DE1546440B1

DE1546440B1 - Verfahren zur Herstellung von modifiziertem Zellstoff fuer die Papierherstellung

Info

Publication number: DE1546440B1
Application number: DE19641546440
Authority: DE
Inventors: Creamer George Bernard; Thomas Berwyn Brainerd
Original assignee: Rayonier Inc
Current assignee: Rayonier Inc
Priority date: 1963-12-10
Filing date: 1964-11-26
Publication date: 1970-06-18
Also published as: CH433953A; FI46272B; GB1024096A; FI46272C; NL6412921A; BE655542A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur b) die Hydroxyalkylierung in an sich bekannter

Herstellung von modifiziertem Zellstoff, welcher für Weise mit Äthylenoxid oder Propylenoxid bis zu

die Verarbeitung auf üblichen Papierherstellungsvor- einem Substitutionsgrad durchgeführt wird, wel-

richtungen geeignet ist, bei dem mercerisierte Zeil- eher einer Gewichtszunahme der Cellulose von 2,5

stoff-Fasern zerfasert und dann hydroxyalkyliert 5 bis 8 Gewichtsprozent atro entspricht,

werden. c) die Zellstoff-Fasern sofort nach der Verätherung

Es ist bekannt, daß die der Cellulose eigenen Faser- in an sich bekannter Weise mit verdünnter Säure

bindungseigenschaften durch eine Mercerisierung stark neutralisiert werden,

beeinträchtigt werden. Diese Tatsache hat es bisher d) alle Verfahrensschritte, beginnend mit der Mer-

verhindert, daß mercerisierte Fasern einen wesent- io cerisierung und endend mit der Verätherung,

liehen Anteil des Mahlgutes für die Herstellung von unter Sauerstoffausschluß durchgeführt werden,

starkem Papier bilden, denn die Festigkeit des Papiers Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird

ist unmittelbar von den Faserbindungseigenschaften eine Hydroxyalkylcellulose erhalten, die gegenüber

des Mahlgutes abhängig. Es wurde auf die Verwen- den Produkten nach den bekannten Verfahren wesent-

dung mercerisierter Fasern verzichtet, obwohl die Ver- 15 lieh kräftiger und außerdem flexibler ist. Überraschen-

wendung von mercerisierten Fasern wegen der erhöh- derweise ist die Faser auch reiner und wird bei der

ten Werte an Reinheit, Weißgehalt und Farbstabilität Alterung weniger verfärbt. Für diesen Erfolg ist das

der Fasern und des Papiers erwünscht wäre. Seit Zusammenwirken aller genannten Maßnahmen erfor- '

vielen Jahren wurden erhebliche Anstrengungen darauf derlich, und es ist insbesondere von Bedeutung, daß

gerichtet, ein praktikables Verfahren zu finden, um 20 die Zellstoff-Fasern nur möglichst kurze Zeit mit dem

mercerisierten Cellulosefasern die ursprünglichen Faser- Alkali in Berührung kommen, der Substitutionsgrad

bindungseigenschaften wiederzugeben, ohne daß das innerhalb der angegebenen Grenzen gehalten und unter

Bemühen von Erfolg begleitet war. weitgehendem Luftausschluß gearbeitet wird. Durch

So ist ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff das Einhalten der angegebenen Grenzen für den Sub-

für die Verarbeitung zu feinem Papier bekannt, bei 25 stitutionsgrad wird vor allem eine erhöhte Empfind-

dem Baumwoll-Linters zunächst durch eine 20 Minu- lichkeit der Fasern gegenüber alkalischen Lösungen

ten währende Behandlung mit Natronlaugen in Alkali- vermieden.

cellulose umgewandelt werden. Die Natronlauge wird Im Gegensatz dazu wird bei dem erstgenannten

dann so weit abgepreßt, daß der Gehalt von Cellulose bekannten Verfahren nach dem Mercerisieren nur ein

in der Masse etwa ein Drittel des Gesamtgewichtes 30 Teil der Natronlauge entfernt, oder es wird sogar noch

ausmacht. Darauf wird die Cellulose nach vorherigem Natronlauge hinzugegeben. Auch wird bei diesem Ver-

