DE1233710B - Verfahren zur Verhinderung von Harzausscheidungen bei mechanischen Verfahren und chemischen Aufschlussverfahren der Zellstoff- oder Papierherstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

D21c

Deutsche Kl.: 55 b-5/01

02 1 C 9-08

Nummer: 1 233 710

Aktenzeichen: B 72854IV a/55 b

Anmeldetag: 25. Juli 1963

Auslegetag: 2. Februar 1967

Die vorliegende Erfindung betrifft Mischungen und Verfahren zur Bekämpfung der Zellstoffharzprobleme, die bei Verfahren zur Papierherstellung auftreten.

Die meisten der wichtigen Hölzer, die als Quelle von Fasern für die Papierherstellung verwendet werden, enthalten mindestens etwas natürliche Harze, die aus Harzsäuren, Fettsäuren und Fettsäureestern zusammengesetzt sind, sowie unverseifbare Materialien, die im Zellstoff- und Papierherstellungsverfahren Probleme hervorrufen können. Die wichtigen Probleme, die häufig als »Harzschwierigkeiten« bezeichnet werden, treten jedoch bei den Nadelhölzern oder sogenannten Weichhölzern auf, da diese Hölzer gewöhnlich mehr Harze enthalten als die Harthölzer (Laubhölzer). Die Harze sind über gewisse Zellen in dem Holz verteilt und werden durch die verschiedenen Holzaufschluß- und Veredlungsverfahren in schwankendem Ausmaß aus den Zellen freigesetzt. Im allgemeinen werden die Harze durch alkalische Kochung in weniger lästige Verbindungen übergeführt, die ao durch Waschen des Zellstoff breis mehr oder weniger vollständig entfernt werden können. Im Gegensatz dazu treten jedoch insbesondere bei mittels saurer Verfahren, wie z. B. Sulfitkochung, erzeugtem Zellstoff und in einem geringeren Ausmaß bei mittels mechanischer Verfahren erzeugtem Zellstoff (Holzschliff) ernste Harzschwierigkeiten auf.

Die als »Zellstoffharz« bezeichneten Abscheidungen sind normalerweise klebrige, haftende Anhäufungen der kleinen Kügelchen der natürlichen Harze, die in den Holzaufschlußverfahren aus den Holzzellen befreit worden sind. Andere Bestandteile des Papiereintrags außer Fasern, wie z. B. Füllstoffe, Pigmente, Leimungsmaterialien, Entschäumer, Naßfestigkeitsharze, ,Hilfsmittel für das Zurückhalten des Füllstoffs im Papier, Mittel für die Herstellung von Harzfaserpappe usw., können mitgerissen oder in anderer Weise Bestandteil der sogenannten »Zellstoffabscheidungen« werden, die sich auf den Oberflächen von Sieben, Bütten, Rohren, dem Papiermaschinensieb, auf dem der Papierbogen gebildet wird, in den Naßfilzen, auf den Pressen und in den Trocknern und Kalandersätzen ansammeln. Anhäufungen von Zellstoffharz und anderen Materialien in dem Papiereintrag können auch von dem Eintrag mitgeführt werden und an Umfang zunehmen, während sie sich im Verlaufe des Papierherstellungsprozesses fortbewegen. Diese und die Abscheidungen, die sich durch das ganze Papiermaschinensystem hindurch ansammeln, brechen periodisch los und verursachen Flecken und Löcher in dem Papierbogen sowie eine schlechte Blattbildung über Flächen des Papier-Verfahren zur Verhinderung von
Harzausscheidungen bei mechanischen
Verfahren und chemischen Aufschlußverfahren
der Zellstoff- oder Papierherstellung

Anmelder:

Buckman Laboratories, Inc.,
Memphis, Tenn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
Stanley Joseph Buckman,
John D. Pera,
William Paul Purcell,
Memphis, Tenn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. April 1963 (276199)

maschinensiebes, die durch Zellstoffharz und mitgerissene Materialien teilweise verstopft sind, und verursachen Brüche der Bahn, so daß sie wieder durch den Trocknerabschnitt eingeführt werden muß, ehe die Papiererzeugung wieder aufgenommen werden kann. Zellstoffharz und mitgerissene Materialien, die sich in den Naßfilzen der Papiermaschinen ansammeln, setzen auch das Vermögen der Filze zur Entfernung des Wassers herab und erhöhen dadurch die Menge Wasser, die durch den wesentlich teureren Prozeß des Verdampfens des Wassers aus dem Bogen in dem Trocknerabschnitt der Papiermaschinen entfernt werden muß.

