Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung faserhaltiger Stoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur konti nuierlichen Behandlung faserhaltiger Stoffe, insbe sondere zellulosehaltiger, z. B. aus Holz, Einjahres- pfanzen. Derartige Stoffe dienen in der Papierindu strie und in der chemischen Industrie als Ausgangs produkte für die Herstellung der verschiedensten Fertigerzeugnisse, z. B. Papier, Kunststeide, Zell wolle.
Die beispielsweise zur Herstellung von Feinpa pier und Kunstseide bestimmten Zellstoffe, aber auch andere faserhaltige Stoffe, müssen nicht nur mecha nisch (Hacken, Schnitzeln, Schleifen) und/oder che misch (Imprägnieren, Kochen) aufbereitet, defi- briert und raffiniert, sondern auch gebleicht werden. Nach den heute üblichen Verfahren versetzt man den aufbereiteten, defibrierten und raffinierten Stoff in einem besonderen Arbeitsgang, z.
B. in einem Holländer oder in einem Rührwerksbehälter, mit Bleichlauge und lässt ihn dann längere Zeit stehen; diese sogenannte Standbleiche dauert unter be sonders günstigen Umständen eine halbe Stunde, normalerweise jedoch - je nach. Stoff - eine bis meh rere Stunden.
Mitunter wird die Bleichung der Aufschliessung vorgeschaltet, insbesondere in der Papierindustrie; in diesen Fällen wird der Zellstoff, wenn er aus dem Kocher kommt, gebleicht und dann erst defibriert, raffiniert und für die Papiermaschine fertiggemacht.
Die bisher üblichen Methoden erfordern also mehrere Arbeitsgänge und ausserdem einen entspre chend hohen Kraft- und Arbeitsaufwand (Energie- und Personalaufwand). Ausserdem wird durch die wie derholten, getrennten Behandlungen der Stoff infolge der stets erneuten mechanischen Bearbeitung häufig geschädigt. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Prozess so durchgeführt wird, dass der Stoff mit Wasser oder einer wässrigen Lösung von Alkalien, z. B. Soda, Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat oder anderen, teilweise auch sauren Reagenzien, z.
B. Sul- fiten, der mechanischen Bearbeitung ausgesetzt wird.
Bei Anwendung neutraler oder saurer Reagen zien, von denen vielfach Reste in den anschliessend mechanisch aufzulösenden, d. h. zu defibrierenden und zu raffinierenden Stoff gelangen und darin blei ben, werden zur Durchführung der Bleichung zwecks Heraufsetzung des pH-Wertes (in üblicher Weise über pH = 8) Alkalien zugesetzt.
Zum Beispiel pflegt man bei Verwendung von Hypochloriten, Peroxyden usw. so viel Alkali beizusetzen, dass das Gemisch Zell- stoff/wässrige Phase einen pH-Wert von 9 bis 11, manchmal auch einen höheren, aufweist.
Der Zweck der Erfindung besteht in der Ver einfachung und Verbesserung der heute üblichen Ver- fahrensweise.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Arbeitsgänge und damit die Arbeitszeit zu verkür zen und den Energie- und Personalbedarf herabzu setzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der durch, mechanische und/oder che mische Aufbereitung vorbearbeitete Stoff mit Bleich lauge versetzt und das so erhaltene Gemisch zwecks simultaner Defibrierung bzw. Raffinierung und Glei chung einer kinematischen. Hochfrequenzbehandlung durch mechanisch erzeugte Schwingungen unterwor fen wird.
Derartige kinematische Hochfrequenzbehand- lungen sind beispielsweise in den schweizerischen Patentschriften Nrn. <B>355</B> 770, 355 771 und 372 537 beschrieben.
Bekanntlich verlieren bei der in der Aufbereitung von Zellstoffen üblichen Aufschliessung, insbesondere bei der Defibrierung und der Raffinierung, die Fa sern infolge der notwendigen mechanischen Angriffe durch Zerreissung, Zerschlagung, Scherung, Quet schung, Walzen usw.
(im Kollergang, in Konus- und Scheiben-Refinern sowie in deri mit Schleifsteinen oder ähnlichen Aufschliessmitteln arbeitenden Vor richtungen) einen grossen Teil ihrer physikalischen Gütewerte, was sich insbesondere in einer Kürzung der Faserlänge, in Zerstörung der morphologischen Struktur und im Abreissen evtl. gebildeter Fibrillen bemerkbar macht.
Es ist bereits bekannt, zur Verhinderung der vorerwähnten grossen Nachteile für die Fasern von Zellstoffen usw. die Stoffe nicht mehr durch me chanischen, scherenden, quetschenden und brutal zer reissenden Angriff zu defibrieren und zu raffinieren, sondern dieselben einer kinematischen Hochfrequenz behandlung durch mechanisch erzeugte Schwingun gen zu unterwerfen, wie dies beispielsweise in den schweizerischen Patentschriften Nrn. 355 770, 355 771 und 372 537 beschrieben ist.
Diese Verfah ren, die in der Faserstoffaufbereitung, besonders in der Zellstoffaufbereitung, schnell Eingang gefunden und zu erheblichen Qualitätsverbesserungen geführt haben, erfordern gegenüber den alten Methoden er heblich weniger Energie, weil die mechanische Arbeit nicht mehr weitgehend auf mit hohen Energiever lusten und schlechten Wirkungsgraden verbundener Reibung usw. beruht.
In langen Versuchen wurde nun gefunden, dass eine weitere, sehr erhebliche Energieeinsparung und gleichzeitig noch eine zusätzliche Verbesserung der Erhaltung der Gütewerte der Fasern, d. h. ihrer für die Blattbildung günstigsten Struktur, erreicht wer den kann, wenn die für die Bleichurig durchwegs al kalisch eingestellten Stoffe der Defibrierung und/oder der Raffinierung, vorzugsweise jedoch beiden Bear beitungen, nicht in Wasser bzw. in der Kochlauge (wie dies heute teilweise gehandhabt wird), sondern in der Bleichlauge als flüssiger Phase unterworfen werden.
Als weiteres überraschendes Ergebnis wurde eine erhebliche Lockerung der Faserverbände festgestellt, welche sehr wahrscheinlich auf den oxydativen An- griff der Bleichlauge auf den zur Förderung des Bleichvorganges alkalisch eingestellten Stoff zurück zuführen ist.
Nachfolgende Vergleichsbeispiele zeigen deutlich die grossen Vorzüge des erfindungsgemäss vorge schlagenen Verfahrens.
<I>Beispiel 1 A</I> Eine 3% ige Dispersion von Fichten Sulfit-Zell- stoff wurde nach einer klassischen Methode defibriert und raffiniert. Der Vorgang dauerte bis zu einer durchschnittlichen Raffinierung (Freeness = 320 CS) 35 Minuten. Der Energieaufwand (nur für Defibrie- rung und Raffinierung) betrug 24,2 kWh/100 kg. Der Stoff zeigte 4600 m Reisslänge.
Der Berstdruck be trug 3,8 kg/em2. Die mikroskopische Untersuchung des Stoffes zeigte<I>die</I> bei klassischen Refinern übliche starke Faserkürzung. Die Fibrillen waren mittellang, grossenteils abgeschlagen und teilweise zu Feinstoff verarbeitet.
<I>Beispiel 1 B</I> Der gleiche Stoff wurde durch kinematische Hoch frequenzbehandlung gemäss der schweizerischen Pa tentschrift Nr. 372 537 defibriert und raffiniert. Die notwendige Bearbeitungszeit (Freeness = 360 CS) betrug 4i/2 Sekunden. Der Energieaufwand (nur für Defibrierung und Raffinierung) betrug 11,2 kWh/ 100 kg.
Die Reisslänge des so behandelten Stof fes betrug 8700 m, der Berstdruck 6,0 kg/cm2. Die mikroskopische Untersuchung zeigte, dass der Stoff fast ganz aus langen, teilweise in ihrer morpho logischen Struktur völlig erhaltenden Fasern, viel fach mit ihren zwei Endspitzen, bestand. Die Fasern waren sehr gut fibrilliert.
<I>Beispiel 1 C</I> Der gleiche Stoff wurde einem dritten Versuch gemäss der vorliegenden Erfindung unterworfen. Zu erst wurde der pH-Wert auf 10 eingestellt. Dann er folgte die simultane Defibrierung, Raffinierung und Bleichurig des Stoffes.
Zu diesem Zweck wurde der selbe in der gleichen 3 % igen Konzentration, jedoch nicht in Wasser bzw. alkalischem Wasser, sondern zusammen mit der Bleichlauge der kinematischen Hochfrequenzbehandlung gemäss der schweizerischen Patentschrift Nr.
372 537 unterworfen, und zwar 21/9 Sekunden lang (Freeness = 385 CS). Der Ener gieaufwand (für Defibrierung, Raffinierung und Blei churig) betrug 9,1 kWh/100 kg atro. Die aus dem Stoff gefertigten Blätter wiesen eine Reisslänge von 9800m und einen Berstdruck von 7,5 kg/cm2 auf. Die mikroskopische Untersuchung zeigte durchwegs lange, sehr gut erhaltene und fibrillierte Fasern. Der Weissgrad war während der kurzen kinematischen Hochfrequenzbehandlung bereits um 10 Punkte auf 62 gestiegen.
Mit anderen Faserstoffen, z. B. Stroh, Bagasse usw., durchgeführte Versuche haben ebenso günstige, teilweise noch bessere Resultate ergeben.