Zerfasern mit 25 Gewichtsprozent Äthylenoxid äthoxy- fahren die Hydroxyäthylcellulose vor der Neutrali-

liert. Um Explosionen während der Äthoxylierung zu sation erst mit gebleichter Cellulose vermischt, ohne

vermeiden, wird das Reaktionsgefäß vor dem Einleiten daß auf eine Alterung der Cellulose Rücksicht genom-

des Äthylenoxids mit Stickstoff gespült und evakuiert. 35 men wird. Das zweite der bekannten Verfahren enthält

Die Baumwolle wird nach der Verätherung mit nicht- überhaupt keine Vorschriften über die Behandlung

modifizierten Baumwoll-Linters vermischt, in Wasser der Zellstoff-Fasern beim und nach dem Mercerisieren

aufgeschlämmt und dann neutralisiert. hinsichtlich der Entfernung der Natronlauge und eines

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden Arbeitens unter Sauerstoffausschluß. Weiterhin sind

mercerisierte Zellstoff-Fasern unter geregelten Tempe- 40 dort keine Angaben über den zweckmäßig einzuhal-

raturbedingungen mit dampfförmigem Äthylenoxid tenden Substitutionsgrad vorhanden. Ebensowenig ent-

zu Hydroxyäthylcellulose veräthert. Die verätherte hält das oben behandelte dritte Verfahren Vorschrif-

Hydroxyäthylcellulose wird dann in Wasser vermählen ten über die sofortige Entfernung des Alkalis nach

und zu Papier verarbeitet. dem Mercerisieren, die Bedeutung eines bestimmten

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird ehe- 45 Substitutionsgrades bei der Hydroxyalkylierung und

misch gereinigte Cellulose nach vorheriger Zugabe die Notwendigkeit, unter Sauerstoffausschluß zu

von wäßrigem Alkalihydroxid mit Äthylenoxid oder arbeiten.

Propylenoxid bis zu einem Substitutionsgrad von maxi- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

mal 0,2 behandelt und dann zu Papier geformt. findung wird ein Kraft- oder Sulfitzellstoff, der für

Die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten 50 die Herstellung starken Papiers geeignet ist, zuerst Papiere haben zwar gegenüber den aus lediglich mer- mercerisiert und dann so schnell wie möglich unter cerisierter Cellulose hergestellten Papieren eine erhöhte sorgfältig überwachten Bedingungen zerfasert, anFestigkeit und Haltbarkeit, jedoch haben sie, ins- schließend sofort veräthert und danach neutralisiert, besondere nach der Alterung, einen verminderten Die Mercerisation wird mit 12- bis 25%iger Natron-Weißgehalt. Außerdem lassen auch die mechanischen 55 lauge bei einer Temperatur von 5 bis 40° C durchEigenschaften der nach den bekannten Verfahren her- geführt. Das Einweichen des Zellstoffes erfolgt so gestellten Zellstoffe und der mit diesen Zellstoffen lange, wie es nötig ist, um eine gleichförmige Aberzeugten Papiere zu wünschen übrig. sorption der Lauge in dem Zellstoff zu erzielen. Je

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, nach der benutzten Anlage, der Laugenkonzentration

ein Verfahren zur Herstellung von modifiziertem Zeil- 60 und der Temperatur beträgt die Einweichdauer 3 bis

stoff, der zur Papierherstellung geeignet ist, zu schaffen, 10 Minuten. Der zum Verhindern eines Alterns vor-

das zu einem Zellstoff bedeutend erhöhter Qualität gesehene Sauerstoffausschluß während der Mercerisie-

und dementsprechend verbesserten Papieren führt. rung wird durch ein Abdecken der Fasern mit der

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge- Lauge erzielt, denn die wäßrige Lauge schirmt die

löst, daß 65 Alkalicellulose vom Luftsauerstoff während der zum

a) die überschüssige Natronlauge nach dem Mer- Einweichen benötigten kurzen Zeit wirksam ab. Die

cerisieren sofort durch bestmögliches Abpressen getränkten Fasern werden dann schnell ausgepreßt,

entfernt wird, um den Überschuß an Natronlauge zu entfernen, und

3 4

dann schnell zu Flocken zerfasert. Dabei wird ein bei 30^cC in Gegenwart einer Spur Mangan gealtert, Kontakt mit Luft auf einem Minimum gehalten, indem neutralisiert und gewaschen.

die Operationen in einer abgeschlossenen Vorrichtung C. Diese Zellstoffportion wurde ebenfalls durch

ausgeführt werden, aus der die Luft mit Hilfe eines Tränken mit einer 18,5°/oigen wäßrigen Natronlauge Inertgases, beispielsweise Stickstoff, ausgetrieben wird. 5 während 30 Minuten bei 25° C mercerisiert und auf Die zum Mercerisieren und Zerfasern benötigte Zeit ein Gewichtsverhältnis von 2,5 abgepreßt. Sie wurde sollte 45 Minuten und, sofern es möglich ist, Vorzugs- dann auf eine Dichte von 0,15 zerfasert, indem sie v/eise 30 Minuten nicht überschreiten. Die beschriebene einmal durch einen kontinuierlich arbeitenden Sprout-Behandlung vermindert die schädlichen Wirkungen Waldron-Flocker geleitet wurde, aus dem Sauerstoff von Sauerstoff, die zu einem Altern der Cellulose und io durch Abdrücken mit Stickstoff ausgetrieben war. einem Vermindern der Faserbindungseigenschaften der Nach dem Zerfasern wurde die Alkali-Cellulose erneut mercerisierten Fasern führen. mit verdünnter Schwefelsäure neutralisiert und so

Unmittelbar nach dem Zerfasern wird der also lange gewaschen, bis sie neutral war, so daß ein Abbau ungealterte mercerisierte Zellstoff in einem geeigneten der Cellulose wirksam verhindert wurde,
geschlossenen Behälter eingebracht und mit einer aus- 15 D. Diese Zellstoffportion wurde nach dem erfinreichenden Menge Äthylenoxid oder Propylenoxid dungsgemäßen Verfahren behandelt. Sie wurde in der veräthert, um die Cellulose damit in einer Menge gleichen Weise wie die Portion C mercerisiert und zervon 2,5 bis 8 Gewichtsprozent zu substituieren. fasert. Die zerfaserte Alkali-Cellulose wurde unter

Die Verätherurg wird in bekannter Weise unter Ausschluß von Luft mittels Stickstoff in einen vermöglichst vollständigem Ausschluß von gasförmigem 20 schlossenen, kontinuierlich arbeitenden Reaktor geSauerstoff, vorzugsweise unter Stickstoff, und etwa leitet, der mit einem auf 73⁰C gehaltenen Mantel im gleichen Temperaturbereich wie die Mercerisation versehen war. Alle Rückstände an Sauerstoff wurden ausgeführt. Nach der Verätherung werden die Fasern durch Evakuieren und Ersetzen durch Stickstoff entschnell mit verdünnter Säure neutralisiert, um eine fernt, und es wurde in dem Kessel Stickstoff unter Alterung zu vermeiden, und gewaschen. Danach kann 25 Druck gehalten. Dann wurde Äthylenoxid eingelassen, aus dem Zellstoff auf übliche Weise Papier hergestellt indem es mit dem Stickstoff in einer Konzentration werden. von 50 Molprozent gemischt wurde. Die zugeführte

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Ver- Menge wurde so gewählt, daß ein Reaktionswirkungsmeiden einer Depolymerisation (Alterung) der Cellu- grad mit der Cellulose von 50% angenommen werden lose durch Verminderung eines Kontaktes der alka- 30 konnte. Die Cellulose wurde in dem Reaktor 21 Minulischen Fasern mit Sauerstoff und die strenge Beach- ten gelassen und hatte dann 3,7 Gewichtsprozent an tung der angegebenen Bedingungen bei der Merceri- Äthylenoxid aufgenommen. Nach dem Verlassen des sierung und Zerfaserung sowie die Einführung einer Reaktors wurde die Cellulose sofort mit verdünnter genügenden Menge von Äthylenoxid oder Propylen- Schwefelsäure neutralisiert, bis zur Säurefreiheit geoxid für den Erfolg von Wichtigkeit. Eine Alterung 35 waschen und einer Behandlung mit einer verdünnten infolge Oxydation beschädigt die Fasern und schwächt Lösung von Schwefeldioxid unterworfen,
das Papier. Eine übermäßige Verätherung macht die Um die Wirkung der vorstehenden Behandlungen

