Verfahren zur Herstellung von Holzschliff Die vorliegende beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holzschliff, das gegenüber dem bekannten Stande der Technik be deutende Vorteile mit sich bringt.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird das Holz vor oder während des Schleifens mit einer alka lischen wässrigen 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.
Vorteilhaft ist dabei, die durch das Alkali ge quollenen Fasern während der ganzen weiteren Ar beitsprozesse in der Schleiferei, also sowohl bei der Grob- und Feinsortierung als auch bei dem Raffinie ren in diesem gequollenen Zustand zu halten. Die Chemikalien werden zweckmässig in gelöster Form dem gesamten Stoff- und Kreislaufwasser zugeteilt. Das Holz kann auch vor dem Schleifen mehrere Stun den in Kreislaufwasser, das diese Sauerstoff abgeben den Chemikalien enthält, getränkt und ausserdem in dem Holzschacht des Schleifers mit solchem Wasser berieselt werden. Durch die in diesem Schacht auf steigenden Dämpfe werden die Hölzer mit diesem Wasser gut vorimprägniert, wodurch die lösende und erweichende Wirkung in dem festen Fasergefüge ge fördert wird.
Mit diesem Verfahren wird die Produk- tion um 35 bis 45 % erhöht. Da diese Produktions- steigerung bei gleichem Kraftbedarf möglich ist, ver ringert sich der spezifische Kraftbedarf beim Schlei fen sehr erheblich.
Als sauerstoffabgebende peroxydische Verbindun gen kommen in erster Linie in Betracht Wasserstoff peroxyd, Natriumperoxyd, Alkali- oder Erdalkaliper- borat, -percarbonat- -perphosphat oder dergleichen. Dem Schleifwasser können ferner Alkalisilikate oder andere bekannte Zusatzstoffe zugegeben werden. Ebenso kann dieses Wasser geringe Mengen von Netz mitteln enthalten.
Vorteilhaft werden so geringe Mengen der sauer stoffabgebenden peroxydischen Verbindungen ver wendet, dass eine nennenswerte Bleiche des Holz- schliffes nicht stattfindet. Im allgemeinen genügt es, wenn auf 100 Gewichtsteile trockenes Holz 0,2 bis 1,2 Gewichtsteile aktiver Sauerstoff entfallen.
Die Lösung bzw. das umlaufende Wasser werden zweckmässig auf einem pH-Wert über 11, vorzugs weise 12 bis 13, gehalten. Um diesen pH-Wert zu erreichen, genügt es in den meisten Fällen, auf 100 Gewichtsteile trockenes Holz 1,5 Gewichtsteile NaOH bzw. die entsprechende Menge Na202 zu verwenden: 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 verwen dete wässrige Lösung kann nach Ersatz des verbrauch ten Alkali und der peroxydischen Verbindungen im Kreislauf in das Verfahren zurückgeführt werden.
Diese kombinierte Anwendung von Chemikalien beim Schleifen und in dem ganzen Stoff- und Wasser kreislauf, 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 sauer stoffabgebenden Chemikalien in einem solchen Me dium bei diesen Temperaturen spontan zerfallen und schon in der Lösung wirkungslos würden.
Besonders bei der sehr feinen Verteilung von im Kreislaufwasser gelösten oder suspendierten organischen Stoffen war damit zu rechnen, dass diese Stoffe den gesamten Sauerstoff verbrauchen und dadurch die gewünschte Wirkung verloren geht. Ganz überraschend haben sich aber durch die Zugabe von Oxydationsmitteln beim Schleifen der verschiedensten Hölzer unerwartete Ver besserungen der Eigenschaften und Formbeschaffen heit des Schliffes erzielen lassen.
Der Erfolg dieser neuen Arbeitsweise ist im Ver gleich zu allen bisher in der Literatur bekanntgewor denen Vorteilen bei der Herstellung von sogenanntem Chemieschliff ganz unvergleichbar grösser. Bei der Anwendung dieses Verfahrens in vorhandenen An lagen werden die Festigkeitseigenschaften um 30 bis 65 % gesteigert. Die Entwässerungszeiten des Holz- schliffes werden dabei gleichzeitig um 20
bis 40% verkürzt. Die Produktion an absolut trockenem Holz schliff wird durch die Anwendung dieses Verfahrens um 30 bis 45 % gesteigert. Wie erwähnt, findet durch die Abspaltung von Sauerstoff in der Schleifzone bei den dort herrschenden Temperaturen eine Auflocke rung des Faserverbandes im Holz statt.
Das hat zur Folge, dass die Produktion bei gleichem Kraftbedarf stark erhöht werden kann. Der spezifische Kraft bedarf wird um 20 bis 300/a gesenkt. Diese Ergebnisse werden sowohl mit Pressenschleifern als auch mit Stetigschleifern erzielt. Die Arbeitsweise ist also nicht an ein bestimmtes Schleifersystem gebunden.
