DE1243964B

DE1243964B - Verfahren zum Bleichen von Kaltnatron-Holzschliff

Info

Publication number: DE1243964B
Application number: DE1960P0026259
Authority: DE
Inventors: Francis Le Roy Fennell
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1960-12-22
Filing date: 1960-12-20
Publication date: 1967-07-06
Also published as: FR1276524A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

D21d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 55 c -1

Nummer: 1243 964

Aktenzeichen: P 26259 VI b/55 c

Anmeldetag: 20. Dezember 1960

Auslegetag: 6. Juli 1967

Die Erfindung betrifft die Bleichung von Kaltnatron-Holzschliff während der Behandlung der Schnitzel im Refiner.

Holzschliff ist ein sehr wichtiger Rohstoff. Seit Jahrzehnten gewinnt man ihn aus Weichhölzern, wie Fichten, Kiefern, Tannen u. a. Die Verwendung von Weichhölzern hat verschiedene Gründe: Hölzer dieser Art sind in großen Mengen zugänglich oder waren es zurnindest bis vor kurzem. Die entrindeten und entbasteten Weichhölzer lassen sich direkt unter Zugabe von Wasser zerfasern, indem man sie auf einen rasch umlaufenden, zylindrischen Schleifstein preßt. Der aus Weichhölzern erhaltene sogenannte Weißschliff zeichnet sich durch einen relativ hohen Weißgehalt aus, der durch weiteres Behandeln mit Bleichlösungen, deren Zusammensetzung seit längerer Zeit bekannt ist, noch erhöht werden kann (vgl. Paper Trade Journal, 135, 1952, S. 237; britische Patentschrift 507 664, und »Das Papier«, 4,1950, S. L 78).

Da die Vorräte an Weichhölzern in starkem Maße zo erschöpft sind, dagegen Hartholzvorräte, wie Pappeln, Ulmen, Eichen, Ahorn und Buchen, für die Holzzellstoffherstellung zugängüch sind, sind in letzter Zeit viele Versuche durchgeführt worden, um Holzschliff aus Harthölzern herzustellen, da solche Harthölzer nicht nach dem üblichen Schliffverfahren zerfasert werden können. Es ist bekannt, daß diese Harthölzer deshalb zunächst einer chemischen Vorbehandlung unterworfen werden. Als Chemikalien, die eine Erweichung des Holzes bewirken, werden z. B. Natronlauge, Natriumsulfit und Kalfanilch genannt. Manche der auf dieser Grundlage entwickelten Verfahren wurden praktisch angewendet, konnten sich aber auf die Dauer nicht halten.

Bei der Verwendung von alkalischen Mitteln, z. B. Natronlauge, erhält man einen dunkler gefärbten Holzschliff als aus mecham'sch geschliffenen Weichhölzern. Nach der Zerfaserung muß er daher einer Bleichung unterworfen werden. Die angegebenen Bleichzeiten schwanken zwischen 2 und 12 Stunden.

Von technischer Bedeutung wäre deshalb ein Verfahren, das es gestattet, schon während der Feinzerkleinerung der alkalischen Hartholzschnitzel und gleichzeitig mit dieser die Bleichung durchzuführen. Die Lösung einer solchen Aufgabe stößt jedoch auf verschiedene Schwierigkeiten, da die Gesamtalkalität der in den Refiner gelangenden Schnitzel nicht ausreichend gelenkt werden kann. Die Alkalität der Schnitzel ändert sich nämlich, bedingt durch folgende Variablen: Die Hartholzschnitzel erfordern unterschiedliche NaOH-Konzentrationen zur Entwicklung einer gegebenen Zellstoffestigkeit; der Bedarf an alka-Verfahren zum Bleichen von
Kaltnatron-Holzschliff

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Francis Le Roy Fennell, Wilmington, Del.

(V.StA.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1959
(861369)

lischem Mittel ändert sich mit den verwendeten Holzarten und mit Änderungen in den Holzschnitzelmischungen; Temperatur, Zeit und Konzentration der ChemikaUen schwanken als Ergebnis der Schwankungen in den Hartholzschnitzeln und wirken dadurch auf die Lenkung der Restalkalität'der in den Refiner gelangenden Holzschnitzel ein.

Gleichgültig, wie sorgfältig diese Schnitzel behandelt worden sind, werden sie also wechselnde Anteile an NaOH enthalten. Falls die während der Behandlung zugegebene NaOH-Menge nicht ausreichend ist, lassen sich die Schnitzel nicht leicht zerkleinern. Die für die Feinmahlung zugeführte Energie ist dann ungebührlich hoch, und die Qualität des Zellstoffes wird nachteilig beeinflußt. Ist andererseits die zugegebene NaOH-Menge zu groß, so wird das zugegebene Wasserstoffperoxyd der Bleichlösung durch Umsetzung zwischen überschüssigem Alkali und Peroxyd vergeudet.

Eine Schwankung der Gesamtalkalität führt außerdem zu ungleichen Bleichergebnissen während der Feinmahlungsstufe.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Hartholzschnitzel mit Wasserstoffperoxyd in einer zufriedenstellenden gleichmäßigen Art während der Refinerbehandlung zu bleichen, einen gleichmäßigen Bleicheffekt ohne wesentlichen Verlust von Wasserstoffperoxyd zu

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erzielen und eine Verkürzung der bisherigen Bleichzeiten zu erreichen.

Diese Zielsetzung wird dadurch verwirklicht, daß man zu den Hartholzschnitzeln, die durchgängig etwa 13 · 13 mm groß sind, deren Dicke von 0,8 bis 3,2 mm variiert, und die einen unterschiedlichen Natriumhydroxydüberschuß enthalten, Schwefelsäure und die wäßrige Bleichlösung während der Zerkleinerung gibt.

Die bei der Feinzerkleinerung im Refiner nerrsehende Temperatur von etwa 180° C bewirkt zusätzlich eine Beschleunigung des Bleichvorganges, so' daß die Hartholzschnitzel in 10 bis 30 Minuten nicht nur in Holzschliff übergeführt, sondern gleichzeitig auch gebleicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bleichen von Kaltnatron-Holzschliff mit einer Wasserstoffperoxydlösung, die 0,15 bis 2% Wasserstoffperoxyd, 3 bis 9% Natriumsilicat, 0,3 bis 2% Schwefelsäure und gegebenenfalls 0,05 bis 0,5 % Epsomsalz (MgSO₄ * 7 H₂O), bezogen auf das Gewicht des staubtrockenen Zellstoffes, enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen der in üblicher Weise hergestellten natronalkalischen Hartholzschnitzel während der Zerkleinerung im Refiner bei etwa 180° C und bei einem mit Schwefelsäure auf 9 bis 11 eingestellten pH-Wert durchgeführt wird.

Die Bleichlösung kann außer dem Natriumsilicat noch andere bekannte Puffer, wie Natriumpyrophosphat, Natriumtripolyphosphat, Natriumtetraphosphat, Natriumhexapolyphosphat oder Borax, enthalten.

Die Zusammensetzung der Bleichlösung kann beträchtlich schwanken. Die Bleichlösung kann in einer solchen Menge zugegeben werden, daß die vom Refiner abfließende Zellstoffmasse eine Konsistenz zwischen 3 und 20% aufweist. Ferner soll der Zellstoff mit einer solchen Menge Bleichlösung behandelt werden, daß zwischen 0,15 und 2% H₂Q₂, zwischen 3 und 9% Natriumsilicat, zwischen 0,05 und 0,5% Epsomsalz und zwischen 0,3 und 2,0% Schwefelsäure, bezogen auf das Gewicht des staubtrockenen Zellstoffes, zugesetzt werden.

Die Bleichlösung kann in konzentrierter Form gleichzeitig mit Wasser zugesetzt werden, oder sie kann vor dem Einleiten in den Refiner mit Wasser verdünnt werden. Die Bleichlösung kann die Schwefelsäure vor dem Mischen mit dem Zellstoff im Refiner enthalten, ©der das Wasserstoffperoxyd, das Epsomsalz, das Natriumsilicat und ein Teil des Wassers können in den Refiner eingeleitet, Schwefelsäure und ein weiterer Teil des Wassers gleichzeitig zugefügt und die verschiedenen Bestandteile der Bleicblösung so in Gegenwart der Zellstoffmasse im Refiner gemischt werden.

Die Bleichlösung enthält die obengenannten Bestandteile in beliebiger wäßriger Verdünnung in den folgenden annähernden Mengenverhältnissen:

Wasserstoffperoxyd

(bezogen auf 100 %iges H₂O₂) 5 bis 15% _go

Natriumsilicat (bezogen auf einen

NaOH-Gehalt von 11,5%) 67 bis 86%

Epsomsalz (MgSO₄ · 7H₂0) 1 bis 4%

Schwefelsäure 8 bis 15 %

65

Falls außer dem Natriumsihcat noch andere Puffer zugesetzt werden, soll ihre Gesamtmenge der oben angegebenen Silicatmenge äquivalent sein.