Um die Zellstoffharzprobleme zu bekämpfen, sind während des ganzen Produktionsverlaufes von der Holzbeschaffung und dem Ablagern oder Altern bis zu den Papiermaschinen verschiedene Maßnahmen angewendet worden. Diese Maßnahmen reichten in vielen verschiedenen Formen von der Ausfällung kleiner Kügelchen von Harzzellstoff auf den Fasern durch Verwendung von Alaun in den Schleifer- bzw.

709 507/110

Mahlgerätbrausen bei der Herstellung von Holzschliff bis zur Verwendung von Polyphosphaten und anderen gelatbildenden Verbindungen zur Komplexbildung mit mehrwertigen Ionen, von denen man annimmt, daß sie zur Ausfällung des Zellstoffharzes und seiner Anhäufung zu Partikeln einer hinderlichen Größe beitragen, sowie zur Passivierung der festen Oberflächen in der Zellstoff- und Papiermaschine durch Phosphatbehandlung, so daß das Haftvermögen des Zellstoffharzes an derartigen Oberflächen herabgesetzt wird. Es sind auch oberflächenaktive Mittel und Dispersionsmittel verschiedener Typen sowie Emulgiermittel, Schutzkolloide und Adsorbentien, wie z. B. sehr fein zerteilter Kalk und Tonerde oder Kaolin verwendet worden. Jedoch ist es allgemein anerkannt, daß keine allgemeinen Behandlungen oder Theorien existieren, die für die Zellstoffharzprobleme der Zellstoff- und Papierindustrie in gleichmäßiger Weise eine Lösung bieten.

Die vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie ein verbessertes Verfahren zur Bekämpfung von Zellstoffharz.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Mischung, die die durch das Zellstoffharz hervorgerufenen Schwierigkeiten erheblich verringert, wenn sie in kleinen Mengen den wäßrigen, Zellstoffharz enthaltenden Flüssigkeiten von Zellstoff- und Papierherstellungssystemen zugesetzt wird.

Erfindungsgemäß werden die durch das Vorhandensein von Zellstoffharz hervorgerufenen Schwierigkeiten dadurch gehemmt, daß man den wäßrigen Flüssigkeiten eines Zellstoff- oder Papierherstellungssystems Ν,Ν-Dimethylamide einer Mischung von geradkettigen Carbonsäuren mit 18 Kohlenstoffatomen, die mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthalten, in einem solchen Verhältnis zusetzt, daß sich eine Konzentration des Amids von mindestens 0,2 Teilen pro Million Teile in den wäßrigen Flüssigkeiten ergibt.

Spezifische Säuren, die in diese Kategorie eingeordnet werden können, sind unter anderem ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Ricinolsäure und Gemische derselben. Auch die gemischten Säuren, die in Tallöl, Ricinusöl, Maisöl, Baumwollsamenöl, Leinöl, Oliven-

ao öl, Erdnußöl, Rapssamenöl, Saffloröl, Sesamöl und Sojabohnenöl vorkommen, sind geeignet. Ein Gemisch von Carbonsäuren, das für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist, ist im Handel als Tallölfettsäurengemisch erhältlich. Eine typische Analyse dieses Produktes ist die folgende:

Vorgeschriebener	Typische
Bereich	Analyse
98,8 bis 99,7	98,9
0,2 bis 0,6	0,5
0,1 bis 0,6	0,6
	45
	51
2,0 bis 2,8	2,4
198 bis 201	199
198 bis 202	200
3-bis 4-	3+
	105
	0,9
	0,905
1- bis 1,0	0,0
	190,6
	223,9

Fettsäuren, °/₀

Kolophonium, °/₀

Unverseifbares, °/_{0 %}

Linolsäure, °/₀ l.\\' ■.■; -Ci >. p'ivr-*fv·.·....

ölsäure, °/₀ <■

Gesättigte Säuren, °/₀

Säurezahl

Verseifungszahl '

Farbe nach Gardner

Viskosität

SSU, 37,8°C

Gardner-Sekunden

Spezifisches Gewicht, 15,6°C/15,6°C ....

Titer, °C

Flammpunkt, ⁰C

Brennpunkt, "C .. .<

Die Menge der erfindungsgemäßen Mischung zur Bekämpfung von Zellstoffharz, die den Zellstoff- und Papierherstellungssystemen zugesetzt werden soll, hängt von der Menge des in dem Zellstoff- oder Papiereintrag, der durch die Systeme fließt, vorhandenen Zellstoffharzes sowie in gewissem Grade von der Stelle in dem System, wo der Inhibitor zugegeben wird, und der Menge an Inhibitor enthaltendem Abwasser ab, das zwischen der Zugabestelle und dem Ende des Systems, in dem man das Zellstoffharz zu ^bekämpfen wünscht,- verlorengeht. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, eine Konzentration der Mischung für die Bekämpfung von Zellstoffharz von mindestens 0,2 Teilen des Inhibitors pro Million Teile Zellstoff und Wasser oder Papiereintrag und Wasser, bezogen auf den Punkt der größten Verdünnung in dem System, aufrechtzuerhalten, wobei der bevorzugte Bereich 0,5 bis 10 Teile der Mischung pro Million Teile beträgt. Es versteht sich natürlich, daß man größere Mengen der Mischung verwenden kann, aber dies ist im allgemeinen nicht erwünscht, da die Unkosten dadurch erhöht werden können, ohne daß entsprechende zusätzliche günstige Ergebnisse erhalten werden.

Obgleich nicht beabsichtigt wird, eine bindende Theorie darüber aufzustellen, wie diese Ergebnisse hervorgerufen werden, wird angenommen, daß die primäre Wirkung der Ν,Ν-Dimethylamide der geradkettigen ungesättigten Carbonsäuren darin besteht, daß die kleinen Zellstoffharzkügelchen oder -partikeln mit einem sehr dünnen Film überzogen werden, der die Neigung der Partikeln, sich zu Anhäufungen von lästiger Größe zusammenzulagern oder an verschiedenen festen Oberflächen aus Metall und anderen Materialien in dem Zellstoff- und Papierherstellungssystem zu haften, erheblich herabsetzt. Darüber hinaus wurden Anzeichen dafür erhalten, daß mindestens unter gewissen Bedingungen bereits miteinander vereinigte Zellstoffharzpartikeln von leicht sichtbarer Größe durch die Wirkung der Mischung

für die Bekämpfung von Zellstoffharz dispergiert werden. Welcher Art die Wirkung der Mischung auch immer sei, werden die Zellstoffharzpartikeln in einem dispergierten Zustand .gehalten und nehmen nicht an Größe zu oder haften in einer solchen Weise und in einem solchen Ausmaß an den Oberflächen der Einrichtung, daß sie die Probleme verursachen, die auftreten, wenn den Zellstoff- oder Papierherstellungssystemen keine derartige Mischung zugesetzt wird.

Beispiel 1

In einem Papiermaschinensystem, das 12,5 kg Pergamin aus gebleichtem halbaufgeschlossenem Zellstoff, gebleichtem Kraftzellstoff und ungebleichtem Sulfitzellstoff und aufgearbeitetem Ausschuß herstellte, in welchem der pH-Wert der wäßrigen Flüssigkeiten zwischen etwa 4,3 und 6,2 lag und die Temperatur 25,0 bis 51,1° C betrug, traten nach einer kurzen Betriebsdauer ohne Mischung zur Bekämpfung des Zellstoffharzes in dem System beträchtliche Harzschwierigkeiten auf. Diese traten insbesondere durch Kleben auf der zweiten Presse in Erscheinung. Dann wurden dem System an der Saugseite der Flügelpumpe, die der Maschinenbütte der Papiermaschine Papiereintrag zuführte, gemischte N,N-Dimethylamide von Tallölfettsäuren in einem Verhältnis von 0,195 kg der Mischung für die Bekämpfung des Zellstoffharzes pro Tonne erzeugtes Papier zugesetzt, was einer Konzentration von etwa 1,1 Teilen der Mischung pro Million Teile des Eintrags auf dem Sieb der. Papiermaschine äquivalent war. Diese Menge des gemischten Amids verhinderte nicht nur die weitere Abscheidung von Zellstoffharz, sondern das Zellstoffharz, das sich in Abwesenheit des Zellstoffharzinhibitors auf der zweiten Presse abgeschieden hatte, verschwand auch.

Beispiel 2

In einem Papiermaschinensystem, das aus gebleichtem, halbaufgeschlossenem Zellstoff und gebleichtem Kraftzellstoff 9,1 kg Seifeneinwickelpapier herstellte, in welchem der pH-Wert der wäßrigen Flüssigkeiten zwischen 4,6 und 6,5 lag und die Temperatur 25,0 bis 61,1° C betrug, waren während des ganzen Betriebes keine Anzeichen für die charakteristischen Zellstoffharzprobleme vorhanden, während dem Papiermaschinensystem an der Saugseite der Flügelpumpe die Ν,Ν-Dimethylamide von Tallölfettsäuren in einem Verhältnis von 0,286 kg pro Tonne erzeugtes Papier zugesetzt wurden. Dieses Verhältnis ist einer Konzentration von etwa 1,5 Teilen der Mischung für die Bekämpfung von Zellstoffharz pro Million Teile des Eintrags auf dem Sieb der Papiermaschine äquivalent.

Beispiel 3

Bei der Herstellung von 15,9 kg Butterbrotpapier aus gebleichtem Sulfitzellstoff und gebleichtem Kraftzellstoff in einem Papiermaschinensystem, in welchem der pH-Wert der wäßrigen Flüssigkeiten zwischen 3,8 und 5,2 lag und die Temperatur 15,6 bis 58,9° C betrug, schied sich innerhalb eines Zeitraumes von mehreren Stunden eine große Menge Zellstoffharz auf dem Sieb der Papiermaschine ab, wenn dem System keine Mischung für die Bekämpfung des Zellstoffharzes zugesetzt wurde. Die Menge an Zellstoffharz auf dem Sieb machte das Anhalten de? Maschine zur Reinigung des Siebes mit Dampf erforderlich. Als der Betrieb wieder aufgenommen wurde, wurden die Ν,Ν-Dimethylamide von Tallölfettsäuren dem System an der Saugseite der Flügelpumpe, die der Maschinenbütte der Papiermaschine Papiereintrag zuführte, in einem Verhältnis von 0,213 bis 0,231 kg pro Tonne erzeugtes Papier zugesetzt, was einer Konzentration von etwa 1,2 Teilen der Mischung für die Bekämpfung des Zellstoffharzes

ίο pro Million Teile des Eintrags am Sieb der Papiermaschine äquivalent war. Während des zweiten Ganges traten sogar nach 24 Stunden Betrieb keine Harzschwierigkeiten auf, wenn der Zellstoffharzinhibitor zugesetzt wurde.

B e i s ρ iel-4

In einem Papiermaschinensystem, das verschiedene Sorten ungebleichter Kraftpappe herstellte und in welchem der pH-Wert der wäßrigen Flüssigkeiten zwischen 4,5 und 6,0 lag und die durchschnittliche Temperatur etwa 43,3°C betrug, sammelten sich in der sekundären Maschinenbütte Abscheidungen an, die als Bindemittel für die Fasern zu wirken schienen. Die gesamte Ansammlung auf der Stauvorrichtung der Maschinenbütte pflegte dann periodisch loszubrechen und den Bogen zum Zerreißen zu bringen. Diese Schwierigkeiten waren so ernst, daß die Maschine sehr häufig, nämlich einmal täglich, stillgesetzt und die sekundäre Maschinenbütte gewaschen werden mußte; dieser Zeitverlust kam zu dem Zeitverlust infolge der Brüche hinzu. Eine Analyse der Abscheidung zeigte, daß sie Zellstoffharz enthielt. Zur Lösung des Problems genügte es, anschließend etwa 1,0 Teil Ν,Ν-Dimethylamide von Tallölfettsäuren pro Million Teile des Eintrags an der Saugseite der Flügelpumpe, die die sekundäre Maschinenbütte belieferte, zuzusetzen.

Bei Verwendung der Dimethylamide der vorstehend aufgeführten Fettsäuren wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung von Harzaus-Scheidungen bei mechanischen Verfahren und chemischen Aufschlußverfahren der Zellstoffoder Papierherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß man den wäßrigen Flüssigkeiten eines Zellstoff- oder Papierherstellungssystems Ν,Ν-Dimethylamide einer Mischung von geradkettigen Carbonsäuren mit 18 Kohlenstoffatomen, die mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthalten, in einem solchen Verhältnis zusetzt, daß sich eine Konzentration des Amids von mindestens 0,2 Teilen pro Million Teile in den wäßrigen Flüssigkeiten ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als N,N-Dimethylamid einer geradkettigen Carbonsäure ein N,N-Dimethylamid eines Gemisches der aus Tallöl, Leinsamen-Öl, Sojabohnenöl, Baumwollsamenöl, Maisöl oder Erdnußöl erhaltenen Säuren verwendet.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ν,Ν-Dimethylamid Ν,Ν-Dimethylölsäureamid, N,N-Dimethyllinolsäureamid, Ν,Ν-Dimethyllinolensäureamid oder. Ν,Ν-Dimethylricinolsäureamid verwendet.

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