DE1253031B

DE1253031B - Verfahren zur Herstellung mechanischen und/oder chemomechanischen Faserstoffs aus lignozellulosehaltigem Material

Info

Publication number: DE1253031B
Application number: DED44043A
Authority: DE
Inventors: Arne Johan Arthur Asplund; Rolf Bertil Reinhall
Original assignee: Defibrator AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1963-04-03
Filing date: 1964-04-01
Publication date: 1967-10-26
Also published as: FI42161C; GB1057232A; CH423451A; US3446699A; NL6403555A; AT260008B; FI42161B; BE646028A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. α.:

D 21 c

DEUTSCHES

ψ PATENTAMT

AUSLEGES

Deutsche Kl.: 55 b-1/01

Nummer: 1253 031

Aktenzeichen: D 44043 IV a/55 b

Anmeldetag: 1. April 1964

Auslegetag: 26. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mechanischen und/oder chemomechanischen Faserstoffs aus lignozellulosehaltigem Material, wie Holzhackstückchen, durch Defibrierung bei Temperaturen über 100° C, z. B. 140 bis 200° C, und entsprechendem Dampfdruck sowie darauffolgende. Raffinierung des defibrierten Materials.

Bei diesem bekannten Verfahren, das gewöhnlich nach Asplund benannt wird, ergibt sich ein besonders niedriger Energieverbrauch. Die Defibrierung kann mitunter ohne Zusatz von Chemikalien vorgenommen werden, oder es können die Hackstücke durch saure oder alkalische Kochverfahren teilweise aufgeschlossen sein. Die Hackstücke können durch Erhitzen bzw. teilweises Aufschließen entweder in flüssiger oder in Dampfphase vorbehandelt werden. Im ersten Fall werden die Hackstückchen vor der Defibrierung von freier Flüssigkeit befreit; im zweiten Fall ist keine Flüssigkeit vorhanden. Die Defibrierung erfolgt unmittelbar nach der Vorbehandlung der Hackstücke und gewöhnlich- bei der gleichen Temperatur und unter dem gleichen Druck wie bei der Vorbehandlung, obwohl es möglich ist, die Defibrierung sowohl bei niedrigerer als auch bei höherer Temperatur als der Temperatur der Vorbehandlung auszuführen. Da bei der Defibrierung nur so viel Flüssigkeit vorhanden ist, wie von den Hackstücken während der Vorbehandlung aufgenommen worden ist, erfolgt die Defibrierung bei hoher Konzentration, etwa 25 bis 40%, und dies bildet zusammen mit der herrschenden hohen Temperatur, die das Lignin plastisch macht, die wesentliche Ursache für den für die Defibrierung erforderlichen geringen Energiebedarf.

Zahlreiche Anlagen für die Herstellung chemomechanischen Faserstoffs sind nach diesem Prinzip erstellt worden. Unter den herrschenden Defibrierungsbedingungen bei hoher Konzentration und hoher Temperatur kann die Defibrierung jedoch nicht zu einem noch höheren Grad der Raffinierung getrieben werden, ohne daß die Fasern Schaden nehmen, und deswegen ist bisher die Raffinierung in herkömmlicher Weise durch Verdünnen der Masse bis zu einer Konzentration von 3 bis 10%. und Raffinierung bei Temperaturen unter 100° C vorgenommen worden.

Es hat sich gezeigt, daß sich die Raffinierung vorteilhaft in unmittelbarem Anschluß an die Defibrierungsstufe derart durchführen läßt, daß der defibrierte Faserstoff unmittelbar in das Raffinationssystem eingeblascn wird, d. h. ohne Zwischenspeicherung und Verdünnung in besonderen Behältern, so daß die Zeit zwischen der Dcfibr'erung und der Raf-

Verfahren zur Herstellung mechanischen
und/oder chemomechanischen Faserstoffs
aus lignozellulosehaltigem Material

Anmelder:

Defibrator Aktiebolag, Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

München 15, Mozartstr. 23

Als Erfinder benannt:

Arne Johan Arthur Asplund,

Rolf Bertil Reinhall, Lidingö (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 3. April 1963 (3682)

finierung auf ein Mindestmaß verkürzt wird. Die Raffinierung wird durchgeführt oder zumindest begonnen, ehe das Lignin seine plastischen Eigenschaften ganz verloren hat, und dies führt zu besseren Fasern und zu einer besseren Fibrillierung (Zerfaserung). Die Raffinierung wird unter Druck durchgeführt, aber unter milderen Bedingungen als die Defibrierung, d. h. bei niedriger Temperatur und mit geringerer Konzentration.

Demgemäß ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art die Raffinierung in zwei oder mehreren Stufen unter Druck und unter Zuführung von Verdünnungswasser bei niedrigerer Temperatur und Konzentration als bei der Defibrierung erfolgt, wobei die Förderung des Gutes durch die verschiedenen Stufen unter Ausnutzung des während der Defibrierung herrschenden Druckes erfolgt.

Jede der Raffinationsstufen enthält einen Raffineur, wobei die Konzentration der Masse und die Temperatur allmählich herabgesetzt werden, je nachdem, wie der Vermahlungsgrad in den verschiedenen Stufen oder Stationen ansteigt. Durch Schleusen oder Drosselstellen zwischen den verschiedenen Stufen wird der Druckabfall so eingestellt, daß er wenigstens so groß ist, daß sich der Stoff ohne Pumpen od. dgl. von Stufe zu Stufe überführen läßt.

Es ist zwar schon bekanntgeworden, die vorgedämpften und vorgetränkten Hackschnitzel in einer

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Kochanlage kontinuierlich 30 bis 60 Minuten lang bei 160 bis 180° C aufzuschließen, bei derselben Temperatur unmittelbar anschließend einem Scheibenrefiner zuzuführen und die erhaltene Masse danach in zwei weiteren Refinern zu raffinieren und auszuwaschen, doch handelt es sich dabei nicht um ein mehrstufiges Raffinieren mit stufenweiser Entspannung des Materials, und außerdem wird die Masse mit Hilfe einer Förderschnecke den Raffiniereinrichtungen zugeführt und dort unter normalem Atmosphärendruck behandelt.

Femer wird bei einem bekannten Kochverfahren für Holzmaterial, bei dem das Material in einem besonderen, vom Kocher getrennten Behälter gewaschen wird, das Holzmaterial durch den im Kochbehälter herrschenden Druck zum Wäscher befördert, doch hat dieses 'Verfahren mit der erfindungsgemäßen stufenweisen Raffinierung keine Ähnlichkeit. : ;

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich insbesondere durch das unmittelbare Einblasen des heißen defibrierten Stoffes in die. Raffinationsstufen folgende Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren: " ' ■

a) bessere Fasern und bessere Fibrilüerung (Zerfaserung) der Fasern,

b) Durchführung des Raffinationsprozesses ohne zusätzliche Pumparbeit,

c) geringerer Energieverbrauch für die Erreichung eines bestimmten Vermahlungsgrades.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch in Seitenansicht dargestellten Ausführungsbeispiels eineT Anlage für die Durchführung des Verfahrens näher beschrieben.
. Das zu behandelnde Material wird kontinuierlich durch einen Fülltrichter 10 und eine Schleuse, z. B. einen sogenannten Zellenförderer 12, in einen Kocher 14 eingetragen. Das Material kann beispielsweise aus Fichtenholzhackstücken bestehen, die mit einer Natriumsulfidlösung mit einem pH-Wert von 6,5 durch Dämpfung imprägniert sind, was einer Verwendung von 15 kg Na₂O pro Tonne Hackstückchen, als Trockensubstanz gerechnet, entspricht. In den Kocher 14 wird außerdem Dampf durch eine Leitung 16 eingeleitet, so daß in dem Kocher ein Druck von z. B. 8 atü und eine Temperatur von etwa 175° C herrscht. Die Hackstückchen werden während einer kürzeren Zeit, etwa fünf Minuten, erhitzt, wonach sie bei der herrschenden Temperatur und unter dem herrschenden Druck kontinuierlich in einen Defibreur 18 eingebracht werden, der vorzugsweise als Scheibenmühle gebaut ist und von einem Elektromotor 20 angetrieben wird. Der Defibreur kann von der in der USA.-Patentschrift 2 964 250 beschriebenen Bauart sein. In dem Defibreur erfolgt eine Aufteilung der Hackstückchen in kleinere Faserbündel, und ferner werden einzelne Fasern in gewissem Ausmaß freigelegt.

Die Stoffaufschwemmung hat eine Konzentration von etwa 30%, wenn sie den Defibreur 18 verläßt und über eine Drosselstelle oder ein Reduzierventil 22 und durch eine Leitung 24 unter Ausnutzung des Überdruckes im Defibreur in einen von einem Motor 28 angetriebenen Raffineur 26 hineingeblasen wird, in welchem ein niedrigerer Druck, etwa 3 atü, herrscht. Durch eine Leitung 29 wird Wasser von etwa 100° C unmittelbar vor dem Raffineur 26 zugesetzt, so daß die Konzentration der Faserstoffaufschwemmung auf z. B. 2O°/o verringert wird. Ferner erhält hierdurch der Stoff eine Temperatur von 135 bis 140° C. Nach der Vermahlung im Raffineur 26 wird der Stoff unter Ausnutzung des in dem Raffineur herrschenden Überdruckes über, eine Drosselstelle oder ein Reduzierventil 30 durch eine Leitung 32 in einen zweiten, von einem Elektromotor 42 angetriebenen Raffineur 40 geblasen. Der Druck in dem

ίο Raffineur 40 kann auf 2 atü vermindert sein. Gleichzeitig wird durch eine Leitung 44 Wasser zugeführt, das eine geringere Temperatur als 100° C, .ζ. Β 70° C, haben kann. Die Leitung 44 mündet vor dem Raffineur 40, so daß die Faserstoffaufschwemmung eine noch niedrigere Konzentration, nämlich z. B. 8%, und eine Temperatur von z. B. 90° C erhält. Der fertigbehandelte Faserstoff tritt durch eine Schleuse 46 in einen Auslaß 48 und wird in einem Stoffsammeitrog 50 gesammelt. Von hier wird der

ao Faserstoff durch eine Leitung 52 und eine Pumpe 54 zur nächsten Behandlungsstelle geführt.

In den Raffineuren 26 und 40 erfolgt eine weitere Trennung der einzelnen Fasern im Stoff voneinander, und ferner kommt eine Fibrillierung der einzelnen

as Fasern zustande. Diese Raffineure können im Prinzip von derselben Bauart sein wie der Defibreur 18 und unterscheiden sich von diesem in erster Linie dadurch, daß die Mahlglieder, z. B. die Mahlscheiben, eine weitergehende Zerlegung der Faserbündel bzw. der einzelnen Faser in ihre Bestandteile gestatten.

In gewissen Fällen können Bleichchemikalien bzw. Hydrolysiermittel in einem oder mehreren der Raffinationsstufen zugesetzt werden, und diese Zusetzung erfolgt dann zweckmäßigerweise unmittelbar vor den Mahlscheiben. Die Art dieser Chemikalien beruht auf der Vorbehandlung der Hackstücke bzw. der Art des Faserstoffes. Wenn z. B. die Vorbehandlung durch teilweise AufscbJießung mittels Sulfit erfolgt, kann Sulfit, SO₂ und Hydrosulfit (in der Regel Na₂S₂O₄) benutzt werden. Erfolgt die Defibrierung dagegen in der Gegenwart von Alkalilösung, kann Wasserstoffperoxyd oder Natriumperoxyd zur Anwendung kommen. Dadurch, daß die Bleichung unter Druck bei hoher Temperatur bzw. Konzentration vor sich geht, läßt sich eine wirksame Bleichung unmittelbar im Raffinationssystem durchführen.

Wenn die Hackstückchen mit größeren Mengen Kochchemikalien aufgeschlossen sind, die aus verschiedenen Gründen zurückgewonnen oder unschädlich gemacht werden müssen, kann die Verdünnung des Faserstoffes bei der Raffinierung vorteilhaft mittels zurückgewonnener Ablauge vorgenommen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung mechanischen und/oder chemomechanischen Faserstoffs aus lignozellulosehaltigem Material, wie Holzhackstückchen, durch Defibrierung bei Temperaturen über 100° C, z. B. 140 bis 200° C, und entsprechendem Dampfdruck sowie darauffolgende Raffinierung des defibrierten Materials, dadurch gekennzeichnet, daß die Raffinierung in zwei oder mehreren Stufen unter Druck und unter Zuführung von Verdünnungswasser bei niedrigerer Temperatur und Konzentration als bei der Defibrierung erfolgt, wobei die Förde-

rung des Gutes durch die verschiedenen Stufen unter Ausnutzung des während der Defibrierung herrschenden Druckes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren der Raffinationssrufen dem zu behandelnden Gut

unmittelbar vor Beginn der Raffinierung Bleich- bis 39.

bzw. Hydrolysiermittel unter Druck zugeführt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 886 839; Paper Trade Journal, Nr. 34, 24. 8. 1959, S. 36

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen