CH651083A5

CH651083A5 - Process for reducing the resin content during the manufacture of cellulose paper pulps from lignocellulose materials

Info

Publication number: CH651083A5
Application number: CH6700/80A
Authority: CH
Inventors: Jonas Arne Ingvar Lindahl
Original assignee: Mo Och Domsjoe Ab
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1985-08-30
Also published as: AU524841B2; DE3034042C2; NO155498B; FR2465026B1; CA1157209A; NO155498C; FI802742A; FR2465026A1; JPH0114357B2; AU6219580A; FI68680B; AT374512B; ATA457680A; NO802658L; BR8005524A; JPS5643496A; FI68680C; DE3034042A1; SE7907557L; SE418628B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Reduktion des Harz-Gehaltes von Zellulose-Papier-breien während der Herstellung dieser Papierbreie aus Lignozellulose-Materialien. Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck Zellulose-Papierbreie bezieht sich vorzugsweise auf chemische Papierbreie, d.h. Papierbreie, welche hergestellt worden sind durch irgendein chemisches Aufschlussverfahren. Primär ist die hier vorliegende Erfindung anwendbar für die Herstellung von Sulfit-Papierbrei, aber auch die Herstellung von Kraft-Papierbreien aus Hartholz, wie etwa Birke, ist ein wichtiges Gebiet für die Anwendung der hier vorliegenden Erfindung.

Das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Zellulose-Papierbrei ist Lignozellulose, z.B. in der Form von Holz, und dieses enthält immer grössere oder kleinere Mengen an Harz. Es ist gewünscht, das Harz während des Papierbrei-Herstel-lungsverfahrens im grösstmöglichen Ausmass zu entfernen, damit der gänzlich behandelte Papierbrei einen geringen Harz-Gehalt erhält. Hohe Harzgehalte im fertigen Papierbrei können Probleme verursachen in der Verwendung des Papierbreies (z.B. bei der Papierherstellung) und können die Qualität des Endproduktes beeinträchtigen. Es ist ferner eine Tatsache, dass das Harz gerade das Verfahren der Papierbrei-Herstellung kompliziert.

Wenn Papierbreie hergestellt werden, entsprechend dem Sulfit-Verfahren, wird das Holz daher immer eine gewisse Zeit lang gelagert, bevor es in das Aufgussgefäss eingeführt wird und zu Zellulose-Papierbrei aufgeschlossen wird. Während der Lagerung, dem sogenannten Austrocknen, findet ein Wechsel im physikalischen Charakter des Harzes statt, welcher zu einer etwas verringerten Menge an Harz im Holz führt und auch Anlass zu Veränderungen des Harzes selbst gibt, so dass es leichter löslich wird, während des Papierbrei-Herstellungsverfahrens. Die Lagerung des Holzes kann auf verschiedenen Wegen ausgeführt werden. Z.B. kann das Holz zuerst in der Form von Klötzen im Wasser gelagert werden

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(Schwimmen und Treideln), wonach die Klötze in der Form von Bündeln an Land in Holzlagern gelagert werden. Nach einer Lagerzeit von etwa einem Jahr werden die Klötze in die Papierbrei-Mühle gegeben, um dort in Späne geschnitten zu werden, und für die weitere Behandlung zum Papierbrei.

Eine weitere Methode besteht darin, dass die Klötze schon in Späne geschnitten werden, wenn sie in der Papierbrei-Mühle ankommen, und danach werden die Späne in einem Stapel gelagert. Durch die Behandlung des Holzes auf diese Art kann die Lagerzeit um etwa 3 Monate verringert werden. Ungeachtet des Verfahrens der Lagerung ist die Behandlung stets mit Kosten verbunden und dazu kommt die Tatsache, dass ein gewisser Verlust an Holz gleichzeitig erhalten wird, wobei beachtliche Geldmengen verloren gehen.

Ungeachtet der Lagerung enthält das Holz immer noch beachtliche Mengen an Harz, wenn auch in einer leicht veränderten Form, verglichen mit dem Harz im frischen Holz. Der grössere Teil des zurückbleibenden Harz-Gehaltes wird entfernt in verschiedenen Stufen während des Papierbrei-Herstellungsverfahrens. Es ist schwierig, alles Harz aus dem Papierbrei zu entfernen und darüberhinaus ist dies teuer. Fertiger Papierbrei enthält daher beinahe ohne Ausnahme eine gewisse Menge an Harz. Während des reinen Aufschliessens des Holzes werden einige Teile des Harzes aufgelöst und während des Waschens und Siebens des Papierbreies entfernt.

Die schlussendliche Anpassung des Harzgehaltes des Papierbreies wird ausgeführt in der Bleich-Abteilung. Es ist primär in der alkalischen Stufe der Sequenz des Bleichens, worin das Harz entfernt wird. Es ist jedoch möglich und nicht ungewöhnlich, die schlussendliche Anpassung in einer Chlordioxid-Stufe auszuführen. In Sulfit-Mühlen ist es üblich, die Bleichungssequenz Chlor (C), Alkali (E), Hypochlorit (H) und Chlordioxid (D) zu verwenden, d.h. C-E-H-D. Durch Variieren der Menge an Alkali, normalerweise Natriumhydroxid, in der E-Stufe, können grössere und kleinere Mengen an Harz extrahiert werden. Dispersionsmittel sind oft hinzugefügt zusammen mit Natriumhydroxid in der E-Stufe, um das Harz in dispergierter Form (und nicht agglomeriert) zu halten, so dass es aus dem Papierbrei ausgewaschen werden kann im grösstmöglichen Ausmass in der Waschstufe, welche der E-Stufe folgt. Die schlussendliche Einstellung des Harzgehaltes wird gewöhnlich in der D-Stufe ausgeführt, d.h. durch Variieren der Menge an hinzugefügtem Chlordioxid. Das Harz wird vom Papierbrei in der Waschstufe, welche der D-Stufe folgt, abgetrennt. Wenn Harz-Probleme auftreten in der Mühle (z.B. Aufschäumen und Klumpenbildung), kann es notwendig sein, die Menge an Chlor in der C-Stufe zu verringern, und entsprechend die Menge an Chlordioxid zu erhöhen. Es ist dem Fachmann gut bekannt, was die Chlorierung des Harzes bedeutet, dass es schwieriger handzuhaben ist. Der grosse Nachteil bei der Verwendung von beachtlichen Mengen an Chlordioxid zur Behandlung von Harzproblemen ist der hohe Preis dieser Chemikalie.

Wenn der Papierbrei entsprechend dem Kraft-Verfahren hergestellt wird, so wird das Holz nicht zu einem merklichen Grad gelagert. Um die Harzprobleme bei der Herstellung von beispielsweise Birken-Kraft-Papierbrei zu meistern, ist es wichtig, dass die Klötze sorgfältig entrindet werden, weil die Rinde und vor allem die Cambium-Schicht zwischen der Rinde und dem Holz grosse Mengen an Harz enthält. Wie beim Sulfit-Auszug tritt auch während des Kraft-Auszuges ein Auflösen des Harzes auf. Um das Harz in dispergierter Form während des Aufschlusses (um eine Klumpenbildung zu verhindern) zu halten, wird in das Aufgussgefäss Tall-Öl hinzugegeben. Das während des Auszuges extrahierte Harz wird abgetrennt vom Papierbrei im folgenden Waschschritt und gelangt so zusammen mit der schwarzen Brühe zum Eindampfen und dann zur Verbrennung im Soda-Wiederaufbereitungskessel.