Fasern alkali- und, wenn weit genug getrieben, auch auf die Eigenschaften des Kiefer-Kraftzellstoffes für wasserlöslich. Die Verwendung der speziellen Korn- die Papierherstellung zu veranschaulichen, wurden die bination von Behandlungsschritten und die Beachtung 40 Produkte A bis D jeweils in Wasser aufgeschlämmt der von der Erfindung angegebenen Bedingungen führt und in einem Valley-Holländer in einer Weise gedagegen zu einem mercerisierten Holzzellstoff, der in mahlen, die der TAPPI-Methode T 200 ts-61 entüblichen Vorrichtungen zu dem Vermahlungsgrad ver- spricht. Der Fortschritt der Mahlung wurde durch mahlen werden kann, der für die gewünschte Papierart Prüfen der Canadian Standard Freeness nach der benötigt wird, in üblichen Vorrichtungen zu Papier 45 TAPPI-Methode T 227 m-58 verfolgt. Der Mahlungsgeschöpft oder gegossen und in üblicher Weise ge- grad wurde von einem Ausgangswert im Bereich von trocknet wird, um ein Papier mit einer außergewöhn- 750 auf etwa 200 reduziert. Bei Erreichen dieses Wertes liehen Festigkeit, Porosität, Biegsamkeit, Durchsichtig- wurde der Mahlvorgang beendet,
keit und Farbstabilität zu ergeben. Proben des gemahlenen Zellstoffes, die dem HoI-

Die folgenden Beispiele veranschaulichen weitere 50 länder in Abständen von 15 Minuten entnommen Einzelheiten der Erfindung. wurden, wurden nach der TAPPI-Methode T 205 m-58

in Handblätter gegossen und getrocknet. Die Hand-

Beispiel I blätter wurden nach Standard-Methoden geprüft, die

die folgenden TAPPI-Methoden umfaßten:

Es wurden von einem handelsüblichen Kraftzellstoff 55

aus Kiefernholz, der einen Polymerisationsgrad von χ 402 m-49 (Vorbehandlung des Papiers zur Prüfung), etwa 1300 aufwies, Portionen gebildet, zur Unter- _{T 403 ts}__{63 (Bers}tfe_Stigkeit),
scheidung mit A bis D bezeichnet und wie folgt be- „ .„, ~ ,~ ,..,...
handelt: T 404 os-61 (Zugfestigkeit),

A. Diese Portion wurde zum Vergleich benutzt. Sie 60 T 414 ts-64 (Einreißfestigkeit),
wurde vor dem Vermählen und der Weiterverarbei- T 423 m-50 (Faltungsbeständigkeit),
tung zu Papier keiner Behandlung unterworfen. χ 425 m-60 (Opazität),

B. Diese Portion des Zellstoffes wurde durch Trän- _{T 460 m}__{49 (Luftwide}r_Stand),
ken mit einer 18,5°/„igeii wäßrigen Natronlauge wah- _ .._ .. _ , , , ..
rend 30 Minuten bei 25°C mercerisiert, bis auf ein 65 T 457 m-46 (Dehnbarkeit).
Gewichtsverhältnis von 2,5 ausgepreßt und 1 Stunde

in einem chargenweise arbeitenden Gerät zerfasert. Die bei diesen Prüfungen erzielten Ergebnisse sind

Die erhaltene Alkali-Cellulose wurde dann 24 Stunden in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellt. Zum

Vergleich der verschiedenen Proben bei einem gleichen Vermahlungsgrad wurden ihre Qualitäten bei einem Mahlungsgrad von 300 CSF (Canadian Standard Freeness) willkürlich ausgewählt. Die Werte, die der Zeichnung bei einem Vermahlungsgrad von 300 CSF zu entnehmen sind, sind in der Tabelle I wiedergegeben.

