DE1022088B

DE1022088B - Method for breaking down annual, vegetable fibers, in particular straw od.

Info

Publication number: DE1022088B
Application number: DEA17142A
Authority: DE
Inventors: Samuel Isaac Aronovsky; Elbert Clyde Lathrop
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-12-19
Filing date: 1952-12-19
Publication date: 1958-01-02

Description

Verfahren zum Aufschließen einjähriger, pflanzlicher Faserstoffe, insbesondere Stroh od. dgl. Es sind Verfahren zum Aufschließen einj ähriger pflanzlicher Faserstoffe, insbesondere Stroh, durch Kochen mit Alkalilauge u. dgl., durch nachfolgendes Zerfasern in Stabmühlen, Drehkreuzmühlen u. dgl. und durch Abtrennen der Knoten von den Fasern bekannt. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die in den durch Kochen aufgeschlossenen pflanzlichen Faserstoffen vorhandenen Knoten und harten Bestandteile mit zerkleinert werden, wodurch der Zellstoffbrei verunreinigt wird, so daß er nicht mehr für die Herstellung feiner Papiere brauchbar ist.Process for the digestion of annual, vegetable fibers, in particular straw or the like. There are methods for opening up annual vegetable Fibers, especially straw, by boiling with alkali and the like, by the following Defibrate in rod mills, turnstile mills and the like and by severing the knots known from the fibers. These methods have the disadvantage that the by Cooking digested vegetable fibers present knots and hard Constituents are also crushed, which contaminates the pulp pulp, so that it can no longer be used for the production of fine papers.

Dieser Nachteil wird beim Aufschließen von Getreidestroh, wie Weizen-, Roggen-, Hafer-, Flachs-, Reisstroh, von gewissen Graspflanzen, von Schilf od. dgl. gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß man das mechanische Zerfasern der pflanzlichen Faserstoffe nach dem Kochen in geeigneten Aufschließflüssigkeiten unter Wasser mittels einer mit Schlagflügeln besetzten rotierenden Scheibe ausführt, durch die während des raschen Umlaufs kurze, kräftige, aber nicht schneidend oder zerkleinernd wirkende Stöße auf den Faserbrei ausgeübt werden. Der dadurch erhaltene Zellstoffbrei ist bei guter Ausbeute reiner und klarer, und das daraus erzeugte Papier weist sehr gute Eigenschaften auf.This disadvantage is increased when breaking up cereal straw, such as wheat, Rye, oat, flax, rice straw, from certain grass plants, from reeds or the like. avoided according to the invention by the mechanical defibration of the vegetable Fibers after boiling in suitable digesting liquids under water by means of a rotating disk occupied with flapping wings, through which during the rapid circulation short, strong, but not cutting or crushing effect Impacts are exerted on the pulp. The pulp thus obtained is with a good yield, purer and clearer, and the paper produced from it shows a lot good properties.

Die Erfindung ist mit jedem Auslaugeverfahren vereinbart, bei dem die Knoten und harten Stoffe während des Aufschließens erhalten bleiben. Es kann beispielsweise in Verbindung mit dem Neutralsulfitverfahren, dem Natronverfahren, dem Sulfatverfahren od. dgl. benutzt werden. Das neue Verfahren ist für alle Arten von Stroh, wie Weizen-, Hafer-, Reis-, Gersten- od. dgl. Stroh, das Knoten, harte Stoffe oder beides enthält, geeignet. Es ist auch für viele Graspflanzen, insbesondere Schilf, brauchbar. Das Verfahren ist deshalb vorteilhaft, weil es das gekochte Stroh in Einzelfasern zerlegt, aber die Knoten, die harten Stoffe, die Getreidekörner u. dgl. selbst nicht zerkleinert.The invention is agreed with any leaching process in which the knots and hard materials are retained during the unlocking process. It can for example in connection with the neutral sulphite process, the soda process, the sulfate process or the like. Be used. The new procedure is for all species of straw, such as wheat, oat, rice, barley or the like straw, the knot, hard Contains substances or both, suitable. It is also common to many grass plants, in particular Reeds, usable. The process is advantageous because it uses the cooked straw broken down into individual fibers, but the knots, the hard materials, the grains of grain and the like not even crushed.

