DE1546252B - Verfahren zum Bleichen von Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt - Google Patents
Verfahren zum Bleichen von Holzpulpen mit niedrigem ZellulosegehaltInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das Bleichen von Holzpulpen, die wesentliche Mengen an Stoffen
enthalten, die keine Zellulose sind, und insbesondere das Bleichen von diesen' schwierig zu bleichenden
Pulpen mit einem reduzierenden Bleichmittel unter milden Bedingungen.
Holzpulpen werden im allgemeinen in zwei Hauptklassen eingeteilt. Die eine Klasse sind die sogenannten
gereinigten oder chemischen Pulpen, die nach Pulpverfahren hergestellt werden, die eine chemische
Entfernung einer Vielzahl der Holzstoffe, die keine Zellulose sind, wie Lignine und andere Verunreinigungen,
umfassen, wobei eine relativ gereinigte Pulpe zurückbleibt, die in der Größenordnung von 80 bis
100% aus Zellulose besteht. Diese Pulpverfahren enthalten einen chemischen Aufschluß, typisch sind
das Kraft-, Sulfit- und ähnliche Verfahren. Die gereinigten Holzpulpen sind Baumwolle sehr ähnlich,
die auch von relativ hoher Reinheit ist und gewöhnlich etwa 80 bis 95 Gewichtsprozent Zellulose enthält.
Die andere Grundklasse der Holzpulpen wird durch Verfahren hergestellt, die die Masse der Bestandteile
des Holzes, die keine Zellulose sind, in der Pulpe zurücklassen. Diese Verfahren werden normalerweise
als mechanische oder chemisch-mechanische Verfahren bezeichnet, worin die Trennung des Holzmaterials in
Fasern in erster Linie durch mechanischen Abrieb des Holzes, entweder in Form von Schnitzeln oder in
Form von Stämmen, durchgeführt wird. Das Fehlen eines kräftigen, chemischen Angriffs auf das Holzmaterial
läßt die Hauptmasse der Nicht-Zellulose-Bestandteile in den schließlich hergestellten Fasern
zurück. Solche Fasern enthalten bis zu etwa 60% Zellulose, wobei die übrigen Bestandteile der Pulpe
in der Größenordnung von 40 bis 60% aus Holzstoffen bestehen, die keine Zellulose sind.
Die rein mechanischen Verfahren zur Herstellung von Pulpen werden durch das sogenannte Holzmahlverfahren
wiedergegeben, worin Stämme oder andere große Holzstücke auf einem Mahlstein zermahlen
werden, und die Reibverfahren, bei welchen die Holzschnitzel mechanisch in Scheibchen oder ähnliche
feinere Formen zerteilt werden. Chemisch-mechanische Verfahren umfassen das Aufweichen des Holzes mit
wäßrigen Weichmitteln, wie Sulfiten, Bisulfiten u. dgl. (ohne wesentliche Extraktion der Nicht-Zellulose-Bestandteile),
vor der mechanischen Zerteilung des Holzes in Fasern. Mit jedem dieser im wesentlichen
mechanischen Mittel hergestellte Pulpen werden in der vorliegenden Erfindung als Holzpulpen mit
niedrigem Zellulosegehalt bezeichnet.
Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt sind wegen ihrer niedrigen Kosten und im allgemeinen
befriedigenden physikalischen Eigenschaften besonders erwünscht. Bei ihrer Herstellung geht sehr wenig
Originalholz verloren, und Verfahren zu ihrer Herstellung sind im allgemeinen weniger teuer durchzuführen
als die sogenannten chemischen Verfahren. Die besondere Verwendbarkeit dieser Pulpen liegt
bei der Herstellung von Druckpapieren, Zeitungspapieren, verpreßten Produkten, Wellpappe, Schachtelpappe u. dgl.
Wenn auch das Zurückhalten der Masse der Holzstoffe in den mechanischen Pulpen vom ökonomischen
Standpunkt her günstig ist, ruft es jedoch eine dunkle Farbe in der Pulpe hervor, und wegen der großen
Menge an Nicht-Zellulosernaterial in diesen Pulpen
ist es schwierig, sie zu annehmbar hellen Farben zu bleichen.