Außer den Prüfungen hinsichtlich der Papierherstellung wurden analytische Untersuchungen mittels Standard-Labor-Methoden ausgeführt, um andere Qualitäten der Proben festzustellen, und zwar

(i) Prüfung des Weißgehaltes frisch hergestellter spezieller Handblätter und dergleichen Blätter nach einer Alterung durch Wärmeeinwirkung (16 Stunden bei 105⁰C) oder durch ultraviolettes Licht (Einwirkungszeit 3 Stunden);

(ii) Prüfen des Polymerisationsgrades (DP), Durchmessen der Viskosität von Lösungen der Cellulose in Cupriäthylendiamin;

(iii) Prüfen des Gehalts an Xylan und Mannan durch Chromatrographie ihrer Hydrolisate in Vergleich mit bekannten Zuckerlösungen.

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind ebenfalls in der Tabelle I wiedergegeben.

Tabelle I

Behandlung

Mercerisation

Alterung

Verätherung

Äthoxylierung in°/o

Analysewerte

Polymerisationsgrad

Weißgehalt in%

Weißgehalt nach Wärmealterung in %

Weißgehalt nach UV-Alterung in°/₀

Xylan in%

Mannan in%

Eigenschaften für die Papierherstellung bei 300 CSF

Mahlzeit in Minuten

Berstfestigkeit in%

Einreißfestigkeit in%

Zahl der Faltungen

Zugfestigkeit in Meter

Opazität in % ·

Luftwiderstand in Sekunden

Dehnbarkeit in % ■

Nein Nein Nein 0

1290 89,8 86,9 79,2 8,3 6,5

66 73 151 600 8800 63,4 35 2,5

Ja Ja

Nein 0

640

91,3

86,9

84,8

1,8

2,6

98

35

180

85

4700 76,5 10 4,0

Ja

Nein Nein 0

1200

90,7

88,8

82,9

2,5

4,0

98 51 183 600 6200 68,6 25 4,2

Ja

Nein Ja

3,7

1210

89,3

88,4

85,2

1,3

2,6

126 86 167 3300 8200 50,7 23 6,4

Beispiel II

Weitere Portionen des handelsüblichen gebleichten Kraftzellstoffes aus Kiefernholz, der im Beispiel I benutzt wurde, wurden für weitere Prüfungen benutzt, um die Wirkungen der Verfahrens-Variablen auf die Qualität des Papiers zu veranschaulichen.

E. Diese Portion des Zellstoffes wurde wie die Portion D im Beispiel I behandelt, jedoch wurde zum Mercerisieren eine 14%ige Lauge statt einer 18,5%igen verwendet.

F. Auch diese Zellstoff-Portion wurde wie die Portion D im Beispiel I behandelt, jedoch wurde die Stärke der Mercerisierungslauge von 18,5 auf 22% gesteigert, und es wurde die Hydroxyäthylierung fortgesetzt, bis die Cellulose 3,0% Äthylenoxid aufgenommen hatte.

G. Diese Portion des Zellstoffes wurde ebenfalls wie die Portion D im Beispiel I behandelt, jedoch

wurde die Hydroxyäthylierung abgebrochen, als in der

Cellulose 2,2 % Äthylenoxid anstatt 4,0 % substituiert waren.

H. Diese Zellstoffportion wurde wie die Portion D im Beispiel I behandelt, jedoch wurde die Hydroxyäthylierung in solcher Weise vorgenommen, daß die Cellulose 5,9% Äthylenoxid anstatt 4,0% aufnahm.

Diese Proben wurden in einem Valley-Holländer gemahlen und in der gleichen Weise geprüft, wie es im Beispiel I beschrieben wurde. Die Resultate sind in der Tabelle II und in den Fig. 4 bis 6 wiedergegeben, in denen die Ergebnisse für die Portion D zum Vergleich wiederholt sind.