Während der Herstellung des Kraft-Papierbreies ist es nicht möglich, den Harzgehalt einzustellen durch die Hinzufügung von variierenden Mengen an Alkali in einer Alkali-Stufe in der Bleich-Sequenz. Vielmehr ist man gänzlich beschränkt auf die teure Bleich-Chemikalie Chlordioxid für die schlussendliche Einstellung des Harzgehaltes.

Bei der Herstellung von Birken-Kraft-Papierbrei ist man so gehalten, teure Investitionen in Hoch-Qualitäts-Entrin-dungs-Ausrüstungen zu machen und/oder grosse Mengen an der teuren Chemikalie Chlordioxid in die Bleich-Abteilung zu geben, um die Harz-Probleme zu überwinden. Sogar wenn diese teuren Schritte unternommen werden, ist es schwierig, niedrige Harzgehalte in den fertigen Papierbreien zu erreichen, welche gewünscht sind. Papierbreie mit niedrigem Harzgehalt sind, wie dies gut bekannt ist, auf dem Markt sehr stark begehrt.

Zusätzlich zu dem, was weiter oben ausgeführt worden ist, ist es möglich, den Harzgehalt des Zellulose-Papierbreies in einem gewissen Ausmass zu senken durch Hinzufügen von verschiedenen oberflächenaktiven Mitteln, sogenannte Benetzungsmittel, während verschiedenen Momenten des Herstellungsverfahrens.

Die weiter oben beschriebenen Verfahren sind jene, welche in der Praxis am geläufigsten sind, um die Harz-Probleme während der Herstellung von Zellulose-Papierbreien zu überwinden.

In der Literatur sind noch weitere Verfahren bekannt. In der Beschreibung des schwedischen Patentes Nr. 150 651 wird beispielsweise ausgeführt, dass bei gewissen Typen von Papierbreien, welche speziell schwierig zu entharzen sind, es angezeigt sein kann, die Papierbreie mechanisch in bekannter Art und Weise in Verbindung mit der alkalischen Behandlung zu behandeln. Es ist jedoch nicht klar ausgeführt, was unter mechanischer Behandlung verstanden wird und eine detaillierte Beschreibung, welche das genaue Vorgehen angibt, fehlt. Stattdessen wird vorgeschlagen, die alkalische Behandlung in Gegenwart eines nicht ionischen Benetzungsmittels auszuführen, um den Harzgehalt des Papierbreies zu reduzieren.

In der Beschreibung des finnischen Patentes Nr. 28 621 ist ein Verfahren beschrieben für die Verwendung von nicht entrindetem Hartholz und Sägemehl-Abfällen für die Herstellung von Zellulose-Papierbrei. Das Verfahren besteht aus einem kombinierten mechanisch-chemischen Prozess für die Behandlung des Zellulose-Papierbreies nach dem Auf-schluss, dem Waschen und dem Sieben. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der ungebleichte Papierbrei mechanisch behandelt wird bei Temperaturen zwischen 10 und 60°C in alkalischer Suspension in bekannter Mahl- oder Mühleapparatur, wonach der Papierbrei behandelt wird mit alkalischen und oxydierenden Chemikalien bei Temperaturen zwischen 10 und 80°C und anschliessend wieder mechanisch behandelt wird in der Art, wie sie vorgängig beschrieben worden ist.

In Übereinstimmung mit dem Beispiel aus der Beschreibung des finnischen Patentes wird der Papierbrei einem Mahlen in einem «Hydrafiner» oder einer ähnlichen Mahl-Apparatur ausgesetzt bei einem pH-Wert von etwa 8. D.h., dass das mechanische Mahl- oder Mühle-Verfahren ausgeführt wird bei einer niedrigen Papierbrei-Konsistenz (6% nicht überschreitend), weil der «Hydrafiner» und ähnliche Mahl-Ausrüstungen nur arbeiten können bei niedrigen Papierbrei-Konzentrationen.

Es hat sich überdies gezeigt, dass eine solche Behandlung des Papierbreies nicht erfolgreich die Entharzungsprobleme s

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löst, d.h. den Harzgehalt des Papierbreies ausgesprochen erniedrigt. Einer der Gründe dafür scheint darin zu bestehen, dass die mechanische Behandlung, z.B. das Mahlen, ausgeführt wird bei einer relativ niedrigen Papierbrei-Konzentration. Die niedrige Papierbrei-Konzentration ist auch mit dem Nachteil gekoppelt, dass das Verfahren viel Energie benötigt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Mahlen oder Mühlen ein Zerschneiden der Fasern verursacht, was in vielen Fällen unerwünscht ist.

Dass der Zellulose-Papierbrei auch einer mechanischen Behandlung nach den Aufschluss-, Wasch- und, falls gewünscht, Bleich-Stufen ausgesetzt werden kann, ist auch aus der Beschreibung des schwedischen Patentes Nr. 341 323 bekannt. Der charakterisierende Teil des Verfahrens besteht darin, dass der Papierbrei vor der Bleichbehandlung einer Knet- und Scher-Wirkung mit nachfolgender Zunahme der Temperatur bei einer Konzentration von 10 bis 50%, vorzugsweise von 25 bis 35%, ausgesetzt ist, wobei eine gewünschte Veränderung der Struktur der Fasern erhalten wird mit der möglichen Zunahme der Wasserabfluss-Widerstandsfähigkeit, welche auf höchstens 4°SR steigen kann, und dass der so behandelte Papierbrei, welcher einer Bleichung oder fortgeführten Bleichung ausgesetzt wird, unmittelbar verdünnt wird auf eine Konzentration von höchstens 6%, wonach der Papierbrei gebleicht und getrocknet wird zu einem bevorzugten Trockengehalt von 90 bis 95%. Das Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Papier-technischen Eigenschaften des Papierbreies zu verbessern. Nirgends in der Beschreibung ist festgehalten, dass dieses Verfahren eine Lösung geben kann für die Harzprobleme bei der Herstellung von Zellulose-Papierbreien. Dass dies auch in der Praxis zutrifft, haben Tests gezeigt, welche durch uns ausgeführt worden sind und in weiteren Details in der folgenden Beschreibung weiter diskutiert werden.

Um ein Endprodukt von hoher Qualität bei der Herstellung von Zellulose-Papierbrei zu erhalten, muss man bemüht sein, das vorhandene Harz im ursprünglichen Lignozellulose-Material (wie etwa Holz) im grösstmöglichen Ausmass zu entfernen. Die bis jetzt zur Verfügung stehenden Verfahren für die Harzentfernung sind alle sehr teuer und in einigen Fällen sogar unbefriedigend, d.h., dass man den Harzgehalt nicht auf das gewünschte tiefe Niveau verringern kann.