Im allgemeinen wurden Verfahren, die beim Bleichen von vergleichsweise gereinigten Zellulosefasern, einschließlich
Baumwolle und der sogenannten chemischen Pulpen, sehr wirkungsvoll waren, für Holzpulpen
mit niedrigem Zellulosegehalt nicht für wirksam befunden. Ein Beispiel ist das Verfahren der Extraktion
einer Pulpe mit Natronlauge und anschließendem Bleichen der Pulpe mit Peroxid-Chemikalien. Obwohl
dieses Verfahren beim Bleichen von Kraft- und Sulfitpulpen und Baumwollen wirksam ist, ist das Verfahren
bei gereinigten Holzpulpen mit Zellulosegehalten in der Größenordnung von 60% weitgehend unwirksam.
Ein anderes Beispiel enthält die Behandlung von Baumwolle mit wäßriger Natronlauge/Formamidinsulfinat
(einem Salz des Thioharnstoffdioxids) vor der Alkali/Peroxidbleiche der Baumwolle. Die Natronlauge,
die vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 6 Gewichtsprozent der zu behandelnden Lösung verwendet
wird, dient als Löser und als Extraktionsmittel für Bestandteile in der Baumwolle, die keine
Zellulose sind, und die Kombination der Natronlauge und des Formamidinsulfinats präpariert die
Baumwollfasern für die nachfolgende Alkali/Peroxidbleiche, wobei sie selbst eine gewisse Aufhellung
mit sich bringt. Dieses Verfahren ist für die Verwendung bei Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt
ungeeignet. Diese unreinen Pulpen werden charakteristischerweise durch starke Natronlaugelösungen
nicht wirksam gebleicht. Andere Verfahren zur Behandlung von relativ reiner Textilbaumwolle
und ebenso von chemisch gereinigten Holzpulpen sind oft nicht anwendbar bei Holzpulpen mit niedrigem
Zellulosegehalt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bleichen von Holzpulpen mit niedrigem
Zellulosegehalt zu schaffen, das diese deutlich aufhellt, wobei jedoch keine wesentlichen Mengen der
Stoffe, die keine Zellulose sind, aus der Pulpe extrahiert werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren zu schaffen, das mit einem
billigen, nicht oxydierenden Bleichmittel arbeitet.
Es wurde nun gefunden, daß Thioharnstoffdioxid
ein ausgezeichnetes Bleichmittel für Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt darstellt, wenn es in sehr
geringen Konzentrationen und unter gemäßigten Bedingungen, die nicht zu einer Schädigung der
Pulpe oder zur Extraktion von zu großen Mengen von Stoffen, die keine Zellulose sind, aus der Pulpe
führen, angewendet wird. Die Holzpulpe mit niedrigem Zellulosegehalt wird bis zu etwa 4 Stunden, vorzugsweise
2 bis 3 Stunden, bei etwa 32 bis 1500C, vorzugsweise
bei 32 bis 1000C und besonders bevorzugt bei 71 bis 82° C, in einer wäßrigen Aufschlämmung bei
einer Pulpenkonzentration von etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 3 Gewichtsprozent, bei
einem pH-Wert von 5,5 bis 8,0, mit Thioharnstoffdioxid
in einer Menge behandelt, die etwa 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent Thioharnstoffdioxid, bezogen auf
die trockene Pulpe, liefert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Bleichwirksamkeit
der Thioharnstoffdioxidlösung durch Einarbeiten von Natriumbisulfit und Natriumtripolyphosphat oder
einem anderen Polyphosphat in das Bleichsystem
verbessert. Das Natriumbisulfit wird in einem Gewichtsverhältnis
zum Thioharnstoffdioxid von bis zu etwa 20:1, wobei ein Gewichtsverhältnis von etwa
6:1 bevorzugt ist, verwendet, dabei beträgt der bevorzugte pH-Wert der Pulpenaufschlämmung bei 5
der Verwendung dieses Additivs etwa 5,5 bis 7. Das Polyphosphat wird in einer Menge bis zu 1%,
bezogen auf das Gewicht der Pulpe, verwendet, eine Menge von etwa 0,5% ist dabei bevorzugt.
Die verwendete Thioharnstoffdioxidmenge und der pH der Bleichlösung sind kritisch für den Erhalt
der optimalen Aufhellung in der Pulpe. Die Verwendung von weniger als 0,1 Gewichtsprozent Thioharnstoffdioxid,
bezogen auf das Pulpengewicht, oder Arbeiten bei einem pH-Wert unter etwa 5,5 führt
zu schlechter Bleichung. Es ist von Interesse, daß Arbeiten bei einem pH-Wert über etwa 8,0 zu einer
wesentlichen Abnahme des Bleicheffekts führt, wobei auch die Faser wesentlich dunkler wird; dies ist
vom Stand der Technik her, der sich auf das Bleichen von reinen Zellulosefasern, wie Baumwollfasern, bezieht,
nicht zu erwarten. Die obere Grenze der oben angegebenen Thioharnstoffdioxidmenge, etwa 2%,
ist auf einer ökonomisch zweckmäßigen Grundlage aufgestellt. Bleichwirkung kann auch bei wesentlich
niedrigeren Konzentrationen als 2% erreicht werden, das Arbeiten mit 0,1 bis 1% ist bevorzugt.
Das beim erfindungsgemäßen Bleichverfahren verwendete Thioharnstoffdioxid wird entweder als Säure
oder als Alkalimetallsalz der Säure, insbesondere als Natrium- und Kaliumsalz, angewendet. Die Säure
hat folgende Formel:
H,N
HN
C-S
OH
35
Thioharnstoffdioxid wird manchmal als Aminoiminomethan - sulfinsäure oder Formamidin - sulfinsäure
bezeichnet.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Pulpen sind Holzpulpen mit niedrigem
Zellulosegehalt, wobei unter dieser Bezeichnung Holzpulpen verstanden werden, die nicht mehr als etwa
60 Gewichtsprozent Zellulose enthalten, wobei das übrige Material Holzbestandteile sind, die keine
Zellulose darstellen. Diese Pulpen werden durch die mechanischen und sogenannten chemisch-mechanisehen
Pulpen typisch wiedergegeben. Die mechanischen Pulpen werden durch die Holzmahlpulpen
(Holzschliffpulpen) und die Reibmaschinenpulpen repräsentiert, die durch Mahlen von Holzstämmen auf
Mahlsteinen bzw. durch Leiten von Holzschnitzeln durch eine Scheiben-Reibemaschine oder eine andere
Reibemaschine zur mechanischen Zerteilung des Holzes in Fasern hergestellt werden. Die chemisch-mechanischen
Pulpen werden durch Aufweichen des Holzes vor der mechanischen Zerteilung der Fasern geschaffen.
Die Weichmittel können wäßriges Sulfit, Bisulfit oder andere übliche Weichmittel sein, die so verwendet
werden, daß die Extraktion von mehr als größenordnungsmäßig 5 bis 20% der Holzbestandteile,
die keine Zellulose sind, während der Weich- und Pulpschritte vermieden wird. Diese Holzpulpen
mit niedrigem Zellulosegehalt werden aus Holz aus verschiedenen Quellen hergestellt, beispielsweise aus
Fichte, Tanne, Hemlock-Tanne, Kiefer, dreieckblättrige
Pappel, Espe und Pappel.
Die Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
in Form einer wäßrigen Aufschlämmung mit einer Konzentration von etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent
behandelt, etwa 3 Gewichtsprozent sind bevorzugt. Die Behandlung von Aufschlämmurigen, die wesentlich
weniger als 1% der Pulpe enthalten, ist unwirtschaftlich, da teuere Investitionen für die Ausrüstung
nötig sind, während die Behandlung von Pulpen mit Konzentrationen über etwa 20% auf Grund der
mit der Herstellung einer guten Mischung der Behandlungschemikalien der Pulpe verbundenen mechanischen
Probleme schwierig ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein reduzierendes Bleichverfahren und
wird demzufolge unter nicht oxydierenden Bedingungen ausgeführt. Bei Arbeiten im kleinen Maßstab
ist es manchmal erwünscht, eine nicht oxydierende, inerte Atmosphäre über der, Pulpe zu schaffen,
beispielsweise durch Herstellung einer Stickstoffatmosphäre oder einer anderen inerten Atmosphäre in der
Bleichkammer. Beim Arbeiten in normalem technischem Maßstab ist dies unnötig, da normale Betriebsarbeitsbedingungen mit großen Chargen nicht derartig
sind, daß sie zur Oxydation führen.
Das erfindungsgemäße Bleichverfahren wird bei einer Temperatur von etwa 32 bis 150° C, vorzugsweise
bei etwa 32 bis 1000C und besonders bevorzugt bei etwa 71 bis 82° C, durchgeführt. Diese Temperaturen
sichern die Erhaltung von guten Pulpeneigenschaften, während gleichzeitig eine wirksame Bleichung in
einer vernünftigen Zeit erhalten wird. Arbeiten bei Temperaturen unter etwa 32° C liefert eine viel zu
geringe Steigerung der Helligkeit und viel zu lange Bleichzeiten, während Arbeiten bei über etwa 150° C
unnötig und unwirtschaftlich ist. Das Verfahren wird normalerweise nicht über 100° C ausgeführt, mit
Ausnahme von Verfahren wie dem Hochfest-Reib-Bleichverfahren.
Die erfindungsgemäße Bleichbehandlung wird im Laufe von bis zu etwa 4 Stunden, vorzugsweise von
etwa 2 bis 3 Stunden, durchgeführt. Wird weniger als 1 Stunde gearbeitet, wird normalerweise der gewünschte
Grad der Helligkeitsverbesserung nicht erreicht, während Arbeiten über etwa 4 Stunden
hinaus unnötig ist.
Der pH der wäßrigen Phase der Pulpenaufschlämmung beträgt etwa 5,5 bis 8,0. Zur Schaffung dieses
pH werden, wenn Thioharnstoffdioxid ohne Natriumbisulfit verwendet wird, etwa 0 bis 0,2% Alkali,
beispielsweise Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat od. dgl., in die
wäßrige Phase der Pulpenaufschlämmung eingebracht. Es kann mehr Alkali, manchmal 0,4% der wäßrigen
Phase der Aufschlämmung, nötig sein, wenn Natriumbisulfit anwesend ist, da dieser Stoff mit dem zugegebenen
Natriumhydroxyd reagiert und etwas davon neutralisiert. Die in diesem Bereich verwendete tatsächliche
Alkalimenge begründet sich auf der Azidität oder der Alkalinität der Pulpe, die behandelt wird,
und ihre Konzentration in der Pulpenaufschlämmung und stellt die Menge dar, die nötig ist, um den gewünschten
pH-Wert im Bereich von 5,5 bis 8,0 zu schaffen.
Die Zugabe von Natriumbisulfit und/oder Natriumtripolyphosphat oder von anderen Polyphosphaten
verbessert die Bleichwirkung der Thioharnstoffdioxid-
lösung beträchtlich. Das Natriumbisulfit wird in Mengen verwendet, die einem Gewichtsverhältnis von
Natriumbisulfit zu Thioharnstoffdioxid von bis zu etwa 20:1 entsprechen. Eine Natriumbisulfitmenge,
die ein Gewichtsverhältnis von etwa 6 Teilen Bisulfit zu 1 Teil Thioharnstoffdioxid schafft, ist bevorzugt.
Die Verwendung von mehr Bisulfit als im oben angegebenen Verhältnis von 20:1 Bisulfit zu Thioharnstoffdioxid
ist unrentabel und bringt keine zusätzlichen Bleichvorteile. Das Polyphosphat wird in
Mengen bis zu 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, verwendet, 0,5% sind
dabei bevorzugt. Typische verwendbare Polyphosphate sind Natriumtripolyphosphat, Tetranatriumpyrophosphat,
Natriumhexametaphosphat u. dgl.
Natriumbisulfit wird am besten bei einem pH-Wert der Pulpenaufschlämmung angewendet, der der unteren
Grenze des Bereiches von 5,5 bis 8,0 naheliegt. Wenn Bisulfit verwendet wird, ist die Zugabe von
ausreichend Natriumhydroxyd, um den pH-Wert bis auf 8,0 zu steigern, unrentabel hinsichtlich sowohl
auf das Natriumhydroxyd als auch auf das Bisulfit, da diese Stoffe in einer Neutralisierungsreaktion
teilweise verbraucht werden. Demzufolge ist es bevorzugt, bei einem pH-Wert von etwa 5,5 bis 7 zu arbeiten,
wenn Natriumbisulfit verwendet wird.
Der pH der Pulpe wird aufwärts normalerweise durch die Zugabe von Natriumhydroxyd eingestellt.
Es können jedoch äquivalente Alkali, wie Natriumcarbonat, Kaliumhydroxyd, Kaliumcarbonat u. dgl.,
an Stelle des Natriumhydroxyds zur Einstellung des pH-Wertes auf die gewünschte Höhe verwendet
werden.
Das erfindungsgemäße Bleichverfahren wird vorzugsweise durch Aufschlämmen der Pulpe in Wasser
mit der gewünschten Konzentration und Zugabe des Thioharnstoffdioxids und, wenn notwendig, des Natriumhydroxids
oder anderer Alkali zusammen mit irgendwelchen gewünschten Zusätzen, wie Natriumbisulfit
oder dem Polyphosphat u. dgl., die der Pulpenaufschlämmung getrennt oder gemeinsam zugegeben
werden, durchgeführt. Es wird anfangs schwach gerührt, um die Bleichchemikalien zu verteilen. Die
Temperatur wird durch äußere Heizeinrichtungen, durch Einleiten von Dampf durch die Pulpenaufschlämmung
od. dgl. auf die gewünschte Höhe gebracht. Nach der Bleichbeh'andlung wird die Pulpe
gegebenenfalls, jedoch nicht notwendigerweise, mit Wasser gewaschen, und entweder getrocknet oder
direkt zur Herstellung von Endprodukten verwendet.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, sollen diese
jedoch nicht begrenzen.
In den nachstehenden Beispielen ist der Weißgehalt der Pulpen in Helligkeitswerten angegeben, die auf dem
sogenannten »GE-Standard« (auch »GE-Helligkeit«) beruhen. Dieser stellt ein Maß für das Rückstrahlungsvermögen der Pulpe dar und wird mit einer effektiven
Wellenlänge von 457,0 ± 0,5 ηΐμ unter Anwendung
diffuser Beleuchtung und normaler Betrachtung (0°) bestimmt (definitionsgemäß besitzt ein frisch hergestellter
Block von Magnesiumoxyd einen Wert von 100,0%).
Holzschliff einer Südkiefer mit einer ungebleichten GE-Helligkeit von 61,0% wird mit kochendem Verdünnungswasser
in einem Paddelrührer, der mit niedriger Geschwindigkeit läuft, in einer Konzentration
aufgeschlämmt, daß die Endkonzentration nach der Zugabe der Bleichchemikalien 3 Gewichtsprozent
der Pulpe beträgt. Diese Konzentration von 3% in der endgültigen Aufschlämmung wird in den
folgenden Beispielen, mit Ausnahme von Beispiel 8, wo die Konzentration variiert wird, eingehalten.
Die Aufschlämmung der Pulpe wird dann in einen 4-1-Polyäthylen-Behälter mit Schraubkappe übergeführt,
und die Luft im Behälter wird durch Stickstoffgas ersetzt, wonach die folgenden Chemikalien in den
angegebenen Mengen und in Wasser gelöst zugegeben werden und die Kappe auf die Flasche
gebracht wird. Danach wird die Flasche, die die Aufschlämmung der Pulpe und die zugegebenen Chemikalien
enthält, geschüttelt, und 50 ml der Aufschlämmung der Pulpe werden zur pH-Bestimmung entnommen.
Danach wird die Flasche in ein bei 71° C gehaltenes Wasserbad gebracht, um die gewünschte
Bleichtemperatur zu schaffen, und dort 4 Stunden gelassen. Nach der Behandlung wird die Pulpe abgezogen
und ihre Helligkeit auf einem Gardner-Refiektometer bestimmt, wobei die Helligkeitswerte zu
GE-Standardwerten korrigiert werden.
Thioharnstoffdioxid wird in einer Menge von 0,75 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht
der Pulpe, verwendet, Natriumhydroxyd, liegt in der wäßrigen Phase der Aufschlämmung der
Pulpe in einer Konzentration von 0,006 Gewichts1 prozent vor, um in der Pulpe einen pH-Wert von 7,1
zu schaffen.
Die Helligkeit der gebleichten Pulpe beträgt 71,2%, was einem Anstieg gegenüber der anfänglichen GE-Helligkeit
von 10,2 Punkten bedeutet.
Vergleich mit dem bekannten, reduzierenden Bleichmittel Natriumhyposulfit
Das in diesem Beispiel angewendete Verfahren entspricht dem Beispiel 1. In diesem Fall wird Holzschliff
einer Südkiefer mit einer ungebleichten Helligkeit von 61,0% in einer Reihe von Versuchen, wobei
jeder eine 4stündige Behandlung bei 71° C umfaßt, mit den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen
Chemikalien in den angegebenen Mengen behandelt. Der pH-Wert bei diesen Versuchen beträgt 6,8.
Chemikalie | Helligkeits | |
zunahme | ||
Menge1) | (Zahlenmäßige | |
Na2S2O4 2) | Zunahme der | |
Na2S2O4 | % Helligkeit) | |
0,5% | TDO3) | 5,7 |
1,0% | TDO | 9,3 |
0,5% | TD 0/Na2S2 O5 4) | 8,3 |
0,75% | (6/1, Na2S2O5/TDO | 10,2 |
0,25% | Gewichtsverhältnis) | 7,2 |
TDO/Na2S2O5 | ||
(6/1, Na2S2O5/TDO | ||
0,5% | Gewichtsverhältnis) | 10,2 |
') Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe.
2) Natriumhyposulfit. 3) Thioharnstoffdioxid. 4) Natriumbisulfit.
Dieses Beispiel zeigt den Einfluß der verwendeten Thioharnstoff dioxidmenge bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren. Holzschliff einer Südkiefer mit einer GE-Helligkeit von 61,0% wird nach dem Verfahren
von Beispiel 1, wieder im Laufe von 4 Stunden bei 710C, behandelt. Der pH der Aufschlämmung der
Pulpe beträgt 7,1 bis 7,2. Diese Bedingung wird durch die Zugabe von Natriumhydroxyd zu der wäßrigen
Phase der Aufschlämmung bei einer Konzentration von 0,005 bis 0,006 Gewichtsprozent erreicht. Die
durch die Behandlungen erreichten Helligkeitszunahmen zeigt die folgende Tabelle 2.
TDO %
(bezogen auf Trockenpulpe)
(bezogen auf Trockenpulpe)
0,25
0,50
0,75
0,50
0,75
Helligkeitszunahme
(Zahlenmäßige Zunahme der
% Helligkeit)
20
4,3
8,3
10,2
ph | Tabelle 3 | TDO (Gewichts prozent) |
Helligkeits zunahme (Zahlen mäßige Zu nahme der % Helligkeit) |
|
Na2S2 O5/TDO Gewichts verhältnis |
7,2 6,6 6,6 |
NaOH (Gewichts prozent) (auf Lösungsbasis) |
0,25 0,25 0,25 |
4,3 6,2 7,3 |
0/1 2/1 6/1 |
0,006 0,003 0,008 |
|||
wird, und Natriumtripolyphosphat in den in der ersten Spalte der folgenden Tabelle 4 angegebenen
Mengen, gleichfalls auf das Trockengewicht der Pulpe bezogen. Der pH-Wert dieses Systems ist 7,7
bis 7,8 und wird durch die Verwendung von Natriumhydroxyd in dem wäßrigen System in einer Konzentration
von etwa 0,006 bis 0,009 Gewichtsprozent geschaffen. Die nach 4stündiger Behandlung bei 710C
erhaltene Helligkeitszunahme zeigt die letzte Spalte von Tabelle 4.
Dieses Beispiel zeigt den Einfluß von Natriumbisulfit,
wenn es zusammen mit dem Thioharnstoffdioxid-Bleichmittel verwendet wird. Holzschliff einer
Südkiefer mit einer ungebleichten GE-Helligkeit von 61,0% wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt.
Der pH-Wert des Systems ist 6,6 bis 7,2 und wird durch Zugabe von Natriumhydroxyd in einer Konzentration
von 0,003 bis 0,008 Gewichtsprozent des wäßrigen Teils der Aufschlämmung der Pulpe erhalten.
Thioharnstoffdioxid wird in einer Menge von 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht
der Pulpe, zusammen mit Natriumbisulfitmengen verwendet, die die in der folgenden Tabelle 3
angegebenen Gewichtsverhältnisse zur Thioharnstoffdioxidmenge schaffen. Die Helligkeitszunahme geht
aus der letzten Spalte dieser Tabelle hervor.