Tabelle II

D	E	F	G
4,0	4,0	3,0	2,2
18,5	14	22	18,5
1210	1040	1075	970
89,3	88,5	—	88,3
88,4	87,5	—	87,6
85,2	82,9	—	85,1
1,3	1,2	—	2,0
2,6	2,4	—	2,4
126	130	101	123
86	73	65	61
167	185	182	193
8200	8200	7000	6700
3300	3320	2200	1180
50,7	47,6	54,5	61,0
23	40	15	23
6,4	6,5	5,9	5,8

Analysewerte

Äthoxyl in%

Konzentrierte Mercerisierungslauge in %

Polymerisationsgrad

Weißgehalt in%

Weißgehalt nach Wärmealterung in %

Weißgehalt nach UV-Alterung in%

Xylan in%

Mannan in %

Eigenschaften für die Papierherstellung bei 300 CSF

Mahlzeit in Minuten

Berstfestigkeit in %

Einreißfestigkeit in %

Zugfestigkeit in Meter

Zahl der Faltungen

Opazität in%

Luftwiderstand in Sekunden

Dehnbarkeit in %

18,5

930

89,1

87,7

84,6

107 82 155 8900 6000 44,3 40 8,0

Beispiel III

Das folgende Beispiel veranschaulicht die Verwendung von Sulfit-Zellstoff und die Wirksamkeit von Propylenoxid bei dem erfindungsgemäßen Verfahren:

I. Eine Portion eines handelsüblichen gebleichten Sulfit-Zellstoffes aus Schierlingstannenholz wurde ohne jede Behandlung als Vergleichsprobe verwendet.

J. Eine zweite Portion des gleichen Zellstoffes wurde mit einer 18,5%igen Natronlauge bei 25°C während Minuten eingeweicht, ausgepreßt und unter nichtalternden, nichtoxydierenden Bedingungen geflockt. Der geflockte Zellstoff wurde dann schnell in einen verschlossenen Reaktor gebracht, der mit einem Rührer versehen war, und in Stickstoff-Atmosphäre mit einer ausreichenden Menge Äthylenoxid hydroxyäthyliert, um die Cellulose während 35 Minuten bei 38° C mit 4,1% zu substituieren. Das Erzeugnis wurde dann schnell aus dem Reaktor entnommen, mit verdünnter Schwefelsäure neutralisiert, bis zur Säurefreiheit mit Wasser gewaschen und getrocknet.

K. Eine dritte Portion des gleichen Zellstoffes wurde in genau der gleichen Weise wie die Portion J mercerisiert und veräthert, jedoch wurde die Verätherung mit einer genügenden Menge Propylenoxid ausgeführt, um die Cellulose bei 46° C innerhalb von 40 Minuten mit 4,1 % Propylenoxid zu substituieren.

Diese Proben wurden wie in den früheren Fällen in Wasser in einem Valley-Holländer gemahlen, und es wurden ihre Qualitäten zur Papierherstellung bei einem Vermahlungsgrad von 300 CSF nach den gleichen TAPPI-Methoden geprüft. Die Ergebnisse sind in den Fig. 7 bis 9 und der folgenden Tabelle III wiedergegeben.

Tabelle III

Analysewerte

Äthoxyl in°/o

Propoxyl in %

Polymerisationsgrad

Xylan in%

Mannan in %

Eigenschaften für die Papierherstellung bei 300 CSF

Mahlzeit in Minuten

Berstfestigkeit in %

Einreißfestigkeit in %

Zugfestigkeit in Meter

Zahl der Faltungen

Opazität in%

Luftwiderstand in Sekunden

Dehnbarkeit in %

0
0

1960
2,2
8,4

65
54
101
6600
400
66,0
160
1,7

4,1
0

1700
0,2
1,2

116
45
127
6200
650
57,0
18
3,8

4,1 1450 0,2 0,6

95 55 124 5100 110 60,0 4 3,2

009525/190

In dem obigen Beispiel I wird die schädliche Wirkung der Mercerisierung und der Alterung für die Papierfestigkeit aus einem Vergleich der Probe A mit der Probe B deutlich (Fig. 1 und 2). Das Verhindern einer Alterung bei der Probe C führt noch nicht auf die ursprüngliche Festigkeit, sondern erst die Hydroxyäthylierung unter nichtalternden Bedingungen bei der Probe D ergibt ein festes, hochbiegsames Papier. Fig. 3 zeigt, daß dieser hydroxyäthylierte Zellstoff einen sehr geringen Luftwiderstand und demnach eine hohe Porosität selbst noch bei einem Vermahlungsgrad, der zu einem starken Papier führt, aufweist.