Die Schwefelsäure soll in einer solchen Menge zur Bleichlösung zugegeben werden, daß das Alkali — in den Schnitzeln und zugefügt als NatriumsiHcat — kontinuierhch in dem Maße neutralisiert wird, daß die feingemahlene Zellstoffmasse auf einen pH-Wert zwischen etwa 9,0 und 11,0 gebracht wird und das Silicat oder andere Puffersalze nicht ausgefällt werden.

Unter Umständen werden die Hartholzschnitzel erst dann in den Refiner gegeben, nachdem die überschüssige Natronlauge von den Schnitzeln abgetrennt und zur Verwendung bei der Behandlung weiterer Schnitzel in den Prozeß zurückgeleitet worden ist. In anderen Fällen werden die Schnitzel ohne überschüssige NaOH-Lösung imprägniert.

Die Bleichlösung soll genügend Wasser enthalten, damit der vom Refiner abströmende Zellstoff brei eine Konsistenz zwischen etwa 3 "und 20% besitzt. .

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die eine schematische Seitenansicht einer Aüsführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

• Der Refiner 3 enthält zwei einander gegenüber angeordnete und gegensinnig rotierende Zerkleinerungsscheiben zum Zerfasern des Zellstoffes mit einer Vielzahl von gegensinnig gerichteten Zähnen. Die Scheiben rotieren in dem Refinergehäuse auf den Wellen 6 und 6a, die von den auf der Trägerplatte 4 befestigten Motoren 5 bzw. 5a angetrieben werden.

Es kann auch die eine der Zerfaserungsscheiben feststehend angeordnet sein und die gegenüberliegende Scheibe in dem Refinergehäuse rotieren. Hierbei benötigt man nur einen Motor.

Die abgemessenen Zellstoffschnitzel 10 gelangen über das endlose Band 9 in den Trichter 7. Bleichlösung, H₂SO₄ und Wasser werden gleichfalls abgemessen und strömen gleichzeitig mit den Zellstoffschnitzeln in den Trichter 7. Vom Trichter 7 gelangen die Schnitzel über Rohr 8 in den mit einer Heizvorrichtung versehenen Refiner 3. Das feingemahlene Gut wird vom Refiner durch Auslaß 30 abgelassen und strömt mit der gewünschten Konsistenz in einen Behälter.

In dem Behälter hält man die Zellstoffmasse vorzugsweise 10 bis 30 Minuten. Während dieser Zeit wird die Masse durch das in ihr enthaltene restliche H₂O₂ weitergebleicht. Nach Abschluß des Bleichvorganges wird der Zellstoff mit SO₂ auf einen pH-Wert zwischen 5 und 7 neutralisiert, sortiert, gereinigt und der Papierherstellung zugeleitet. Gewünschtenfalls kann der Zellstoff vor der Neutralisation gewaschen werden.

Wasserstoffperoxyd, Natriumsilicat und Epsomsalz werden im Mischbehälter 18 gemischt und strömen dann durch Leitung 19 in den Vorratsbehälter 16. Von hier strömt die Bleichlösung über Ventil 17 durch Leitung 12 und vereinigt sich mit der H₂SO₄-Losung, die eine solche Stärke besitzt, daß die Schwefelsäure im Refiner eine Konzentration von etwa 0,3 bis 2,0 %, bezogen auf das Gewicht des staubtrockenen Zellstoffes, aufweist. Die H₂SO₄-Losung strömt vom Vorratsbehälter 14 über Ventil 15 durch Leitung 13 und vereinigt sich mit den restlichen Bestandteilen der Bleichlösung. Beide Lösungen fließen gemeinsam durch Leitung 11 in den Trichter 7. Gegebenenfalls kann man die Schwefelsäure mit der Bleichlösung im Behälter 16 mischen, oder man kann sie unmittelbar in den Trichter 7 strömen lassen, wobei Säure- und

Claims

Bleichlösung und, falls notwendig, zusätzliches Wasser in dem Refiner miteinander gemischt werden.

In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Mengen- und Prozentangaben, falls nichts anderes angegeben ist, auf Gewichtsmengen.

Beispiel 1

Man gibt Hartholzzellstoffschnitzel aus 75 % Holz von Liquidambar styracifhia L. oder Nyssa sylvatica Marshall und 25 % Eichenholz mit einer durchschnittliehen Helligkeit in ungebleichtem Zustand von 42 G.E;-Einheiten, gemessen mit einem Helligkeitsmesser der General Electric, in einen Refiner, wobei gleichzeitig eine Bleichlösung der folgenden Zusammensetzung in den Refiner strömt:

Bestandteile
der Bleichlösung kg/1001 %, bezogen auf.
staubtrockenen
Zellstoff H₂O₂ (50 %ige Lösung).... 1,85 2,5 Epsomsalz (MgSO₄ · 7 H₂O) 0,24 0,33 Natriumsilicat (11,5% NaOH) ........ 5,52 7,5 H₂SO₄ 0,42 0,6

(Die Peroxyd-Bleichlösung wird in einer Menge von 13771/1000 kg des staubtrockenen Zellstoffes zugesetzt.)

Durch den Zusatz der Schwefelsäure vermindert sich die Alkalität um 54%. Der pH-Wert beträgt 10.

Die Bleichlösung enthält genügend zusätzliches Wasser mit oder ohne Wasserdampf, so daß der Zellstoffbrei, der vom Refiner abströmt, eine Stoffdichte von 5,7 % aufweist.

Zellstoff und Bleichlösung bleiben in dem Refiner miteinander etwa 5 bis 20 Sekunden in Berührung. Der Refiner wird bei einer Temperatur von etwa 180°C betrieben.

Die durchschnittliche Helligkeit des vom Refiner abströmenden gebleichten Zellstoffes beträgt 58 G.E.Einheiten. In einem Kontrollversuch, bei dem das Verfahren in gleicher Weise durchgeführt wird mit der einzigen Abänderung, daß keine Schwefelsäure zugesetzt wird, beträgt die durchschnittliche Helligkeit des gebleichten Zellstoffes 51 G.E.-Einheiten.

Die folgenden Beispiele wurden auf derselben Grundlage wie Beispiel 1 mit den in der folgenden Tabelle angeführten Abänderungen durchgeführt:

Refiner-
Bleichprobe
Beispiel % angev
je 907 kg sta
Epsomsalz
% rendete Che
ubtrockenei
Silicat
% mikalien
1 Zellstoffes
Schwefelsäure
0/
/0 Stoffdichte
im Refiner
% pH-Wert Durchsc
HeE
G.E.-Ei
ungebleicht linittliche
gkeit,
nheiten *
gebleicht 2
3
4 0,33
0,33
0,33 7,5
7,5
7,5 keine
keine
0,6 4,7
5,7
3,5 11,1
10,3
10,0 42
42
42 unter 50
51
56

* Bestimmt nach der TAPPI-Norm T 452-TS-64.

In den Beispielen 2 und 3, in denen keine Schwefelsäure zur Bleichlösung zugesetzt wurde,' weist der Zellstoff einen durchschnitthchen Helligkeitsanstieg von 42 auf unterhalb 50 bzw. 51 auf, während er im Beispiel 4, in dem 0,6 % Schwefelsäure zur Bleichlösung zugesetzt wurden, eine durchschnittHche Helligkeit von 56 bei einer Stoffdichte von nur 3,5% im Refiner aufweist. Ein ähnliches Beispiel mit einer Stoffdichte im Refiner von etwa 5,7% würde eine Helligkeit des gebleichten Zellstoffes von etwa 58 geben.

Patentanspruch:

Verfahren zum Bleichen von Kaltnatron-Holzschliff mit einer Wasserstoffperoxydlösung, die 0,15 bis 2% Wasserstoffperoxyd, 3 bis 9% Natriumsüicat, 0,3 bis 2 % Schwefelsäure und gegebenenfalls 0,05 bis 0,5% Epsomsalz, bezogen auf das Gewicht des stabtrockenen Zellstoffes, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen der in üblicher Weise hergestellten natronalkalischen Harthoksclmitzel während der Zerkleinerung im Refiner bei etwa 180° C und bei einem mit Schwefelsäure auf 9 bis 11 eingestellten pH-Wert durchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 507 664;
Das Papier, 4 (1950), S. L 78;
Paper Trade J., 135 (1952), S. 230 bis 243.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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