Noch weitere Verbesserungen können durch ein faches Tränken der Hölzer sowie durch Berieselung des in den Schacht eingelegten Holzes vor dem Schlei fen mit alkalischem und sauerstoffabgebende Mittel enthaltendem Wasser erzielt werden. Auch diese Vorbe- handlung bedeutet keine besonders komplizierte und kostspielige Neuerung, sondern ist mit ganz geringen Aufwänden an Investition in den laufenden Arbeits- prözess einzubauen.
Durch die neue Arbeitsweise kann man einen Holzschliff erzeugen, der bei gleichem oder niederem Mahlgrad höhere Festigkeiten hat. Mit diesem Ver fahren ist es möglich, einen Holzschliff von ganz grundlegend anderen Eigenschaften und einer ganz anderen Formbeschaffenheit zu produzieren. Insbe sondere ist es mit einem so weitgehend verbesserten Fasermaterial möglich, Zeitungsdruckpapier ohne den Zusatz von Zellulose auf den sehr schnell laufenden modernen Papiermaschinen bei gleichzeitig höheren Festigkeiten zu fertigen.
<I>Beispiel 1</I> In einer Holzschleiferei mit 3 Pressenschleifern werden Fichtenholzknüppel von 1 m Länge ver arbeitet. Das Holz wird nicht vorbehandelt; bei dem Schleifprozess werden bei der bisherigen Arbeitsweise keine Chemikalien angewandt.
Mit dieser alten bisher üblichen Arbeitsweise werden in 24 Stunden 60 tons atro (Fachausdruck für absolut trockene Festsub stanz) Holzschliff bei einem Energiebedarf von 110 kWh pro tons atro Holzschliff erzeugt.
Wird dem Wasserkreislauf eine Lösung von Ätznatron und Wasserstoffperoxyd mit geringen Zusätzen an Wasser glas laufend zugesetzt, so dass auf atro Holzstoffge- wicht 2% Ätznatron und 2,5% Wasserstoffperoxyd entfallen, wobei die Chemikalien als wässrige ver dünnte Lösung von einer Wasserpumpe zugegeben werden, so dass man sehr schnell eine vollkommene Durchmischung mit dem Kreislaufwasser der Schlei ferei bekommt,
so wird die gesamte Schleiferei alkali- siert, ohne dass eine Braunfärbung des Holzes und des Kreislaufwassers eintritt. Die Produktion an atro Holzschliff steigt von 60 auf 88,8 tons, 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 5011"i, niedriger.
Der Mahlgrad des so erzeugten Stoffes ist im Vergleich zu der früheren sauren Arbeitsweise un verändert, 68 S. R. Der Weissgehalt des so erzeugten Stoffes beträgt 62,5, gemessen mit einem Reflexions photometer, z. B. mit dem Elrepho-Gerät von Zeiss, ist also unverändert geblieben.
<I>Beispiel 2</I> In einer Holzschleiferei, in der mit 2 Voithschen Stetigschleifern normalerweise 40 tons atro Holz- schliff in 24 Stunden erzeugt werden können, wird durch die Zugabe von 2% Natriumperoxyd und 0,5% Ätznatron,
bezogen auf das atro Stoffgewicht, die Produktion auf 58,5 tons erhöht. Die Chemikalien werden dem Kreislaufwasser in gelöster Form mittels einer Dosiervorrichtung laufend zugegeben. Die 1 m langen Holzknüppel werden vor dem Einlegen in die Schleiferei in einem Behälter, der mit ebenfalls alkali- und peroxydhaltigem Rückwasser gefüllt ist, mehrere Stunden getränkt.
Ausserdem findet an den Schleifern 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 Ein- dickerbütte durch die Zugabe von 10 % iger <RTI
ID="0002.0135"> Schwe- felsäure 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 Holz- schliff die Maschinengeschwindigkeiten um 20 bis 25 % erhöht werden können. Die Reisslänge der mit diesem Holzschliff gefertigten Papiere liegt
durch- schnittlich um 20% höher, obwohl mehr als 10% Zellstoff weniger angewandt werden. <I>Beispiel 3</I> Zur Herstellung von Zeitungsdruckpapier wird das geschälte Schleifholz vor dem Schleifprozess in Betonbecken gegeben und dort über etwa 10 Stunden in Wasser eingeweicht, das Alkali in Form von Na tronlauge und Wasserstoffperoxyd enthält.