Die hier vorliegende Erfindung löst diese Probleme und bezieht sich auf ein Verfahren für die Reduktion des Harzgehaltes bei der Herstellung von gebleichten oder ungebleichten Zellulose-Papierbreien aus Lignozellulose-Materialien,

wobei in diesem Prozess das Lignozellulose-Material von den Fasern abgetrennt, gewaschen, gesiebt (falls gewünscht) und einem vom Lignin befreienden Bleichen (falls gewünscht) ausgesetzt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lignozellulose-Material nach besagter Behandlung in der Form von Zellulose-Papierbrei einer Behandlung in einer oder mehreren Aufkonzentrierungs-Vorrichtungen ausgesetzt wird, um die Papierbrei-Konzentration auf einen Wert von 15 bis 35%, vorzugsweise von 19 bis 29% zu bringen, Mischen des Zellulose-Papierbreies mit Alkali in einem solchen Ausmass, dass die Menge Alkali, gezählt als NaQH, 2 bis 17 g pro kg Wasser beträgt, welches den Papierbrei begleitet, wonach dieser einer milden mechanischen Behandlung ausgesetzt wird in einer Vorrichtung für die Behandlung bei hoher Konsistenz, wobei diese Vorrichtung versehen ist mit Schnecken, welche in Beziehung untereinander rotieren, mit einem Einlass an Energie von 8 bis 100 kWh pro Tonne Papierbrei, vorzugsweise von 10 bis 75 kWh pro Tonne Papierbrei, und der Zellulose-Papierbrei wird nach der milden mechanischen Behandlung und bei im wesentlichen unveränderten Papierbrei-Konsistenz zur

Reaktion gebracht mit dem hinzugefügten Alkali, während einer Zeitspanne von 0,1 bis 5 Stunden in einem andern Behälter.

Die Schritte entsprechend der hier vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise ausgeführt mit dem ungebleichten Zellulose-Papierbrei, d.h. nachdem das Lignozellulose-Material aufgeschlossen worden war und der Zellulose-Papierbrei in einem Aufgussgefäss mit Aufschluss-Chemikalien befreit worden ist von der aufgebrauchten Aufschluss-Flüssigkeit in der Wasch-Abteilung. Wenn der Papierbrei die Wasch-Abtei-lung verlassen hat, hat er gewöhnlich eine Konzentration von 4 bis 6%. Gewöhnlich wird der Papierbrei auch noch gesiebt, bevor er den Schritten gemäss der hier vorliegenden Erfindung ausgesetzt wird. Vor dem Sieben wird der Papierbrei zweckmässig verdünnt, so dass er eine Konzentration hat von 0,5 bis 3% während des Siebens. In einigen speziellen Fällen kann es angezeigt sein, den Papierbrei einem milden, vom Lignin befreienden Bleichen mit einigen Bleichungsmitteln auszusetzen, z.B. Chlor und/oder Chlordioxid, bevor der Papierbrei den Schritten gemäss der hier vorliegenden Erfindung unterworfen wird.

Entsprechend der hier vorliegenden Erfindung wird der Ausgangs-Papierbrei entwässert in einer oder mehreren Stufen, so dass eine Konzentration von 15 bis 35%, vorzugsweise von 19 bis 29%, erhalten wird. Gewöhnlich wird die Aufkonzentrierung des Papierbreies in einem Schritt ausgeführt und geeignete Entwässerungs-Vorrichtungen sind Trommelwaschmaschinen, Bandwaschmaschinen, Rollpressen und Schneckenpressen. Ob die Aufkonzentrierung des Papierbreies in einer oder mehreren (z.B. zwei) Stufen ausgeführt wird, hängt in einem gewissen Ausmass davon ab, ob das erfindungsgemässe Verfahren in einer bereits existierenden Mühle ausgeführt wird oder ob das Verfahren in einer neuen oder wiederaufgebauten Mühle angepasst wird. In bereits existierenden Mühlen sind gewöhnlich bereits Trommelwaschmaschinen oder Eindickmaschinen installiert nach der Siebabteilung, welche die Papierbrei-Konzentration von einem Bereich von 0,5 bis 3%, welcher in der Siebabteilung üblich ist, auf einen Bereich von 10 bis 13% anheben. Es ist jedoch nicht nötig, dass die Trommelwaschmaschine eine solche Entwässerungskapazität hat, es genügt auch eine ganz einfache Trommelwaschmaschine, welche die Konzentration des Papierbreies auf 4% oder mehr anheben kann. Nach dem Passieren durch die Trommelwaschmaschine oder durch eine Eindickmaschine wird der Papierbrei in eine Vorrichtung geführt, in der die schlussendliche Entwässerung auf eine Papierbrei-Konzentration von 15 bis 35% stattfindet. Eine bevorzugte Vorrichtung ist eine Schneckenpresse. Um die Entwässerung des Papierbreies zu vereinfachen, kann der pH-Wert des einkommenden Papierbreies auf 7 bis 9 eingestellt werden durch Hinzufügen von Alkali.

Nach dem Entwässerungs-Schritt wird Alkali zum Papierbrei hinzugefügt, und zwar in einer solchen Menge, dass dessen pH-Wert 11 übersteigt. Um diesen pH-Wert zu erreichen, muss die Hinzufügung von Alkali auf einen Wert steigen von 0,5 bis 5%, berechnet bezüglich absolut trok-kenem Papierbrei. Natriumhydroxid ist das bevorzugte Alkali. Es ist jedoch auch möglich, andere alkalische Verbindungen hinzuzufügen, wie etwa Kaliumhydroxid, oxidie-rende weisse Brühe, grüne Brühe und Natriumcarbonat im Gemisch mit Natriumhydroxid. Entsprechend der hier vorliegenden Erfindung beträgt die Menge an Alkali, berechnet als NaOH, 2-17 g pro kg Wasser, welches den Papierbrei begleitet.

Anschliessend an diesen Schritt wird der Papierbrei einer milden mechanischen Behandlung ausgesetzt in einer Vorrichtung, welche geeignet ist für hohe Konsistenz-Behandlung, und diese Vorrichtung ist mit Schnecken versehen,

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welche in Beziehung zueinander unter solchen Bedingungen rotieren, dass die Einlassenergie von 8 bis 100 kWh pro Tonne Papierbrei, und vorzugsweise von 10 bis 75 kWh pro Tonne Papierbrei ausmacht. Eine geeignete Apparatur für eine derartige Behandlung ist ein Schnecken-Defibrator (Schnecken-Stoffmühle) und ganz speziell bevorzugt ist der Schnecken-Defibrator, welcher von MoDoMekan AB unter dem Handelsnamen Frotapulper® verkauft wird. Dieser Schnecken-Defibrator besteht hauptsächlich aus zwei rotierenden Schnecken, welche zueinander parallel angeordnet sind, und zwar in einem Gehäuse, welches mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung versehen ist. Die Schnecken greifen ineinander ein mit dem Zweck, dass das eingeführte Material geknetet wird und die Schnecken-Plattenbänder versehen sind mit Eindrücken auf der Kreislinie von mindestens einigen Plattenbändern auf den Schnecken, damit Zähne zwischen den Eindrücken gebildet werden. Ein solcher Schnecken-Defibrator ist in der Beschreibung des US-Patentes Nr. 3 064 908 beschrieben. Der Papierbrei, vermischt mit Chemikalien, wird Scher- und Knetkräften im Schnecken-Defibrator ausgesetzt in Form von stossweisen Druckbelastungen. Als ein Resultat dieser Behandlung wird eine sehr effektive Imprägnierung des Papierbreies mit den hinzugefügten Chemikalien erhalten. Für die Papierbrei-Fasern ist die Behandlung milde, weil die Fasern nicht gekürzt werden, was jedoch der Fall ist beim Mahlen oder Mühlen oder bei jeder anderen Art von negativer Beeinflussung. Die Behandlung im Schnecken-Defibrator wird gewöhnlich ausgeführt bei Atmosphärendruck, doch die Behandlung kann auch bei Überdruck bis zu 500 kPa stattfinden. Während der mechanischen Behandlung steigt die Temperatur des Papierbreies an, weil mindestens 60% der hineingesteckten Energie in Wärme umgewandelt wird. Je höher die hineingesteckte Energie ist, um so höher ist der Temperaturanstieg während des Verarbeitungsprozesses.

Nach der milden mechanischen Behandlung wird der Papierbrei mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, wie etwa einer Pumpe, einem Schnecken-Zubringerband oder einem Riemenförderungsapparat in einem Turm oder einen ähnlichen Behälter übergeführt für eine fortgesetzte Reaktion mit den hinzugefügten Chemikalien (hauptsächlich Alkali) bei der gewünschten Temperatur. Die Aufenthaltszeit des Papierbreies in diesem Schritt variiert zwischen 6 Minuten und 5 Stunden.

Danach wird der Papierbrei gewöhnlich gewaschen in bekannten Waschapparaturen, so dass das aus dem Papierbrei extrahierte Harz aus dem Papierbrei entfernt wird. Anschliessend daran ist es nicht notwendig, den Papierbrei einer weiteren Behandlung auszusetzen, doch kann er direkt der Trocknung oder der abschliessenden Behandlung zugeführt werden. Am üblichsten ist es jedoch, dass der Papierbrei nach der erfindungsgemässen Behandlung in eine Bleichabteilung für ein weiteres Bleichen zugeführt wird.

Soweit die Wirtschaftlichkeit der Wärme in diesem Verfahren betrachtet wird, so kann eine gute Wirtschaftlichkeit erhalten werden durch Isolierung der mechanischen Arbeitseinheit, der Transportausrüstung zum Turm und dem Turm selbst. Diese Wärme kann in einer folgenden Bleichstufe verwendet werden, was bedeutet, dass der Energiebedarf für die Aufwärmung des Papierbreies auf eine geeignete Temperatur zum Bleichen reduziert wird. Im Falle, dass der Energieaufwand in der mechanischen Arbeitsstufe hoch ist oder wenn die mechanische Behandlung bei Überdruck ausgeführt wird, ist es möglich, den Papierbrei aus diesem Schritt mittels einer Zykloneinheit für die Abtrennung von Dampf aus dem Papierbrei zu entladen. Falls die mechanische Arbeit bei Überdruck ausgeführt wird, besteht auch die Möglichkeit, die weitere Behandlung bei Überdruck auszuführen, d.h., den

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Papierbrei in den Aufbewahrungsturm zu transportieren und ihn unter Überdruck zu halten.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der hier vorliegenden Erfindung verwendet man eine kurze Aufenthaltszeit zwischen der Entwässerungsstufe und der milden mechanischen Behandlung. Die kurze Aufenthaltszeit wird üblicherweise erreicht durch Transportieren des Papierbreies mittels einem Schnecken-Zubringerband. Die Aufenthaltszeit sollte innerhalb einer Zeitspanne von 2 bis 10 Sekunden liegen. Nebst der Verwendung eines Schnecken-Zubringer-bandes ist es auch möglich, den Papierbrei durch einen sogenannten «Mixer» für Chemikalien passieren zu lassen, wobei dieser Mixer eine Apparatur ist für die Einbringung von Chemikalien in den Papierbrei. Was das Hinzufügen von Alkali betrifft, ist es von Vorteil, dass mindestens ein Teil des Alkali zum Papierbrei hinzugefügt wird während der kurzen Aufenthaltszeit, z.B. eben im Schnecken-Zubringerband. Nebst dem Hinzufügen im Schnecken-Zubringerband wird das Alkali hinzugefügt, nachdem der Papierbrei entwässert worden ist, d.h. wenn der Papierbrei die Schneckenpresse verlässt. Es ist jedoch durchaus auch möglich, die gesamte Menge an Alkali auf einmal hinzuzufügen, d.h. entweder dann, wenn der Papierbrei die Schneckenpresse verlässt oder im Schnecken-Zubringerband. In einigen Fällen ist es von Vorteil, nebst dem Alkali noch andere Chemikalien zum Papierbrei zu geben, wie etwa oberflächenaktive Mittel (sogenannte Benetzungsmittel) und komplexbildende Substanzen. Das Hinzufügen dieser Chemikalien wird im allgemeinen in einer ähnlichen Art und Weise ausgeführt wie das Hinzubringen von Alkali. Bei der Behandlung von gewissen Papierbreien ist es notwendig, die Reaktionstemperatur sowohl bei der milden mechanischen Behandlung des Papierbreies als auch die Temperatur bei der nachfolgenden Reaktion mit Alkali im Aufbewahrungsturm anzuheben, und zwar auf eine höhere Temperatur als die Temperaturerhöhung ausmacht, welche verursacht wird durch die Knet- und Scher-Arbeit, um die beabsichtigte Harzentfernung zu erreichen. In solchen Fällen wird Dampf in den Papierbrei eingeleitet und die Einleitung von Dampf sollte während der kurzen Aufenthaltszeit bewerkstelligt werden. Durch das Hinzufügen von Chemikalien und Dampf wird die Konzentration des Papierbreies erniedrigt. Die Konzentration des Papierbreies sollte jedoch nicht geringer sein als 15%, wenn der Papierbrei der milden mechanischen Behandlung ausgesetzt wird.

Wird der Zellulose-Papierbrei einer Behandlung gemäss der hier vorliegenden Erfindung unterworfen und werden die Menge an hinzugefügtem Alkali, die Temperatur und der Einlass an Energie reguliert, so ist es möglich, den Harzgehalt im fertigen Papierbrei auf das gewünschte Niveau einzustellen. Eine Zunahme der Menge an hinzugefügtem Alkali, eine erhöhte Temperatur und ein vermehrter Einlass an Energie führen sowohl per se als auch speziell in Kombination zu einem erhöhten Herauslösen an Harz aus dem Papierbrei, was bedeutet, dass der Harzgehalt im Papierbrei entsprechend reduziert wird.

Die hier vorliegende Erfindung kann in verschiedener Art und Weise verwendet werden. In einer Sulfit-Mühle wurde gefunden, dass die hier vorliegende Erfindung es ermöglicht, die Lagerung an Holz auszulassen und frisches Holz direkt in die Mühle zu bringen. Als ein Resultat, auch wenn die Kosten für die benötigte Ausrüstung für das erfindungsgemässe Verfahren eingerechnet werden, werden die Kosten für die Herstellung des Sulfit-Papierbreies beachtlich reduziert. Sogar, wenn die Lagerung des Holzes in einer Sulfit-Mühle beibehalten wird, ist das erfindungsgemässe Verfahren von grossem Wert, weil dadurch ermöglicht worden ist, den Harzgehalt im schlussendlichen Papierbrei zu regulieren, und zwar auf eine ganz andere und verbesserte Art und Weise, als

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dies bis anhin möglich war. Z.B. ist der Bedarf an Chlor enthaltenden Bleichmitteln beachtlich reduziert worden, was sehr wünschenswert ist, in bezug auf die Umweltverschmutzung.

In einer Kraft-Mühle ist es nun dank der hier vorliegenden Erfindung z.B. möglich, einen Birken-Kraft-Papierbrei herzustellen mit einem gleichmässigen und niedrigen Harzgehalt, was vorgängig nicht immer möglich war. Ferner kann man bei der Herstellung von solchen Papierbreien die Ausrüstungen für die Entrindung von Birkenholz verringern, und zusätzlich kann das Hinzufügen von der teuren Chemikalie Chlordioxid vermindert werden, was auch vorteilhaft ist vom Standpunkt des Umweltschutzes aus betrachtet. Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens werden auch in den Beispielen gezeigt, welche in der Beschreibung weiter hinten folgen werden.

Fig. 1 zeigt eine geeignete Apparatur für eine bevorzugte Ausführungs weise des Verfahrens gemäss der hier vorliegenden Erfindung.

Eine Vielzahl von Prüfungen wurde durchgeführt mit dem erfindungsgemässen Verfahren. Wie diese bewerkstelligt wurden und die Resultate, welche erhalten wurden, wird in den nachfolgenden Beispielen gezeigt.

Beispiel 1

Ein gesiebter Fichten-Sulfit-Papierbrei, welcher für die Herstellung von Zellulose-Derivaten hergestellt worden war und die nachfolgend angegebenen Eigenschaften hatte, wurde in den Prüfungsverfahren verwendet:

Kappa Zahl

R 18,%

Viskosität,

dmVkg Extrakt Gehalt DCM, *'%

Grad der Mahlung, °SR *'DCM = Dichlormethan

(gemessen gemäss SCAN-C 1:59)

(gemessen gemäss SCAN-C 2:61)

(gemessen gemäss SCAN-C 15:62)

(gemessen gemäss SCAN-C 7:62)

(gemessen gemäss SCAN-C 19:65)

Für das Prüfverfahren entsprechend der hier vorliegenden Erfindung wurde die Apparatur verwendet, welche in Fig. 1 beschrieben ist.

Der gesiebte Papierbrei hatte eine Konzentration von 10% und eine Temperatur von 23°C und wurde durch die Leitung 1 zu einer Schneckenpresse 2 geleitet, in welcher er entwässert wurde auf eine Konzentration von 28%. Das Wasser, welches herausgepresst worden war, wurde durch die Leitung 3 abgeleitet. Bei der Auslassöffnung aus der Schneckenpresse 2 wurde Alkali in der Form von Natriumhydroxid (NaOH) hinzugefügt zum Papierbrei und zwar in einer Menge von 3%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, so dass der pH-Wert des Papierbreies auf 12,8 anstieg. Das Alkali, welches im Behälter 4 gelagert wurde, wurde durch die Leitungen 5 und 6 in die Schneckenpresse 2 transportiert. Von der Schneckenpresse wurde der Papierbrei durch die Leitung

7 auf das Schnecken-Zubringerband 8 transportiert. Durch die Leitung 9 wurde Dampf in den Papierbrei im Schnecken-Zubringerband 8 geleitet, und zwar in einer solchen Menge, dass die Temperatur des Papierbreies anstieg auf 85°C. Die 5 Dampfversorgung entsprach 260 kWh an Wärmeenergie pro Tonne Papierbrei. Der Papierbrei wurde mittels dem Schnecken-Zubringerband 8 in einen Schnecken-Defibrator 10 transportiert, welcher von der Art war, wie er von MoDoMekan AB unter dem Handelsnamen Fortapulper® io verkauft wird. In dieser Schnecken-Stoffmühle wurde der Papierbrei einer Knet- und Scherarbeit ausgesetzt, entsprechend einem elektrischen Energieaufwand von 23 kWh pro Tonne an Papierbrei. Als ein Resultat davon stieg die Temperatur des Papierbreies auf 90°C an. Danach Hess man den 15 Papierbrei mittels der Schwerkraft durch einen vertikalen Schaft fallen und eine Leitung 11 führte zum Turm 12. In diesem Turm wurde der Papierbrei gelagert, und zwar während einer Zeitspanne von 2 Stunden bei besagter Temperatur, d.h. also bei einer Temperatur von 90°C. Im Turm 12 20 wurde die Reaktion zwischen dem Natriumhydroxid und dem Papierbrei zur Vollendung gebracht. Nach 2 Stunden wurde eine Probe des Papierbreies entnommen, gewaschen, getrocknet und analysiert entsprechend den oben angegebenen Messmethoden.

25 Zum Vergleich wurde eine Prüfung durchgeführt mit dem Verfahren, welches in der Beschreibung des schwedischen Patentes Nr. 341 323 beschrieben ist. In dieser Prüfung wurden gewisse Teile von der Apparatur, welche in Fig. 1 gezeigt wird, verwendet. Der gesiebte Papierbrei hatte eine 30 Konzentration von 10% und eine Temperatur von 23°C und 7,5 wurde durch die Leitung zur Schneckenpresse 2 transportiert, in welcher der Papierbrei entwässert wurde auf eine Konzen-89,7 tration von 30%. Der Papierbrei wurde dann direkt in den

Schnecken-Defibrator 10 gebracht, in welchem er einer Knet-700 35 und Seher-Arbeit ausgesetzt wurde, entsprechend einem elektrischen Energieverbrauch von 100 kWh pro Tonne Papier-1,70. brei. Bei dieser Behandlung stieg die Temperatur des Papierbreies auf 73°C an. Der Papierbrei wurde anschliessend in 13,0 den Turm 12 gebracht, in welchem er mit Wasser aus dem 40 Verfahren verdünnt wurde auf eine Konzentration von 6%, und die Temperatur des Wassers betrug 58°C. Die Temperatur der Papierbrei-Suspension stieg anschliessend auf 61°C. Aus dem Turm wurde eine gewisse Menge an Papierbrei herausgenommen und in ein Glasgefäss gegeben und mit Dampf 45 auf eine Temperatur von 90°C erwärmt. Natriumhydroxid wurde anschliessend hinzugefügt, und zwar in einer Menge von 3% bezüglich dem Papierbrei. Die Papierbrei-Probe wurde in einem Wasserbad auf einer Temperatur von 90°C während 2 Stunden gehalten. Der Energieverbrauch für die so Erwärmung der Probe von einer Temperatur von 61 °C auf eine solche von 90°C mittels Dampf wurde berechnet als 560 kWh pro Tonne an Papierbrei. Nach den 2 Stunden wurde die Behandlung unterbrochen, und zwar indem die Papierbrei-Probe gewaschen wurde mit reinem Wasser. Nach 55 dem Trocknen der Papierbrei-Probe wurde diese analysiert in Übereinstimmung mit den Verfahren für die Messung,

welche weiter oben angegeben worden sind.

