AT86923B - Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff. 



    Man hat schon früher festgestellt, dass Oxydationsmittel auf Holz oder ähnliche zellulosehaltige Substanzen derart einwirken, dass sie die Nichtzellose (d. i. Lignin), zu alkalilöslichen Produkten abbauen. Man versuchte deshalb, das Holz z. B. mit oxydierenden Säuren u. dgl. aufzuschliessen. So haben Coupier und Mellier, sowie Barne und Blondel schon vor 60 Jahren Holz und Salpetersäure behandelt zwecks Entfernung der Ligninsubstanzen und Gewinnung des Zellstoffes. Dies ist aber in technisch brauchbarer Weise nicht entfernt gelungen, neben anderen Gründen wohl hauptsächlich deshalb nicht, weil durch Oxydationsmittel die Zellulose (unter Bildung von Hydro-und Oxyzellulose) schon viel zu stark angegriffen wird, wenn man bis zur völligen oder nahezu völligen oder bis zur weitgehenden Zerstörung der Ligninsubstanz oxydiert. 



  Dasselbe gilt von den gasförmigen Oxydationsmitteln, wie Stickoxyden oder Chlor, die man ebenfalls schon versucht hat. Vergl. die D. R. Patentschriften Nr. 204460 und Nr. 2I2838, sowie Berl. Ber. 6, Seite 1206 (1883). Auch diese Verfahren haben aus ähnlichen Gründen keinen Eingang in die Technik finden können. Obwohl man dabei auch eine intensive nachträgliche Behandlung mit Alkalien zur Anwendung brachte, wurde doch auch bei diesen Verfahren das Hauptgewicht auf die Oxydation gelegt. In der Patentschrift Nr. 204460 wird Zeile I7 mitgeteilt, dass sich eine"weitgehende Oxydation"des Lignins vollzieht, und ebendaselbst Zeile 3I, dass die Lauge beträchtliche Mengen Oxalsäure enthält. Wie M.

   Renker, "Bestimmungsmethoden der Zellulose Seite 65 unten nachweist, ist die nach diesem Verfahren erhaltene Zellulose stark   
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Endlich sind auch neutrale oder alkalische Oxydationsmittel, wie schwach alkalische Hypochloritlösungen, wenn auch nur für analytische Zwecke, zur Isolierung der Zellulose versucht worden (vgl. M. Renker, Über Bestimmungsmethoden der Zellulose, II,   Aufl.   Seite   77/1).   Die erzielten Resultate liessen aber das Verfahren nicht einmal für den genannten Zweck, geschweige denn für technische Zellstoffgewinnung brauchbar erscheinen, weil auch hierbei die Faser zu stark angegriffen wurde. (Vgl. Renker i c., Seite   79,   Zeile   2I   bis Seite 80, Zeile 9). Auch bei diesem Verfahren war das Hauptgewicht auf die Oxydation gelegt worden.

   Man wollte das Lignin ., wegoxydieren", oxydierte deshalb bis zu dessen völliger oder nahezu völliger Zerstörung und legte einer gleichzeitigen oder nachfolgenden Alkalibehandlung keinen sonderlichen Wert bei. Die Alkalität der verwendeten ein zehntel-und ein halbnormalen Hypochloritlösung war nur   o'ooo4fach   normal, und das darauffolgende Auswaschen wurde lediglich mit Wasser ausgeführt. 



   Alle die genannten ebenso wie noch anders bisher bekannt gewordene Verfahren (vgl. z. B. die D. R. Patentschrift Nr.   88299)   gipfeln also darin, durch intensive Oxydation eine vollständige Zerstörung des Lingnins herbeizuführen und gegebenenfalls die Zersetzungprodukte durch Alkalien zu entfernen, so dass also für alle bekannten Verfahren eine äusserst starke Oxydationswirkung und relativ mässige Nachbehandlung mit Alkali charakterisch ist. 



  Da aber eine derartige starke Oxydation auch die Zellulosefaser angreift, hatte man bei allen diesen Verfahren nur die Wahl zwischen unvollkommener Ligninentfernung oder einer stark angegriffenen Zellulosefaser, also zwischen einem wenig reinem und einem wenig festen Zellstoff. 



   Demgegenüber wurde durch eingehende Versuche gefunden, dass man mittels Hypochloriten schon relativ gelinde Oxydation und gleichzeitige oder darauffolgende ausgiebige 

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 Behandlung mit Alkali, Schwefelalkali oder   Alkalisulfiten   die Trennung des Lignis von der Zellulose leicht bewirken kann, ohne dass dabei die Zellulosefaser angegriffen wird. Das Verfahren schlägt also den umgekehrten Weg ein, indem es einer äusserst gelinden Oxydation eine erschöpfende Alkalibehandlung folgen lässt. Die Grundlage der Erfindung bildet die Auffindung der bisher unbekannten Tatsache, dass für die Trennung von Lignin und Zellulose keine vollständige oxydalytische Zersetzung des ersteren erforderlich ist, dass vielmehr 
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Umwandlung einer Aldehydgruppe in Carboxyl statt, wodurch die Alkalilöslichkeit erzielt wird. 



   Die Grenze gegenüber den bekannten Verfahren ist also dadurch gezogen, dass nicht weiter oxydiert wird, als bis die Ligninsubstanzen alkalilöslich geworden sind. Zu diesem Zwecke wird die Oxydation nicht in der Hitze, sondern bei gewöhnlicher oder nur mässig erhöhter Temperatur ausgeführt. Auch die Menge des erforderlichen Oxydationsmittels ist sehr gering, doch schwankt sie naturgemäss je nach der Art des Materials und der Form, in welcher dasselbe vorliegt. Andrerseits soll der Oxydation eine möglichst erschöpfende Extraktion mit Alkali folgen, während bei den bekannten Verfahren, infolge der vollständigen Zersetzung des Legnins eine relativ mässige Alkalibehandlung zur Entfernung der Zersetzungsprodukte genügt. 



   Das neue Verfahren kann beispielsweise in der Weise ausgeführt werden, dass das zellulosehaltige Material mit Natriumhypochloritlösung bei gewöhnlicher oder mässig   erhöhte ;   Temperatur und evt. unter Druck behandelt wird, bis eine Probe nach dem Waschen und wiederholten Extrahieren. mit Alkali sich als praktisch ligninfreie Zellulose erweist. (Wo kein ganz ligninfreies Produkt verlangt wird, können durch frühere Unterbrechung der Behandlung natürlich auch Zellstoffe mit mehr oder weniger grossem Ligningehalt gewonnen werden.) Alsdann wird die ganze Masse mit Wasser gewaschen und mit verdünnter Alkalilauge kalt oder besser siedend heiss mit oder ohne Anwendung von Druck wiederholt extrahiert, bis alle nun alkalilöslichen Ligninsubstanzen aus der Masse herausgelöst sind. 



   Bei sehr grobem Material (z. B. grob zerkleinertem Holz) werden in der Regel zunächst nur die äusseren Schichten oxydiert. Man kann in diesem Falle zweckmässig nach vorherigem Dämpfen, durch hohen Druck bzw. abwechselnde Anwendung von Vakuum und Druck die Reaktion ins Innere der einzelnen Stücke hineintragen, oder aber die äusseren von Lignin befreiten und leicht ablösbaren Schichten auf mechanischem Wege entfernen und die härteren inneren Teile, die noch mehr oder weniger Lignin enthalten, einer erneuten Behandlung mit Oxydationsmaterial usw. unterwerfen. 



   Die gelinde Oxydation bei gewöhnlicher oder mässig erhöhter Temperatur. wie das neue Verfahren sie vorschreibt, bedingt eine ausserordentliche Schonung der Zellulosefaser. 
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 behandlung nicht beeinträchtigt wird, weil die Zellulosefaser bekanntlich gegen Alkali in hohem Grade beständig ist. Der Erkenntnis, dass Zellulose gegen starke Oxydationsmittel wenig beständig, gegen Alkali aber, auch bei hohen Temperaturen, sehr widerstandsfähig ist, wird das neue Verfahren in vollem Masse dadurch gerecht, dass es die schädliche Oxydationswirkung weitgehend vermindert und dafür die Verwendung des unschädlichen Alkalis erhöht, während alle bekannten Verfahren dadurch, dass sie den umgekehrten Weg einschlagen, dieser Erkenntnis gerade zuwider laufen.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff, dadurch gekennzeichnet, dass man Holz oder anderes zellulosehaltiges Material einer bis zur Erzielung der Alkalilöslichkeit des Lignins führenden Oxydation mit Lösungen von Hypochloriten bei gewöhnlicher oder nur mässig erhöhter Temperatur unterwirft und gleichzeitig oder darauffolgend es mit Alkalien, Schwefelalkalien oder Alkalisulfiten oder mit geeigneten Gemengen dieser Substanzen behandelt.