Das Zerfasern kann in einer Vorrichtung ausgeführt werden, die aus einem Kessel mit einer drehbaren Scheibe am Boden besteht, auf der sich eine Anzahl von Messern befinden, die so angeordnet sind, daß den eingetauchten Strohteilen lebhafte kräftige Stöße erteilt werden, wenn die Scheibe schnell rotiert. Das Zerfasern kann durch jede mögliche Art der Erzeugung von kräftigen Stößen auf frei untergetauchte Stoffe ausgeführt «erden. Zweckmäßigerweise sind an sich bekannte mechanische Vorrichtungen zu verwenden, wie sie zum Wiederaufschließen von Papier benutzt werden, aber darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Nach der Zerfaserungsbehandlung werden die Knoten, harten Stoffe, Getreidekörner u. dgl. aus dem Faserbrei beispielsweise durch Sieben oder durch irgendeine andere mechanische Trennvorrichtung, beispielsweise durch ein Hydraclon, Dirtec-Siebe (vgl. -Pulp & Paper Manufacture«, Vol. 3, S. 60 bis 62, 1. Auflage, MCGraw Hill Book Co., Inc. New York, Toronto, London, 1953), einen Vortrap od. dgl. getrennt.The defibration can be carried out in a device consisting of a kettle with a rotating disc on the bottom, on which there are a number of knives are arranged so that the immersed pieces of straw vigorous forceful shocks are given when the disk is rotating rapidly. The shredding can be caused by every possible way of generating powerful impacts on freely submerged Substances carried out «earth. Mechanical devices known per se are expedient to use as they are used to repulp paper, but on it the invention is not limited. After the fiberisation treatment, the knots, hard substances, grains and the like from the pulp, for example by sieving or by any other mechanical separation device, for example by a hydraclone, dirtec sieves (cf. -Pulp & Paper Manufacture ", Vol. 3, p. 60 to 62, 1st edition, MCGraw Hill Book Co., Inc. New York, Toronto, London, 1953), a Vorrap or the like. Separated.

Das neue Verfahren weist eine ganze Anzahl von Vorteilen gegenüber dem Bekannten auf. Der erhaltene Zellstoffbrei ist nach dem Absieben reiner, freier von Beimengungen und in höherer Ausbeute erhältlich.The new process has a number of advantages over the known. The pulp obtained is purer and freer after sieving available from admixtures and in higher yields.

Es ist zweckmäßig, gehäckseltes Stroh in Längen von 5 bis 10 cm zu verwenden, obwohl man auch kürzer gehäckseltes Stroh oder auch ganzes Stroh verwenden kann. Es kann bei dem neuen Verfahren von kostspieligen und umständlichen Vorreinigungen Abstand genommen werden; es ist nur erforderlich, das Stroh zu entstauben, z. B. mit Schwingsieben oder Siebtrommeln. Der Gesamtertrag an Zellstoffbrei ist höher, als er bisher erhalten werden kann, da nur das unerwünschte Material aus dem Zellstoffbrei entfernt wird.It is advisable to use chopped straw in lengths of 5 to 10 cm use, although you can also use chopped straw or whole straw can. The new process can result in costly and cumbersome pre-cleaning Be refrained from; it is only necessary to dust the straw, e.g. B. with vibrating sieves or sieve drums. The total pulp yield is higher, than it can be obtained so far, since only the undesired material from the pulp Will get removed.

Das unter Druck aufgeschlossene Stroh kann unmittelbar in die Zerfaserungsvorrichtung geleitet werden, oder man läßt es in eine Grube fallen, in der der entwässerte Strohstoff vor dem Zerfasern gewaschen werden kann. Die Zerfaserung erfordert zur Erzielung der besten Ergebnisse eine Stoffdichte in der Größenordnung von 4 bis 12°j" aber es ist zweckmäßig, Stoffdichten von etwa 6 bis 8°/a zu benutzen. Die Länge der Zeit für das Zerfasern ist abhängig von dem Grade des Kochens des Strohes, von der besonderen Art der mechanischen Vorrichtung, von der Stoffdichte und von der Kraft, mit der die Stöße ausgeübt werden. Das Ende der Behandlung kann zweckmäßig durch einfache Augenprüfung von Mustern bestimmt werden. Papierwiederaufschließvorrichtungen der angegebenen Type erfordern ungefähr eine Zerfaserungszeit von 10 bis 20 Minuten.The straw, which has been digested under pressure, can be fed directly into the defibering device or it can be dropped into a pit in which the drained straw material can be washed before shredding. The defibration requires to achieve but for best results a consistency of the order of 4 to 12 ° j " it is advisable to use consistencies of about 6 to 8 ° / a. The length of time for fraying depends on the degree of boiling of the straw, on the particular one Type of mechanical device, consistency and force with which the shocks are applied. The end of the treatment can be expedient by simple Eye examination of Patterns are determined. Paper repulping devices of the specified types require approximately a defibration time of 10 to 20 minutes.

Das Verfahren der mechanischen Abtrennung von Knoten, harten Stoffen und anderem nicht breiartigem Material aus dem zerfaserten Produkt ist außerordentlich einfach. Der Wert des neuen Verfahrens liegt in der Zerfaserung, durch die das aufgeschlossene Stroh in Fasern zerlegt wird, ohne daß die unerwünschten Beimengungen zerkleinert werden, so daß Splitter und gebrochene Teilchen nicht in den Faserbrei übergehen können.The process of mechanical separation of knots, hard fabrics and other non-pulpy material from the fiberized product is exceptional simple. The value of the new process lies in the defibration, through which the opened Straw is broken down into fibers without the unwanted additions being crushed so that splinters and broken particles do not pass into the pulp can.