Die Resultate aus diesen beiden Prüfungen sind in der unten stehenden Tabelle angegeben.

Tabelle 1

Papierbrei-Charakteristiken

Entsprechend dem schwedischen Patent Nr. 341 323

Entsprechend der hier vorliegenden Erfindung

Kappa Zahl R18,%

Viskosität, dm3/kg

7,0 91,5 715

5,6 92,8 750

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Tabelle 1 (Fortsetzung)

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Papierbrei-Charakteristiken Entsprechend dem Entsprechend der hier schwedischen Patent vorliegenden Erfindung Nr. 341 323

Extrakt DCM,% 0,35 0,12

Grad der Mahlung, °SR 13,0 12,5 Zahl an Faserbündel pro 100 g

Probe 500 100 Totaler Energieverbrauch,

kWh pro Tonne an Papierbrei 660 283

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, sind alle Eigenschaften des Papierbreies verbessert worden, wenn dieser in Übereinstimmung mit der hier vorliegenden Erfindung behandelt worden ist, verglichen mit dem Papierbrei, welcher gemäss dem schwedischen Patent Nr. 341 323 behandelt worden ist.

Der sensationellste Unterschied besteht darin, dass der Harzgehalt 0,12% beträgt, verglichen mit 0,35%. Auch die Anzahl der Faserbündel ist überraschend niedrig im Papierbrei gemäss der hier vorliegenden Erfindung, verglichen mit dem andern Papierbrei. Es gibt kein allgemein anerkanntes Verfahren für die Analyse von dieser letztgenannten Papierbrei-Eigenschaft, doch die Zahl an Bündeln wurde gemessen in Übereinstimmung mit einem Verfahren, welches in einem Artikel in Svensk Papperstidning 71, 15. März 1968, Nr. 5, Seiten 189-194, beschrieben worden ist. Wenn ein Vergleich angestellt worden ist zwischen den Eigenschaften des ursprünglichen Papierbreies und den Eigenschaften des Papierbreies, welcher in Übereinstimmung mit den Prüfverfahren behandelt worden ist, so wird gefunden, dass die Behandlungen zu einer Reinigung des Papierbreies geführt haben. Die Kappa Zahl, d.h. der Lignin-Gehalt des Papierbreies, hat sich verringert, und der R 18-Wert hat sich erhöht.

Diese Raffinierung des Papierbreies ist markant stärker ausgeprägt im erfindungsgemässen Verfahren als im Verfahren des schwedischen Patentes Nr. 341 323. Die Tatsache, dass die Papierbrei-Viskosität erhöht worden ist nach der Behandlung, kann überraschend erscheinen, doch kann sie durch eine gewisse Menge an Hemizellulose (welche aufgebaut ist aus relativ kurzen Molekülketten) erklärt werden, welche durch das Alkali aufgelöst worden ist. Der Grad an Mahlung ist im wesentlichen unverändert, was zeigt, dass die Knet- und Seher-Arbeit nicht zu einem Verkürzen der Papierbrei-Fasern führt.

Die Tabelle 1 zeigt, dass ungeachtet der Tatsache, dass die Eigenschaften des Papierbreies entsprechend der hier vorliegenden Erfindung denen des Vergleichs-Papierbreies über-15 legen sind, auch weniger als die Hälfte der Energie benötigt wird, welche das Vergleichsverfahren benötigt.

Obwohl keine exakte Erklärung für den beobachteten Effekt momentan abgegeben werden kann, ist es möglich, dass einer der Gründe darin bestehen kann, dass das Alkali, 20 d.h. das Natriumhydroxid, welches in den Papierbrei hineingemischt wird in einer solchen Art und Weise, dass der Kontakt zwischen dem Alkali und jeder einzelnen Papierbrei-Faser ein Maximum darstellt. Entsprechend der hier vorliegenden Erfindung wird das Alkali mit dem Papierbrei ver-25 mischt, bevor dieser der Knet- und Seher-Behandlung ausgesetzt wird. Das Eindringungsvermögen des Alkali in den Papierbrei kann vereinfacht werden durch die Tatsache, dass Dampf eingeleitet wird in die Transportschnecke, wodurch sowohl das Wasser im Papierbrei als auch die Alkali-Lösung 30 aufgewärmt wird, wodurch die Viskosität von jeder Flüssigkeit reduziert wird. Ein wichtiger Grund für den intensivèn Kontakt zwischen Alkali und den Papierbrei-Fasern kann auch in der Knet- und Scher-Arbeit selbst bestehen, und das sind die stossweisen Druckbelastungen, welchen der Papier-35 brei ausgesetzt ist.

Beispiel 2

Die Prüfungen gemäss Beispiel 1 wurden wiederholt, aber 40 mit dem Unterschied, dass anstelle des Fichten-Sulfit-Papier-breies ein Birken-Kraft-Papierbrei verwendet wurde. Dieser Papierbrei hatte einen DCM-Extraktgehalt von 0,44% und eine Viskosität von 900 dm3/kg.

Der Papierbrei wurde in der Art und Weise behandelt, wie 45 in Beispiel 1 beschrieben, teilweise entsprechend der hier vorliegenden Erfindung und teilweise entsprechend der Beschreibung im schwedischen Patent Nr. 341 323. Die Resultate dieser Prüfungen sind in der unten stehenden Tabelle angegeben.

Tabelle 2

Papierbrei-Charakteristiken

Entsprechend dem

Entsprechend der hier

schwedischen Patent vorliegenden Erfindung

Nr. 341 323

Extraktgehalt, DCM, %

0,33

0,14

Viskosität, dm3/kg

915

910

Die Tabelle zeigt, dass das erfindungsgemässe Verfahren zu einem Papierbrei führt mit überraschend tiefem Harzgehalt. Der Harzgehalt des Vergleichs-Papierbreies ist nahezu 3mal grösser.

Beispiel 3

Die Prüfung entsprechend der hier vorliegenden Erfindung und in Beispiel 1 beschrieben, wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass zusätzlich zum Natriumhydroxid ein oberflächenaktives Mittel und komplexbildendes Mittel hin-65 zugefügt wurde zum Sulfit-Papierbrei. In dieser Prüfung wurden durch die Leitungen 5 und 6 0,05% Na3PÛ4 hinzugefügt, währenddem Natriumhydroxid in einer Menge von 3% und ein oberflächenaktives Mittel, gekauft bei Berol Kemi

651083 8

AB unter dem Handelsnamen Berocell 25, in einer Menge Die Ergebnisse aus der obigen Prüfung und aus der Prü-von 0,05% hinzugefügt wurden aus dem Behälter 14 durch die fung gemäss Beispiel 1 sind in der unten stehenden Tabelle

Leitung 15. angegeben.

Tabelle 3

Papierbrei-Charakteristiken Ohne Hinzufügung von Mit Hinzufügen von oberflächenaktivem Mittel und oberflächenaktivem Mittel und Komplexbildner Komplexbildner

Kappa Zahl 5,6 5,3

R18, % 92,8 92,7

Viskosität, dm3/kg 750 710

Extrakt, DCM, % 0,12 0,08

Diese Prüfung zeigt, dass entsprechend der hier vorliegenden Erfindung es möglich ist, den Harzgehalt im Papierbrei in einem gewissen Ausmass noch weiter zu verringern mit Hilfe vom Hinzufügen eines oberflächenaktiven Mittels und eines komplexbildenden Mittels.

Beispiel 4

Um zu zeigen, dass das erfindungsgemässe Verfahren erfolgreich direkt an einë Sauerstoff-Bleich-Stufe gekoppelt werden kann, wurde die nachfolgend beschriebene Prüfung ausgeführt.

Die Prüfung wurde gemacht mit gesiebtem Birken-Kraft-Papierbrei. Die Apparatur, welche in Fig. 1 gezeigt ist, wurde in gewissen Teilen verwendet. Eine Papierbrei-Suspension, welche eine Konzentration von 3% und eine Temperatur von 50°C hatte, wurde in der Schneckenpresse 2 eingedickt auf eine Konzentration von 29%. Bei der Auslassöffnung der Schneckenpresse, d.h. durch die Leitungen 5 und 6 wurden

0,2% Mg SO4 • 7H2O und 2% Natriumhydroxid zum Papierbrei hinzugefügt, so dass ein pH-Wert von 11,2 gemessen werden konnte. Dampf wurde in das Schnecken-Zubringer-2» band 8 eingeleitet, so dass die Temperatur auf 95°C ging. Der Papierbrei wurde einer Knet- und Scherbehandlung ausgesetzt, entsprechend einem Energieaufwand von 17 kWh pro Tonne Papierbrei im Schnecken-Defibrator 10. Dies erhöhte die Temperatur auf 97°C. Danach wurde die Apparatur, 2s welche in Fig. 1 gezeigt ist, nicht mehr gebraucht, aber der Papierbrei wurde stattdessen mit Hilfe eines Schnecken-Zubringerbandes in einen Turm transportiert, in welchem Sauerstoff mit einem Überdruck von 1,0 MPa vorhanden war. Der Papierbrei wurde weiter erwärmt mit Dampf auf 30 eine Temperatur von 115°C und der Papierbrei reagierte mit dem Alkali und dem Sauerstoffgas während 45 Minuten. Danach wurde er durch eine Schleuse aus dem Sauerstoffreaktor ausfliessen gelassen in eine Waschstufe und wurde getrocknet. Proben wurden für Analysen genommen, und die 35 nachfolgend angegebenen Resultate wurden erhalten.

Tabelle 4

Papierbrei-Charakteristiken

Ursprünglicher Papierbrei

Papierbrei erfindungsgemäss behandelt mit vorhandenem Sauerstoff in der letzten Stufe

Kappa Zahl Viskosität, dmVkg Extrakt DCM, % Helligkeit ISO, %

21,0 8,5

998 890

0,43 0,17

32 43,8

Die Helligkeit des Papierbreies wurde bestimmt, entsprechend SCAN-C 11:75. Wie ersichtlich ist, führt das erfindungsgemässe Verfahren, welches modifiziert ist mit vorhan- 50 denem Sauerstoffgas in der letzten Behandlungsstufe zu einer grossen Reduktion des Lignin-Gehaltes des Papierbreies mit gleichzeitigem Anstieg der Helligkeit. Ebenfalls wird der Harzgehalt des Papierbreies stark reduziert.

55

Beispiel 5

Ein gesiebter Grundholz (groundwood)-Papierbrei aus hauptsächlich Fichten wurde für die Behandlung entsprechend der Erfindung wie auch für die Behandlung entsprechend der Beschreibung des schwedischen Patentes 341 323 60 verwendet. Die Charakteristiken des Papierbreies sind in der Tabelle 6 angegeben.

Für die Prüfung entsprechend der Erfindung wurde die in Fig. 1 beschriebene Apparatur verwendet.

Der gesiebte Papierbrei hatte eine Konzentration von 12% 65 und eine Temperatur von 58°C und wurde durch die Leitung 1 zur Schneckenpresse 2 geleitet, in welcher er auf eine Konzentration von 28% entwässert wurde. Das Wasser, welches herausgepresst wurde, wurde durch die Leitung 3 abgeleitet. Bei der Auslassöffnung aus der Schneckenpresse 2 wurde Alkali in der Form von Natriumhydroxid NaOH zum Papierbrei hinzugegeben, und zwar in einer Menge von 2%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, so dass der pH-Wert des Papierbreies auf 11,3 anstieg. Die Hinzugabe entsprach einem Alkaligehalt von 7,7 g NaOH pro Liter an vorhandenem Wasser.

Das Alkali, welches in der Form einer wässrigen Lösung im Behälter 4 gelagert wurde, wurde durch die Leitungen 5 und 6 zur Schneckenpresse 2 transportiert. Von der Schnek-kenpresse 2 wurde der Papierbrei durch die Leitung 7 auf das Schnecken-Zubringerband 8 transportiert. Der Papierbrei wurde mittels dem Schnecken-Zubringerband 8 in einen Schnecken-Defibrator 10 transportiert, welcher von der Art war, wie er von MoDoMekan AB unter dem Handelsnamen FROTAPULPER® verkauft wird. In diesem Schnecken-Defibrator wurde der Papierbrei einer Knet- und Scherarbeit ausgesetzt, entsprechend einem Energieeinlass von 79 kWh pro Tonne an Papierbrei. Als ein Resultat davon stieg die Temperatur des Papierbreies auf 69°C. Danach Hess man den

Papierbrei mittels der Schwerkraft durch einen vertikalen Schaft fallen, und eine Leitung 11 führte zum Turm 12. In diesem Turm wurde der Papierbrei während einer Zeitspanne von 2 Stunden bei genannter Temperatur gelagert. Im Turm 12 wurde die Reaktion zwischen dem Natriumhydroxid und dem Papierbrei zur Vollendung gebracht. Nach 2 Stunden wurde eine Probe des Papierbreies entnommen, gewaschen, getrocknet und in Übereinstimmung mit den in Tabelle 6 angegebenen Messmethoden analysiert.

Zum Vergleich wurde eine Prüfung mit dem in der Beschreibung des schwedischen Patentes 341 323 beschriebenen Verfahrens durchgeführt. Bei dieser Prüfung wurden gewisse Teile der in Fig. 1 gezeigten Apparatur verwendet. Der gesiebte Papierbrei hatte eine Konzentration von 12% und eine Temperatur von 58°C und wurde durch die Leitung 1 zu einer Schneckenpresse 2 geleitet, in welcher der Papierbrei auf eine Konzentration von 30% entwässert wurde. Der Papierbrei wurde anschliessend direkt in den Schnecken-Defibrator 10 transportiert, in welchem er einer Knet- und Scherarbeit ausgesetzt wurde, entsprechend einem Energie9 651083

konsum von 100 kWh pro Tonne an Papierbrei. Bei dieser Behandlung wurde die Temperatur des Papierbreies auf 90°C angehoben. Der Papierbrei wurde anschliessend in den Turm 12 transferiert, in welchem er auf eine Konzentration von 6%

s mit Wasser aus dem Verfahren verdünnt wurde, wobei die Temperatur des Wassers 58°C betrug. Die Temperatur der Papierbrei-Suspension betrug dann 76°C. Aus dem Turm wurde eine bestimmte Menge des Papierbreies herausgenommen und in ein Glasgefäss gegeben. Anschliessend daran

10 wurde Natriumhydroxid in einer Menge von 3%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, hinzugegeben. Die Papierbreiprobe wurde in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 75°C während 2 Stunden gehalten. Nach diesen beiden Stunden wurde die Behandlung durch Waschen des is Papierbreies mit reinem Wasser unterbrochen. Nach dem Trocknen des Papierbreies wurde dieser in Übereinstimmung mit den in Tabelle 6 angegebenen Mess-Verfahren analysiert.