Das dortver- wendete Wasser ist Abwasser von dem Schleifereikreis- lauf, welches bei Stillstand der Schleiferei nach dort ge pumpt 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 Kreislaufwas- ser ständig genau dosierte Mengen an Ätznatron und Wasserstoffperoxyd zugegeben, so dass man auf einen Aufwand von 1,5% Ätznatron und 2% Wasserstoff- peroxyd bezogen auf das atro Holzstoffgewicht kommt.
Zur Ausschaltung katalytischer Zersetzungen durch Metallionen wird dem Kreislauf noch l0/0 Wasserglas, bezogen auf das atro Holzstoffgewicht zugegeben. Das Holz wird in üblicher Weise geschlif fen, wobei das Schärfen des Schleifsteines in geringe rem Masse notwendig ist als bei der bisherigen sauren Arbeitsweise. Der Stoff wird im alkalischen Medium sortiert und auch der Grobstoff raffiniert. Die Ein dickung 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 Neu tralpunkt gebracht.
Dieser so erzeugte Holzstoff wird im Pulper mit Kaolin, Farbe, Harzleim und Alaun vermischt und dann nach der Papiermaschinenbütte gepumpt.
Auf der Papiermaschine ist es durch die höhere Entwässerungsfähigkeit dieses Stoffes möglich und sogar erforderlich, schneller zu fahren als gewöhnlich. Eine höhere Geschwindigkeit ist deshalb erforderlich, 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 201/o höhere Trockenfestigkeit im Vergleich zu Papier früherer Fertigung, bei dem 15 0/0 Zellstoff und gewöhnlicher Holzschliff verwendet wurden.
Process for the production of wood pulp The present invention relates to a process for the production of wood pulp which has significant advantages over the known prior art.
According to the method according to the invention, the wood is treated with an alkaline aqueous solution of oxygen-releasing peroxide compounds before or during sanding. You can let this solution flow continuously into the sanding device, or you can soak the wood with this solution before sanding. Both measures can also be combined with one another.
It is advantageous to keep the fibers swollen by the alkali in this swollen state throughout the rest of the work processes in the grinding shop, that is, for both coarse and fine sorting and refining. The chemicals are expediently added to the entire stock and circulation water in dissolved form. Before sanding, the wood can be soaked for several hours in circulating water that contains the chemicals that release oxygen, and water of this type can also be sprinkled with water in the wood shaft of the grinder. Due to the rising vapors in this shaft, the woods are well pre-impregnated with this water, which promotes the dissolving and softening effect in the solid fiber structure.
With this process, production is increased by 35 to 45%. Since this increase in production is possible with the same power requirement, the specific power requirement for grinding is reduced considerably.
Hydrogen peroxide, sodium peroxide, alkali metal or alkaline earth metal perborate, percarbonate perphosphate or the like are primarily suitable as oxygen-releasing peroxide compounds. Alkali silicates or other known additives can also be added to the grinding water. This water can also contain small amounts of wetting agents.
It is advantageous to use such small amounts of the oxygen-releasing peroxide compounds that the wood pulp is not bleached to any significant degree. In general, it is sufficient if there are 0.2 to 1.2 parts by weight of active oxygen per 100 parts by weight of dry wood.
The solution or the circulating water are expediently kept at a pH above 11, preferably 12 to 13. To achieve this pH value, it is sufficient in most cases to use 1.5 parts by weight of NaOH or the corresponding amount of Na202 per 100 parts by weight of dry wood: Since sanded wood reacts acidic, it must be ensured that new alkali is continuously added becomes.
A particularly good ground wood is obtained if the thickening is also carried out in an alkaline medium. The aqueous solution used for the process can be recycled into the process after replacing the consumed alkali and the peroxidic compounds.
This combined use of chemicals in grinding and in the entire fabric and water cycle, i.e. H. thus also during the sorting, during the grinding of the coarse material in the refiner and during and after the thickening has proven to be extremely effective. The success is in stark contrast to previous experience and theories, because it was to be expected that the oxygen-releasing chemicals in such a medium would spontaneously disintegrate at these temperatures and would be ineffective in the solution.
Especially with the very fine distribution of dissolved or suspended organic substances in the circulating water, it was to be expected that these substances would consume all of the oxygen and thereby lose the desired effect. Quite surprisingly, however, unexpected improvements in the properties and shape of the cut can be achieved by adding oxidizing agents when sanding a wide variety of woods.
The success of this new way of working is incomparably greater compared to all the advantages known in the literature in the production of so-called chemical grinding. When using this process in existing systems, the strength properties are increased by 30 to 65%. The dewatering times of the wood pulp are simultaneously reduced by 20
shortened to 40%. The production of absolutely dry ground wood is increased by 30 to 45% by using this process. As mentioned, the splitting off of oxygen in the grinding zone at the prevailing temperatures causes the fiber structure in the wood to loosen up.
As a result, production can be greatly increased with the same power requirement. The specific force requirement is reduced by 20 to 300 / a. These results are achieved with both press grinders and continuous grinders. The working method is therefore not tied to a specific grinding system.
Still further improvements can be achieved by simply soaking the wood and by sprinkling the wood placed in the shaft with water containing alkaline and oxygen-releasing agents before grinding. This pretreatment does not mean a particularly complicated and costly innovation either, but can be built into the ongoing work process with very little investment.
The new way of working enables a wood pulp to be produced which has higher strengths with the same or a lower degree of grinding. With this process it is possible to produce a wood pulp with completely different properties and a completely different shape. In particular, with such a largely improved fiber material it is possible to produce newsprint without the addition of cellulose on the very fast running modern paper machines with higher strengths at the same time.
<I> Example 1 </I> In a wood grinding shop with 3 press grinders, spruce billets 1 m in length are processed. The wood is not pre-treated; In the previous way of working, no chemicals are used in the grinding process.
With this old, hitherto common way of working, 60 tons atro (technical term for absolutely dry solid matter) wood pulp are produced in 24 hours with an energy requirement of 110 kWh per ton atro wood pulp.
If a solution of caustic soda and hydrogen peroxide with small additions of water glass is continuously added to the water cycle, so that 2% caustic soda and 2.5% hydrogen peroxide are added to the dry wood pulp weight, whereby the chemicals are added as an aqueous dilute solution from a water pump, so that you get a complete mixing with the circulating water of the grinding mill very quickly,
in this way the entire grinding shop is alkalized without the wood and the circulating water becoming brown. The production of dry wood pulp increases from 60 to 88.8 tons, the tearing length of the material produced in this way from 2100 m to 3210 m, i.e. by 50%. The dehydration time of the wood pulp produced in this way is 5011 "less.
The freeness of the substance produced in this way is un changed compared to the previous acidic method, 68 S. R. The whiteness of the substance produced in this way is 62.5, measured with a reflection photometer, e.g. B. with the Elrepho device from Zeiss, has remained unchanged.
<I> Example 2 </I> In a wood grinding shop where 2 Voith continuous grinders can normally produce 40 tons of dry wood grinding in 24 hours, the addition of 2% sodium peroxide and 0.5% caustic soda,
based on the dry weight of the fabric, production increased to 58.5 tons. The chemicals are continuously added to the circulating water in dissolved form by means of a metering device. The 1 m long wooden billets are soaked for several hours in a container that is also filled with alkaline and peroxide-containing backwater before being placed in the grinding shop.
In addition, the inlaid wood is continuously sprinkled with the same water on the sanders. In this case too, the strength is increased by 56%,
and the specific power requirement reduced by 23%. After sorting and thickening, the section at the exit of the thickening vat is made by adding 10% <RTI
ID = "0002.0135"> sulfuric acid neutralized and used in the known way for paper manufacture. It has been shown that the machine speeds can be increased by 20 to 25% with papers of the same production compared to the previous way of working with normal wood pulp. The tear length of the papers made with this wood pulp is
on average 20% higher, although more than 10% less pulp is used. <I> Example 3 </I> To produce newsprint, the peeled sanding wood is placed in concrete basins before the sanding process and soaked there for about 10 hours in water containing alkali in the form of sodium hydroxide solution and hydrogen peroxide.
The water used there is wastewater from the grinding shop, which was pumped there when the grinding shop came to a standstill. During operation, the water flowing out with the wood is continuously kept at the same level by sewage from the grinding cycle.
In the grinding shop, precisely dosed amounts of caustic soda and hydrogen peroxide are constantly added to the circulating water, so that an expenditure of 1.5% caustic soda and 2% hydrogen peroxide based on the dry wood pulp weight is achieved.
To eliminate catalytic decomposition by metal ions, 10/0 waterglass, based on the dry weight of wood pulp, is added to the circuit. The wood is grinded in the usual way, the sharpening of the grindstone is necessary to a lesser extent than in the previous acidic method. The material is sorted in an alkaline medium and the coarse material is also refined. The thickening of the fabric is also carried out with a strongly alkaline reaction, and only after leaving the thickener vat is the fabric brought to the neutral point by adding dilute sulfuric acid.
The wood pulp produced in this way is mixed with kaolin, paint, resin glue and alum in the pulper and then pumped into the paper machine chest.
On the paper machine, the higher drainage capacity of this material makes it possible and even necessary to drive faster than usual. A higher speed is necessary because otherwise the much faster dewatering on the paper machine results in filler losses. For this reason, the speed of the paper machine is increased from 340 to 395 m / min. elevated. The paper produced with this sanding can be run over the machine without any tears and has a dry strength that is 201 / o higher than that of paper made earlier, in which 15% pulp and ordinary wood pulp were used.