45
55
Dieses Beispiel zeigt die Wirksamkeit von Natriumtripolyphosphat, eines typischen Polyphosphats, bei
der Verbesserung der Bleichwirkung von Thioharnstoffdioxid. Holzschliff einer Nordfichte bzw. Tanne
mit einer ungebleichten GE-Helligkeit von 59,7% wird nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren
behandelt. Die Behandlungschemikalien sind Thioharnstoffdioxid, das in einer Menge von 0,5%, bezogen
auf das Trockengewicht der Pulpe, verwendet
STPP (%)1) | TDO (Gewichts prozent) |
PH | NaOH (Gewichts prozent) (auf Lösungsbasis) |
Helligkeits zunahme (Zahlenmäßige Zunahme der % Helligkeit) |
0 0,5 |
0,5 0,5 |
7,7 7,8 |
0,009 0,006 |
5,4 7,4 |
l) Natriumtripolyphosphat.
Dieses Beispiel zeigt den Einfluß des pH-Wertes auf die Bleichwirkung des Thioharnstoffdioxids. Holzschliff
einer Südkiefer mit einer ungebleichten GE-Helligkeit von 61,0% wird, wie im Beispiel 1 beschrieben,
behandelt. Thioharnstoffdioxid wird in einer Menge von 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf
das Trockengewicht der Pulpe, verwendet, und die Konzentrationen des Natriumhydroxyds in dem wäßrigen
System, die zum Variieren des pH-Wertes verwendet werden, zeigt Tabelle 5. Die dritte Spalte
von Tabelle 5 zeigt die Helligkeitszunahmen.
Gewichtsprozent | TDO | Anfangs-pH | Helligkeitszunahme |
NaOH in | (Gewichts | ■ (Zahlenmäßige | |
wäßrigem System | prozent) | 3,2 | ■ Zunahme der % Helligkeit) |
0,016% | 0,5 | 2,6 | |
(H2SO4)1) | 5,6 | ||
— | 0,5 | 7,2 | 6,1 |
0,006 | 0,5 | 8,0 | 8,3 |
0,016 | 0,5 | 9,6 | 6,4 |
0,030 | 0,5 | 3,4 | |
') Verwendet zur Schaffung des pH-Wertes 3,2.
B e i s ρ i e 1 7
Dieses Beispiel zeigt den Einfluß der Temperatur auf das Bleichverfahren. Holzschliff einer Südkiefer
mit einer ungebleichten GE-Helligkeit von 61,0% wird nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren
behandelt. Bei diesen Versuchen werden 5 bis 10% Thioharnstoffdioxid, bezogen auf das Trockengewicht
der Pulpen, zusammen mit einer solchen Menge Natriumbisulfit verwendet, die ein Gewichtsverhältnis
von Natriumbisulfit zu Thioharnstoffdioxid von 6:1 liefert. Der pH-Wert ist 6,6 bis 6,7, dabei liegt Natriumhydroxyd
in der wäßrigen Phase der Aufschlämmung in einer Konzentration von 0,016 Gewichtsprozent
vor. Proben dieser Pulpe werden jeweils bei Zeitdauer von 4 Stunden bei den in Spalte 1 der
folgenden Tabelle 6 angegebenen Temperatur behandelt, wobei sich die Helligkeitszunahmen der GE-
109 522/330
Prozente, die in Spalte 4 der Tabelle angegeben sind, ergeben.
Temperatur | TDO (Gewichts-' |
TDCVNa2S2O5 (Gewichts |
Helligkeitszunahme (Zahlenmäßige Zunahme der |
Prozent) | verhältnis) | % Helligkeit) | |
38 | 0,5 | 6/1 | 4,8 |
54 | 0,5 | 6/1 | 7,8 |
71 | 0,5 | 6/1 | 10,2 |
82 | 0,5 | 6/1 | 10,8 |
Dieses Beispiel zeigt den Einfluß der Konzentration an Pulpe in der Aufschlämmung beim Bleichverfahren.
Eine Pulpe aus Holzschliff einer Südkiefer mit einer ungebleichten GE-Helligkeit von 61,0%
wird in Form von wäßrigen Aufschlämmungen, deren Konzentrationen nach der Zugabe der Bleichchemikalien
denen der folgenden Tabelle 7 entsprechen, hergestellt. Die Aufschlämmungen werden gemäß
dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren behandelt. Es werden 5 bis 10 Gewichtsprozent Thioharnstoffdioxid,
bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, und Natriumbisulfit in einer Menge verwendet,
um ein Gewichtsverhältnis von Natriumbisulfit zu Thioharnstoffdioxid von 6:1 zu schaffen. Durch
Verwendung von Natriumhydroxyd in der wäßrigen Phase der Aufschlämmungen in Konzentrationen,
die in Tabelle 7 angegeben sind, wird ein pH-Wert von 6,3 bis 6,7 erreicht. Die erreichten Helligkeitszunahmen gehen aus Tabelle 7 hervor.
TDO | Tabelle | •7 | Helligkeits zunahme |
|
Pulpenkon | Na2S2O5/ | NaOH (Gewichts |
(Zahlenmäßige Zunahme der |
|
zentration (Gewichts |
0,5 | TDO (Gewichts |
prozent) in wäßriger |
% Helligkeit) |
prozent) | 0,5 | verhältnis) | Phase | 9,2 ■ |
2 | 0,5 | 6/1 | 0,01 | 10,2 |
3 | 0,5 | 6/1 | 0,016 | 9,5 |
5 | 6/1. | 0,026 | 8,9 | |
10 | 6/1 | 0,056 | ||
Aus den obigen Beispielen geht hervor, daß Thioharnstoffdioxid ein sehr wirksames Bleichmittel für
Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt darstellt, wenn es in einer Menge von 0,25 Gewichtsprozent
oder mehr, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, bei einem pH-Wert von 5,5 bis 8,0 verwendet
wird. Es ist gezeigt, daß die Wirksamkeit des Verfahrens von der sorgfältigen Beachtung gewisser
kritischer Grenzen in Hinsicht auf Bestandteilmengen, pH, Temperaturen u. dgl. abhängig ist. Es ist gleichfalls
gezeigt, daß Thioharnstoffdioxid in seiner Wirksamkeit als Bleichmittel besser ist als eines der besten
zum Stand der Technik gehörenden Bleichmittel, nämlich Natriumhyposulfit. Die ausgezeichneten
Bleichergebnisse werden mit anderen Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt bestätigt, das erfindungsgemäße
Verfahren liefert so ein sehr wertvolles Mittel zum Bleichen dieser schwer zu bleichenden
Pulpen.
Claims (10)
1. Verfahren zum Bleichen von Holzpulpen mit niedrigem Zellulosegehalt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pulpe bei einer Temperatur von 32 bis 1500C bis zu 4 Stunden
in einer wäßrigen Aufschlämmung der Pulpe mit einem pH-Wert von 5,5 bis 8,0, die 1 bis 20 Gewichtsprozent
Pulpe und 0,1 bis 2% Thioharnstoffdioxid, bezogen auf das Gewicht der trockenen
Pulpe, enthält, behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der wäßrigen Aufschlämmung der
Pulpe auch Natriumbisulfit in einer Menge bis zum 20fachen des Thioharnstoffdioxidgewichts
eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der wäßrigen Aufschlämmung
der Pulpe auf 5,5 bis 7,0 gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumbisulfit in einer Menge bis
zum etwa 6fachen des Thioharnstoffdioxidgewichts verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der wäßrigen Aufschlämmung
der Pulpe ein Polyphosphat in einer Menge bis zu 1% des Gewichts der Pulpe eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyphosphat Natriumpolyphosphat
in einer Menge bis zu etwa 0,5% des Gewichts der Pulpe verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Thioharnstoffdioxid
in einer Menge von 0,1 bis 1,0% des Gewichts der Pulpe verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bleichbehandlung
eine Temperatur von 32 bis 1000C eingehalten und die Behandlung während 2 bis
3 Stunden durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bleichbehandlung
eine Temperatur von 71 bis 82° C eingehalten und die Behandlung während 2 bis
3 Stunden durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufschlämmung
eine Pulpenkonzentration von etwa 3% eingehalten wird.
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