Die Resultate von beiden Prüfungen sind aus der untenstehenden Tabelle 6 ersichtlich.

20

Tabelle 6

Papierbrei-Charakteristiken

Messverfahren

Ursprünglicher Papierbrei

Entsprechend dem schwedischen Patent Nr. 341 323

Entsprechend der hier vorliegenden Erfindung

Freiheit, CSF, ml SCAN-M4:65 85 75 75

Extrakt DCM, % SCAN-C7:62 1.23 0.68 0.21

Gehalt an Spaltstücken 0.09 0.03 Sommerville, % 0.08

Spannungsindex, Nm/g SCAN-P16:76 30.1 30.5 32.8

Luftpermeabilität Bendtsen, nm/Pas SCAN-P26:68 403 220 188

Mit Bezug auf den Gehalt an Spaltstücken wurde eine Probe der Papierbreie durch ein Sieb vom Typ Sommerville gesiebt, und die Menge an Material, welche auf einer Siebplatte mit einer Schlitzgrösse von 0,15 mm zurückbehalten wurde, wurde gemessen.

Wie aus der Tabelle 6 ersichtlich ist, sind alle Charakteristiken besser für den Papierbrei, welcher entsprechend der hier vorliegenden Erfindung behandelt wurde, verglichen mit dem Papierbrei, welcher entsprechend der Beschreibung des schwedischen Patentes 341 323 behandelt wurde.

Der sensationellste Unterschied besteht darin, dass der Harzgehalt 0,68% beträgt, verglichen mit 0,21%. Ebenfalls ist der Gehalt an Spaltstücken im Papierbrei überraschenderweise viel kleiner im Papierbrei entsprechend der Erfindung, verglichen mit dem Vergleichspapierbrei.

Wenn man einen Vergleich zwischen den Charakteristiken des ursprünglichen Papierbreies und den Charakteristiken des Papierbreies, welche entsprechend der Erfindung behandelt wurde, durchführt, so findet man, dass die Behandlung eine Veredelung des Papierbreies ergibt. Der Spannungsindex von Papier, welches aus dem Papierbrei hergestellt wurde, ist um etwa 10% erhöht worden. Aus der Tabelle 6 ist ebenfalls ersichtlich, dass der Papierbrei entsprechend der Erfindung dem Vergleichspapierbrei überlegen ist, mit Bezug auf die Luftpermeabilität des Papiers, was einer Messung der Rauheit des Papiers entspricht.

40

45

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

651 083

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren für die Reduktion des Harzgehaltes während der Herstellung von gebleichten oder ungebleichten Zellulose-Papierbreien aus Lignozellulose-Materialien, in welchen das Lignozellulose-Material einer Separation der Fasern und einem Waschprozess ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass danach das Lignozellulose-Material in der Form von Zellulose-Papierbrei auf eine Papierbrei-Konzentration von 15 bis 35% gebracht wird in einer oder mehreren Entwässerungsvorrichtungen, Alkali zum Zellulose-Papierbrei hinzugefügt wird in einem solchen Ausmass, dass die Menge an Alkali, berechnet als NaOH, 2 bis 17 g pro kg Wasser ausmacht, welches den Papierbrei begleitet, wonach der Papierbrei einer milden mechanischen Bearbeitung ausgesetzt wird mit einem Energieaufwand von 8 bis 100 kWh pro Tonne Papierbrei, in einer Vorrichtung, welche für eine Hoch-Konsistenzbehandlung geeignet ist und mit Schnecken versehen ist, welche fähig sind, relativ zueinander zu rotieren, und nach der milden mechanischen Bearbeitung des Zellulose-Papierbreies bei einer im wesentlichen unveränderten Papierbrei-Konsistenz in einem separaten Behälter zur Reaktion gebracht wird mit dem Alkali während einer Zeitspanne von 0,1 bis 5 Stunden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine kurze Aufenthaltszeit eingeräumt wird zwischen der Entwässerungsstufe und der milden mechanischen Bearbeitung, wobei die Zugabe von Alkali ausgeführt wird nach und in Verbindung mit dem Entwässern des Papierbreies und/ oder mindestens in einem Moment während der kurzen Aufenthaltszeit.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Dampf hinzugefügt wird während der kurzen Aufenthaltszeit.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kurze Aufenthaltszeit nach der Entwässerungsstufe bewerkstelligt wird durch Transportieren des Zellulose-Papierbreies durch ein Schnecken-Zubringerband.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufenthaltszeit von 2 bis 10 Sekunden beträgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkali Natriumhydroxid ist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Alkali noch oberflächenaktive Mittel und komplexbildende Mittel hinzugefügt werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierbrei zusätzlich zur Reaktion mit Alkali in einem separaten Behälter mit Sauerstoffgas zur Reaktion gebracht wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignozellulose-Material in der Form von Zellulose-Papierbrei auf eine Papierbrei-Konzentration von 19 bis 29% gebracht wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierbrei einer milden mechanischen Bearbeitung ausgesetzt wird, mit einem Energieaufwand von 10 bis 75 kWh pro Tonne Papierbrei.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignozellulose-Material nebst einer Separation der Fasern und einem Waschprozess auch einem Sieben ausgesetzt wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignozellulose-Material nebst einer Separation der Fasern und einem Waschprozess auch einem von Lignin befreienden Bleichen ausgesetzt wird.
13. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den

Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Entwässerungsgerät (2), versehen mit einer Zufuhrleitung für Chemikalien (6), einen Schnecken-Defibrator (10) einen Behälter für den Papierbrei (12), Mittel für den Transport des Papierbreies vom Entwässerungsgerät (2) zum Schnecken-Defibrator (10) und Mittel (11) für den Transport des Papierbreies vom Schnecken-Defibrator (10) zum Container (12) enthält.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät für den Transport des Papierbreies vom Entwässerungsgerät (2) zum Schnecken-Defibrator (10) ein Schnecken-Zubringerband (8) ist, versehen mit Zufuhrleitungen (13,15) für Chemikalien und einer Zufuhrleitung (9) für Dampf.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Entwässerungsgerät (2) eine Schneckenpresse ist.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnecken-Defibrator (10) zwei rotierende Schnecken enthält, welche parallel zueinander angeordnet sind in einem Gehäuse, welches mit einer Einlassund einer Auslassöffnung versehen ist, und ineinander einkuppeln, um das Material einer mechanischen Bearbeitung auszusetzen, wobei besagte Schnecken versehen sind mit Plattenbändern, welche Eindrücke an ihren Kreislinien haben bei wenigstens einigen Umdrehungen der Schnecke, um Zähne zwischen den Eindrücken zu bilden.