Beispiel 1 22,7 kg Weizenstroh werden in einem Strohschneider in Längen von ungefähr 5 bis 10 cm zerschnitten. Das zerschnittene Stroh wird durch Passieren über ein 20-Maschen-Schwingsieb entstaubt und dann in einem drehbaren Autoklav in folgender Weise gekocht: N atriumsulfit ........................... 80;,o N atriumcarbonat ........................ 3" ;o Verhältnis der Kochflüssigkeit zum Stroh .... 7 : 1 Die Aufschließungschemikalien werden nach dem Trockengewicht des Strohs berechnet.Example 1 22.7 kg of wheat straw are cut in a straw cutter into lengths of approximately 5 to 10 cm. The cut straw is dedusted by passing it over a 20-mesh vibrating sieve and then cooked in a rotating autoclave as follows: N atrium sulfite ........................... 80;, o N atrium carbonate ........................ 3 " ;O Ratio of cooking liquid to straw .... 7: 1 The digesting chemicals are calculated based on the dry weight of the straw.

Der durch indirekten Dampf erhitzte Autoklav wird nach dem Beschicken schnell auf einen Druck von 7 kg/cm2 gebracht und dieser 2 Stunden aufrechterhalten, worauf der Dampf aus dem Autoklav abgelassen wird. Dann läßt man das gekochte Stroh aus dem Autoklav in einen Siebkasten fallen, in dem die verwendete Flüssigkeit abgezogen und der Brei mit Wasser gewaschen wird.The autoclave heated by indirect steam is used after loading quickly brought to a pressure of 7 kg / cm2 and maintained this for 2 hours, whereupon the steam is released from the autoclave. Then the cooked straw is left fall from the autoclave into a sieve box, in which the liquid used is drawn off and the pulp is washed with water.

Der gewaschene Brei wird in eine für das Wiederaufschließen von Papier geeignete Vorrichtung übergeführt, um ihn wieder auf eine Stoffdichte von 6,5 0o zu bringen. Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Kessel, der am Boden mit einer drehbaren Scheibe ausgestattet ist, die mit Flügeln derart besetzt ist, daß den unter Wasser befindlichen Strohteilen starke Stöße versetzt werden, wenn die Scheibe angetrieben wird. Mit der Drehung der Scheibe wird sofort nach dem Beschicken des Kessels begonnen und die Drehung 15 Minuten lang fortgesetzt. Am Ende dieses Zeitraumes hat sich das gekochte Stroh in einen Brei verwandelt, der als selbständige Bestandteile die unzerkleinerten Knoten, harten Stoffe, Weizenkörner u. dgl. enthält.The washed pulp is turned into a paper pulp suitable device transferred to it again to a consistency of 6.5 0o bring to. The device consists of a cylindrical kettle that is at the bottom is equipped with a rotating disc, which is filled with wings in such a way that that the underwater straw parts are given strong shocks, if the disc is driven. With the rotation of the disc, immediately after loading of the kettle and continued rotation for 15 minutes. At the end of this For a period of time, the cooked straw has turned into a pulp that is independent Ingredients that contain unscrushed knots, hard substances, wheat grains and the like.

Der Inhalt des Zerfaserungskessels wird dann in einen Siebkasten übergeführt, und die sich ergebende Breimasse wird darauf in einen Vorratsbehälter gebracht, in den genügend Wasser eingelassen wird, um einen wäßrigen Brei von ungefähr 0,5 °; o Stoffdichte zu ergeben. Dieser wäßrige Brei wird dann durch einen Sandfang gepumpt und darauf über flache Siebe mit 0,3 mm Schlitzweite geleitet. Der durch das flache Sieb durchtretende Brei wird auf einem entsprechenden Sieb verdickt. Die Ausbeute an gesiebtem Brei beträgt 53 bis 55 % des trockenen Ausgangsstrohes. Größtenteils wurden die entfaserten Knoten, harten Stoffe und Weizenkörner von den Riffelwalzen zurückgehalten, und nur eine kleine Menge bleibt in dem flachen Sieb. Beispiel 2 22,7 kg Weizenstroh werden in Längen von ungefähr 5 bis 10 cm zerschnitten, nach dem Beispiel 1 entstaubt und in einem Kugelkocher gekocht. Die Kochflüssigkeit enthält 120%o Chemikalien nach dem -",ulfatverfahrer, berechnet auf trockenes Stroh. Die Kochtemperatur beträgt 170° bei einer Kochzeit von 2 Stunden. Am Ende der Kochzeit wird der Druck aufgehoben, und das Gut wird in einen Siebkasten geschüttet. Das gekochte Stroh wird gewaschen und in die mechanische Zerfaserungsvorrichtung nach Beispiel 1 übergeführt. N.TTach einer 15 Minuten währenden Behandlung darin verwandelt sich das gekochte Stroh in einen Brei, der entwässert und in einen Behälter übergeführt wird, in den genügend Wasser eingelassen wird, um eine wäßrige Suspension von ungefähr 0,25 bis 0,300-o Stoffdichte zu ergeben. Diese Breisuspension wird dann durch einen Sandfang geführt. Der Rückstand nach dem Sandfang und Sieben war mengenmässig gering, aber sehr dunkel gefärbt. Die Ausbeute an gereinigtem Brei beträgt 46,50/" berechnet auf trockenes Stroh.The contents of the fiberization kettle are then transferred to a sieve box, and the resulting pulp is then placed in a storage container, in which sufficient water is admitted to produce an aqueous slurry of about 0.5 °; o to give consistency. This aqueous slurry is then passed through a sand trap pumped and then passed over flat sieves with 0.3 mm slot width. The through the pulp passing through the flat sieve is thickened on a suitable sieve. The yield of sieved pulp is 53 to 55% of the dry starting straw. For the most part, the loosened knots, hard fabrics and grains of wheat were taken from the Corrugated rollers are retained and only a small amount remains in the flat screen. Example 2 22.7 kg of wheat straw are cut into lengths of approximately 5 to 10 cm, dusted according to example 1 and cooked in a ball cooker. The cooking liquid contains 120% o chemicals according to the - ", sulphate process, calculated on dry straw. The cooking temperature is 170 ° with a cooking time of 2 hours. At the end of the cooking time the pressure is released and the material is poured into a sieve box. That Cooked straw is washed and placed in the mechanical defiber after Example 1 transferred. N.TTurned into it after 15 minutes of treatment the cooked straw turns into a pulp, which drains and transferred to a container in which sufficient water is admitted to produce an aqueous suspension of approximately 0.25 to 0.300-o consistency. This pulp suspension is then through a Sand trap led. The residue after the sand trap and sieving was small in terms of quantity, but very dark in color. The yield of purified slurry is 46.50 / "calculated on dry straw.

Die gemäß den Beispielen 1 und 2 erhaltenen, mechanisch zerfaserten Breiprodukte wurden zur Herstellung von Papierversuchsblättern verwendet. Die Ergebnisse sind, zusammen mit Vergleichsdaten für normales Papier aus gebleichtem Weichholz-Sulfitzellstoff, in der nachstehenden Tabelle aufgeführt. Mahlungsgrad Initiale Papiermuster nach Berstdruck Reißlänge Durchreißfestigkeit IW BreiBlänge nach Schop (SK) iegler SR in Metern k c2 (Elmendorf) g. Beispiel 1 ............ 25° 750 4,7 8300 53 Beispiel 2 ............ 29° 710 5,05 8300 46 Gebleichter Weich- holz-Sulfitzellstoff ... 12° 880 4,6 7700 80 Die Versuche wurden nach den Tappi-Vorschriften der Technical Association of the Pulp and Paper Industry, die jetzt als Normen für die amerikanische und canadische Papierindustrie anerkannt sind, gemacht. Weitere Literatur: -Pule & Paper« von James P. Casey, Vol. 2, Kapitel XVI, S. 797 bis 980.The mechanically fiberized pulp products obtained according to Examples 1 and 2 were used to produce test paper sheets. The results are shown in the table below, along with comparative data for normal paper made from bleached softwood sulfite pulp. Grind initial Paper sample according to burst pressure, tear length, tear strength IW pulp length after Schop (SK) iegler SR in meters kc 2 (Elmendorf) G. Example 1 ............ 25 ° 750 4.7 8300 53 Example 2 ............ 29 ° 710 5.05 8300 46 Bleached soft wood sulphite pulp ... 12 ° 880 4.6 7700 80 The tests were made according to the Tappi regulations of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry, which are now recognized as standards for the American and Canadian paper industries. Further literature: -Pule & Paper "by James P. Casey, Vol. 2, Chapter XVI, pp. 797 to 980.

Claims

PATENT CLAIM: A method for opening up annual vegetable fibers, in particular straw od. B. knots, cereal grains, hard substances, etc., characterized in that the mechanical defibration of the vegetable fibers is carried out after boiling in suitable digestion liquids under water by means of a rotating disc equipped with flapping wings, through the short, powerful, but not cutting or comminuting impacts are exerted on the pulp. Ir. Documents considered: German Patent Specifications Nos. 567 095, 707 725, 749 539; British Patent No. 572,895; Wochenblatt für Papierfabrikation, year 1951, p. 640.