Andere an Hand der Proben A bis D ermittelte Daten (Tabelle I) veranschaulichen die reinigende Wirkung der Mercerisierung auf die Fasern und die verbesserte Beständigkeit des Weißheitsgrades ebenso wie die hohe Festigkeit und sehr geringe Opazität.

Das Beispiel II veranschaulicht die Wirkung von Änderungen in der Konzentration der Mercerisierungslauge und des Grades der Substitution mit Äthylenoxid. Die Qualität der hydroxyäthylierten Fasern war relativ unabhängig von der Konzentration der zur Mercerisierung verwendeten Lauge. Sie war jedoch in hohem Maße abhängig von dem Ausmaß der Substitution mitÄthylenoxid. Eine größere Menge Äthylenoxid führte zu größerer Festigkeit, erhöhte jedoch zugleich die Empfindlichkeit gegen Alkalien und Wasser.

Es wird angenommen, daß die Wirkung der Substitution etwa auf folgenden Vorgängen beruht: Während der Mercerisierung wird die Kristallform der Cellulose geändert, und es werden viele Verunreinigungen entfernt. Dies hat eine offene Struktur innerhalb der Faser zur Folge, die in hohem Maße beim Neutralisieren und noch weiter beim Trocknen schwindet, so daß sich viele relativ dauerhafte innere Bindungen bilden. Es besteht nur eine geringe Tendenz zu Bindungen zwischen den Fasern, denn die Fasern sind steif und haben weniger Fäserchen an der Oberfläche oder gequollene Stellen als vor der Mercerisierung. Eine normale Mercerisierung erlaubt es auch, daß die Cellulose von Sauerstoff angegriffen wird, was eine Verminderung ihres Polymerisationsgrades zur Folge hat.

Die Substitution von Äthylenoxid in der Faser, während sie sich noch in einem alkalischen Zustand befindet, verhindert das Schrumpfen bei der Neutralisation und führt zu neuen Bindungen einer flexibleren, hydrophilen Art. Die Faser wird dementsprechend plastischer, und es werden ihre inneren Unregelmäßigkeiten ausgefüllt. Hierdurch werden Grenzflächen vermindert; die zur Opazität führen, und die Bereiche vermehrt, in denen sich die Fasern berühren. Der vergrößerte Kontakt, das Vorhandensein von in Bindungen eingehenden Gruppen an der Oberfläche und das Verhindern eines Abbaues geben der Faser ihre gute Festigkeit wieder. Die Flexibilität und die Porosität werden auf die offene Blattstruktur zurückgeführt, die sich aus der Entfernung kleiner Bruchteile und die Widerstandsfähigkeit der Faser gegen ein Zerbrechen beim Mahlen ergibt.

Papiere, die aus nach der Erfindung behandeltem Zellstoff hergestellt werden, sind für den Gebrauch in Filtern, absorbierenden Erzeugnissen, als Deck- und Dekorationspapiere, dauerhaftes Registrierpapier, Pergamentpapier u. dgl. geeignet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von modifiziertem Zellstoff, welcher für die Verarbeitung auf üblichen Papierherstellungsvorrichtungen geeignet ist, bei dem mercerisierte Zellstoff-Fasern zerfasert und dann hydroxyalkyliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die übsrschüssige Natronlauge nach dsm Mercerisieren sofort durch bestmögliches Abpressen entfernt wird,

b) die Hydroxyalkylierung in an sich bekannter Weise mit Äthybnoxid oder Propybnoxid bis zu einem Substitutibmgrad durchgeführt wird, welcher einer Gewichtszunahme der Cellulose von 2,5 bis 8 Gewichtsprozent atro entspricht,

c) die Zellstoff-Fasern sofort nach der Veräthsrung in an sich bekannter Weise mit verdünnter Säure neutralisiert werden,

d) alle Verfahrensschritte, beginnend mit der Mercerisisrung und endsnd mit der Veretherung, unterSauentoffausschlußdurchgeführtwerden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzsichnet, daß dis Mercerisierung bei 5 bis 40°C mit 11- bis 25°/₀iger Natronlauge durchgeführt und der Zellstoff bis zu einem flockigen Zustand zerfasert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen