMekan AB unter der Handelsbezeichnung FROTAPULPER erhältlich ist. Unmittelbar vor dem Schneckendefibrator --9-- wurde Wasserstoffperoxyd in einer Menge von 3%, berechnet auf absolut trockenen Zellstoff, dem Stoff zugesetzt. Diese Zugabe entsprach einer Wasserstoffperoxydmenge von 13, 5 g H202 je kg vorliegendem Wasser.
Das Wasserstoffperoxyd wurde als wässerige Lösung im Behälter --10-- gelagert und über die Leitungen --11 und 12-- dem Stoff zugesetzt. Im Schneckendefibrator --9-wurde der Stoff einer Knet- und Scherbearbeitung entsprechend einer Energiezufuhr von 35 kWh je Tonne Zellstoff unterworfen. Als Ergebnis der Bearbeitung stieg die Temperatur des Stoffes auf 58 C. Anschliessend wurde der Stoff unter dem Einfluss der Schwerkraft durch einen vertikalen Schacht und die Leitung --13-- in den Turm --14-- fallen gelassen. Im Turm --14-- wurden die Reaktionen zwischen dem Stoff und den Chemikalien NaOH, Na, sio, und H202 zu Ende geführt.
Nach einer Verweilzeit von 120 min wurden Proben des Stoffes entnommen, gewaschen, getrocknet und analysiert. Die Analysenergebnisse sind aus Tabelle 9 ersichtlich.
Zu Vergleichszwecken wurde der sortierte und vorbehandelte Stoff einer Behandlung mit den drei Chemikalien NaOH, Na2 Si03 und H202 in einer üblichen Weise unterworfen. Eine bestimmte Menge des Stoffes wurde in ein Behandlungsgefäss eingebracht, das in einem Wasserbad auf einer Temperatur von 700C gehalten wurde. Hierauf wurden 1, 8% NaOH, 4, 0% Na2Si03 und 3, 0% H202' berechnet auf absolut trockenen Stoff, mittels eines Propellerrührers in den Stoff eingemischt.
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den Wassers. Der Stoff und die Chemikalien wurden dann 120 min lang miteinander reagieren gelassen, wonach Proben des Stoffes gewaschen, getrocknet und hinsichtlich Helligkeit und Extrakt-
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gehalt analysiert wurden. Die Analysenergebnisse sind aus der Tabelle 9 ersichtlich.
Zusätzlich zur Helligkeit und zum Extraktgehalt wurden die verschiedenen Stoffe (einschliesslich des ursprünglichen Stoffes) auch auf ihren Gehalt an Verunreinigungen untersucht. Hiezu wurden Proben der verschiedenen Stoffe auf einem Sieb vom Sommerville-Typus sortiert und die auf einem Sieb mit einer Schlitzgrösse von 0, 15 mm zurückgehaltene Materialmenge gemessen. Die Ergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle 9 ersichtlich.
Tabelle 9
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<tb>
<tb> Zellstoffeigenschaften <SEP> ursprünglicher <SEP> O-Test <SEP> erfindungsgemäss
<tb> Stoff <SEP> behandelter <SEP> Stoff
<tb> Helligkeit <SEP> nach <SEP> ISO, <SEP> % <SEP> 65, <SEP> 8 <SEP> 76, <SEP> 9 <SEP> 79, <SEP> 5 <SEP>
<tb> DCM-Extraktgehalt, <SEP> % <SEP> 1, <SEP> 18 <SEP> 0,71 <SEP> 0,25
<tb> Gehalt <SEP> an <SEP> Spänen, <SEP> % <SEP> 0,16 <SEP> 0,11 <SEP> 0,06
<tb>
Die vorstehenden Analysenwerte zeigen, dass das erfindungsgemässe Verfahren zu einem Zell- stoff mit einer höheren Helligkeit und einem wesentlich niedrigeren Extraktgehalt führt als ein in üblicher Weise behandelter Stoff. Es ist auch ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren hinsichtlich der Beseitigung von verunreinigenden Teilchen äusserst wirksam ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verminderung des Harzgehaltes bei der Erzeugung von Faserstoffen (Zellulosezellstoffe, Holzstoffe) aus lignozellulosehaltigen Materialien, bei welchem Verfahren das lignozellulosehaltige Material den Stufen einer Abtrennung bzw. Freilegung der Fasern, eines Waschens, gegebenenfalls eines Sortierens und gegebenenfalls eines delignifizierenden Bleichens unterworfen wird, und wobei der Faserstoff in einer oder mehreren Konzentrierungsvorrichtungen auf eine Stoffkonzentration von 15 bis 33%, vorzugsweise 19 bis 29%, gebracht wird und Chemikalien, einschliesslich Alkali, zugesetzt werden, worauf der Stoff einer milden, mechanischen Behandlung in einer Vorrichtung unterworfen wird, die für eine Behandlung bei einer hohen Konsistenz geeignet ist und die mit gegeneinander rotierenden Schrauben bzw.
Schnecken bei einer Energiezufuhr von 8 bis 100 kWh, vorzugsweise von 10 bis 75 kWh, je Tonne Stoff versehen ist, wonach der Stoff mit den zugesetzten Chemikalien in einem getrennten Behälter während einer Zeit von 0, 1 bis 5 h bei einer im wesentlichen unveränderten Stoffkonzentration zur Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Chemikalienzugabe aus oxydierenden Bleichmitteln in einer Menge von 0, 2 bis 22, vorzugsweise von 0, 3 bis 11 g je kg vorliegendem Wasser und Alkali in einer Menge, berechnet als NaOH, von 0, 5 bis 17 g je kg vorliegendem Wasser besteht.