DE1692855A1 - Verfahren zum Aufarbeiten von Faserstoff - Google Patents

Description

Dipl.-Ing.F.Weickmann, Dr. Ing. A/Weickmann, D1PL.-ING.H.WEICKMANN D1PL.-PHYS. Dr. K. Fιncke Patentanwälte ι O c) 4 Q O O

JO S MÜNCHEN 27, mdhlstrasse 22, rufnummer 483921/22

GF PAPaR CHEMISTRY, Appleton, Wisconsin / USA

Verfahren zum Aufarbeiten von Faserstoff

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein einen Faserstoff mit einem beträchtlichen Gehalt an .Kohlehydratmaterial und kohlehydratfremdem material und die Aufarbeitung dieses Faserstoffs. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Faserstoff mit einem beträchtlichen G-ehalt an Kohlehydratmaterial und ursprünglichem oder modifiziertem Lignin.

Seit vielen Jahren sind verschiedene Verfahren zur Aufarbeitung von Faserstoffen, v.ie Holz, zum Zwecke der Herstellung von Zellstoff, v/elcher in flächenhaftes Material, wie z.B. Papier, weiterverarbeitet werden kann, bekannt.

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So wurden Aufarbeitungsverfahren entwickelt, bei denen Sulphitverbindungen für die Aufarbeitung von Faserstoffen verwendet wurden; diese Verfahren wurden unter sauren oder nahezu neutralen Bedingungen ausgeführt. Äs sind dies die sogenannten Sulphit-j Bisulphit— und neutralen Sulphitverfahren. Zusätzlich zu den Sulphitverbindungen benutzten die bekannten Verfahren SuIplötverbindungen und auch Alkalilaugen bei der Herstellung von Zellstoff; diese Verfahren sind bekannt unter den Uamen Sulphat- oder .Kraftverfahren, bzw. Sodaverfahren. In all diesen genannten Verfahren werden Lignine in lösliche oder entfernbare Verbindungen umgewandelt, und, falls eine SuIphitverbindung zur Anwendung kommt, wird das Lignin in Lignosulfonate verwandelt; Im Soda- oder Kraftverfahren wird es in Alkalilignin mit angelagerten Hydroxylgruppen verwandelt. Von Bedeutung ist, daß in jedem Falle die Phenolringe der Ligninstruktur intakt bleiben. Weiter ist es von Bedeutung, daß in den verschiedenen handelsüblichen Verfahren zur chemischen Aufarbeitung von Faserstoffen gewichtsmäßig mehr Kohlehydratmaterial als Lignin durch die Behandlungschemikalien von dem Fasermaterial entfernt wird. Im Falle einer sauren Behandlung, d.h. im Falle einer Behandlung mit Sulphitverbindungen, hydrolysieren die Kohlehydratmaterialien zu Zucker; dieser Fall tritt· insbesondere bei Hemicellulose ein. Auf der anderen Seite v. alkalische Behandlung, welche aus der Anwendung von Sulphat oder Lauge resultiert, das Kohlehydratmaterial in

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einfache säuren aufzutrennen und setzt Aeetylgruppen in der Hemicellulose frei. Aufgrund dieser Behandlung neigen die Sulphitstoffe zu -weicher und schwacher Beschaffenheit; die Stoffe nach dem Kraft- oder Sodaverfahren haben eine feste und harte Beschaffenheit.

Die vorliegende Erfindung betrifft Faserrohstoffe, welche für den erfindungsgemäßen Zweck das Material mit einem beträchtlichen Gehalt von Kohlehydratmaterial als auch kohlehydratfremdem Material sind; dabei ist es unbedeutend, ob das material vorbehandelt wurde oder nicht. Die kohlehydratfremden Stoffe in dem Fasermaterial enthalten einen beträchtlichen jBetrag ursprünglichen oder modifizierten Lignins. Demzufolge betrifft der im folgenden genannte Ausdruck "Faserstoff" jedes material innerhalb der Begriffsdefinition, z.b. Bolz, Holzmehl, Zeitun^spapier, Abfallpapier, aast und Flachs. Die vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf Fasterstoffe, wie Baumwolle, Lumpen oder Linter. .

Der Begriff "ursprüngliches Lignin" bezieht sich auf solche materialien, die die folgende allgemeine Formel haben und die in ursprünglicher Form in Holz oder anderen Rohmaterialien enthalten sind.

R H H₂

B0_^/' ^ G-G- GH₅

/s\

; _ o—

\lO 98L3 / 0 3 l* 9

r O

O H2

In dieser Former bedeutet E H oder OCH_.

Modifiziertes Lignin, wie es im erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findet,schließt solche Materialien ein, welche zur Vereinfachung ihrer Entfernung von Faserstoffen* wie z.B. im Sulphit-, Soda- und Kratverfahren, chemisch behandelt werden.

Bekanntlich enthält Holz im allgemeinen die folgenden Komponenten: . ■ - ,

(a) Kohlehydratmaterial 60 bis 80 # .

Cellulose 40 bis 55 #

Hemicellulose 15 bis 25" <?<>

kohlehydratfremdes Material 2o*bis 40■ % Lignin 15 bis 30 fo

Extraktivstoffe ____ 3 bis 10 $

Die oben genannten chemischen Behandlungsverfahren für Faserrohstoffe bewirken die Entfernung des Lignins; dadurch werden jedoch auch Kohlehydrate entfernt. Die Folge davon ist, daß, wenn der Großteil des Lignins vom Fasermaterial entfernt ist, die Ausbeute nur 50 # des Holzes beträgt.

Die chemischen Behandlungsverfahren für Faserstoffe werden notwendigerweise bei hohen Temperaturen in einer wässrigen Lösung und folglich mit hohen Drucken durchgeführt. Dies erfordert nicht nur teure Anlagen, verbunden mit Unterhaltungsurid Sicherheitsproblemen, sondern, und das ist von viel grös-

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• serer Bedeutung, bringt einenbeschleunigten Abbau . . der Cellulose und der Hemicellulose mit sich. In den Sulphitverfahren werden die Fasern geschwächt, während im Kraftverfahren der Abbau der Cellulose weniger bedeutsam ist; der G-roßteil der Hemicellulosen werden in Form organischer Säuren verloren. Diese .Nebenprodukte chemischer Behandlungsverfahren resultieren in Stromverunreinigungen.

Die herkömmlichen chemischen Behandlungsverfahren für Faserstoffe verursachen das Aufkommen von Farbstoffen; dies ist insbesondere bei alkalischer Behandlung der Fall. Demzufolge ist ein Bleichvorgang notwendig und dieses Bleichen verursacht weiteren Abbau des Stoffes.

Außerdem bildeten die chemischen Behandlungsverfahren für Faserstoffe Hebenprodukte, die nur teilweise zu nutzbaren Produkten umgewandelt werden konnten. So können die Zucker in der ablauge von Sulphitverfahren zu Alkohol oder Hefe vergärt werden, während die resultierenden Lignosulfonate für verschiedene Zwecke Verwendung finden können. Andere Nebenprodukte verbleiben jedoch in der Ablauge. Auf der anderen Seite sind hohe Kosten damit verbunden, wenn die organischen Materialien in den Ablaugen von Sulphitverfahren verbrannt werden, um anorganische Stoffe zu gewinnen. Die Nebenprodukte des Kraftverfahrens werden üblicherweise verbrannt; Wärme wird erzeugt und Aufschlußchemikalien können gewonnen werden. Während dies ein Ökonomisches Verfahren ist, können flüchtige Schwefelverbindungen Verunreinigungsprobleme verursachen.

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- ■ - . ' , BAD

Es ist bekannt, daß Holz mit oxydierenden Chemikalien behandelt werden kann, um Lignin selektiv zu entfernen und ein ligninfreies Material zu schaffen, welches die Anmelderin als "holopulp" bezeichnet. Dieser Stoff enthält sowohl Cellulose als auch andere Kohlehydratstoffe, insbesondere die Hemicellulose. Diese bekannten Schritte bei der Ligninoxydation wurden jedoch nach Wissen der Anmelderin nicht im technischen Maßstab sondern nur in Laboratoriumsarbeit durchgeführt. Außerdem haben diese bekannten Verfahren keinen Stoff geliefert, der die wichtigsten, zur Papierherstellung erforderlichen Eigenschaften aufweist. Hinzukommt, daß diese Verfahren für wirtschaftliche Zwecke nicht zufriedenstellend sind, da sie lange Behändlungszeiten erforderten und im allgemeinen unwirtschaftlich sind.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Schaffung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur selektiven Mgninentfernung durch oxidative Reaktionen. Der grobe Gedanke der Ligninentfernung aus gewissen Faserstoffen ist im USA-Patent 2 939 813 offenbart. Das Verfahren nach dieser Patentschrift erfordert jedoch die Anwendung großer Mengen Peressigsäure für die oxidative Beaktion; weiterhin offenbart diese Patentschrift Ausbeuten von weniger als ungefähr 60 $. Demzufolge bietet dieses Patent kein wirtschaftliches Verfahren.

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Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbes-serten Stoffs und eines verbesserten· Verfahrens zur Behandlung von Faserstoffen_o Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Stoff mit guter Eignung zur Papierherstellung und hohem Weißgrad zu schaffen. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine hohe Ausbeute an Stoff aus Fasermaterial, und insbesondere Ausbeuten zu erreichen, die höher sind als bei herkömmlichen Stoffaufschlußverfahren. Zusätzlich stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Aufschlußverfahren zu schaffen, welches. Pasern hoher Festigkeit und wesentlicher Freiheit" von. Farbstoffen liefert und welches K-eben produkte mit Ver»- ringerung der Verunreinigungsprobleme: liefert. Weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Gewinnung von Stoff in hohen Ausbeuten« Außerdem befaßt sich diese Erfindung mit der Schaffung neuen modifizierten Lignins·

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung.

Figur 1 ist eine graphische Darstellung der Ligninentfer*- nungszeit von Faserstoffen verschiedener Größe» Auf. der Or.dinatenachse befindet sich die Prozent— angabe des Lignins; auf einer logarithmischen Skala und auf der Abszissenachse befindet sich die Be:- handlungszeit*

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Figur 2 ist ebenfalls eine graphische Darstellung, welche . die Wirkung der. milden alkalischen Vorbehandlung auf die Ligninentferriungszeit zeigt; "die Ordinatenachsen und die Abszissenachsen sind dieselben wie diejenigen der Figur 1.

Figur 3 ist ein Dreiecksdiagrainm, welches die wesentliche .Freisetzung von Kohlehydratmaterial bei der oxidative n Ligninentfernung auf weniger als ungefähr 2 f> des Fasterstoffes zeigt; weiter zeigt dieses Diagramm die Wirkung von verschiedenen milden alkalischen Behandlungen.

Figur 4 zeigt den starken Anstieg im Verbrauch von Chlordioxyd, wenn mehr als ungefähr 16 ⁷I Lignin entfernt wird, d.h. der Lignin^ehalt im Holz beträgt weniger als ungefähr 2 $. Der Chlordioxydverbrauch ist entlang der Ordinaten^_achse dargestellt und der Stozentsatz des entfernten Lignins entlang der Abszisse nachse.

Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird Fasermaterial, welches Rohmaterial, wie Holz, Stroh oder Gräser, oder vorbehandeltes Fasermaterial , wie Zellstöffpappe, Papierabfall, oder Zeitungspapier sein kann, zerrissen, so daß die chemische Reaktion schneller vor sich gehen kann. Das zerrissene Fasermaterial wird dann extrahiert, um hydrophobe Stoffe, wie Teer, öl und Tinte, zu entfernen. Da& extrahierte,

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zerrissene Material wird dann einer milden alkalischen Vorbehandlung unterworfene Die Anmelderin"hat gefunden, daß Sohubquetschung des vorbehandelten Fasermaterials ohne Beschädigung der Fasern durchgeführt werden kann, um eine schnellere Behandlung in der nächsten Verfahrensstufe zu ermöglichenο

Das Faserinaterial wird dann einer selektiven Ligninentfernung mit Hilfe eines Oxydationsmittels und zwar mit-. Chlordioxyd oder Verbindungen, welche Chlordioxid freisetzen, so wie Hatriumchlorit. und Natrium chi or at, Peressigsäure, Per¹-ameisensäure: und Perpropionsäure unter Bedingungen, auf die im folgenden noch einzugehen sein wird, unterworfen. Die erfindungsgemäße selektive Ligninentfernung wird nur so lange durchgeführt "bis das restliche ursprüngliche oder modifizierte Lignin ungefähr zwischen ungefähr 2$ und ungefähr 5$ liegt₀ Während der Vorbehandlung und der selektiven Ligninentfernung sollte weniger Kohlehydratmäterial ala; Lignin von dem Faserstoff entfernt werden.

Die Anmelderin hat gefunden, daß durch Aufrechterhaltung eines Ligninsatzes von mindestens ungefähr 2$ in dem Faserstoff der in dem Faserstoff verbliebene Kohlehydratgehalt noch zulässig ist und daß ein zufriedenstellender Stoff erhalten wird.

Fach der selektiven Ligninentfernung aus dem Fasermaterial wird der erhaltene Stoff gefasert; die Zerfaserung kann mechanisch durch Anwendung eines Holländers oder einer Kegel-* stoffmühle erfolgen oder kann mit einer milden alkalischen Behandlung kombiniert werden.

Die Stoffausbeute nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beträft mehr als 60 $ u.U.mehr als 70 ^ des Ausgangsfäsermaterials.

Die Größe der faserigen Partikel, die erfindungsgemäß behandelt wurden, ist bedeutend für die Durchführung einer schnellen chemischen Reaktion. Figur 1 zeigt einen Vergleich der verschiedenen zu behandelnden Materialgrößen; in dieser Zeichnung ist das Ligninentfernungsausmaß bei Espenholz bei einer Temperatur von 72⁰C gezeigt, wobei Schnitzel, Scheibchen und Späne verwendet wurden. Die Größe der verschiedenen Partikel war, wie folgt:

Art Iiänge - Breite - Dicke (cm)

Schnitzel 1,59 t 2,54 χ 0,32 Späne 1,27 x 0,32 σ 0_f08

Scheibchen 5,08 x 1,27 x 0,08

Es leuchtet ein, daß die Ligninentfermmg viel schneller mit einer kleineren Teilchengröße, wie im Fall der Späne, durchgeführt werden kann.

Figur 2 ist eine graphische Darstellung, welche bei der Ligninentfernung aus Espenholz die Wirkung einer alkalischen Vorbehandlung mit 0,1 normalem bis 0,5 normalem Natriumhydroxyd zeigt. Die »Vorbehandlung wurde bei 50⁰C 40 iviinuten lang bei atmosphärischem Druck vorgenommen, nachdem das Holz bei 25⁰C im Vakuum ungefähr 20 Minuten lang a-nge-

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feuchtet wurde. Wenn die Ligninentfernung bei 7O⁰C durchgeführt wird, ist klar, daß die Anwendung von milder alkalischer Vorbehandlung die Ligninentfernung beschleunigt, jedoch muß ein gewisser Verlust an jtCohlehydratinaterial hingenommen werden, wenn diese Vorbehandlung stattfindet. So bewirkt der Einsatz von 0,1 normalem Natriumhydroxyd die Entfernung von ungefähr 5 fo Kohlehydrat, während der Eitisatz von 0,5 normalem katriumhydroxyd die Entfernung von ungefähr 7 <fo Kohlehydrat bewirkt. Höhere konzentrat!onen des iMatriumhydroxyds sind nicht erwünscht aufgrund des unerwünschten Ausbeuteverlusts. Außerdem, wie im folgenden noch zu erklären sein wird, bewirkt die Kohlehydratverainderung in der Vorbehandlungsstufe höhere Verluste an Kohlehydrat während der liigninentfernungsstufe« Es können auch andere Vorbehandlungen vorgenommen werden.

Each der Vorbehandlung wird das Fasermaterial einer Schubquetschung unterworfen und gewaschen. Die Sbhubquetschung ist ein Pressen des Faserstoffes während eine relative Paserbewe.jung ohne bedeutsame PaserbeSchädigung ausgeführt wird. Das kann durch Pressen des Fasermaterials zwischen mit unterschiedlichen Seschwindigkeiten sich bewegenden Flächen erfolgen.

Die Anmelderin hat gefunden, daß als günstigstes, Oxidations mittel Chlordioxyd verwendet wird. Selbstverständlich kann aas Chlordioxyd von Verbindungen, wie Natriumchlorit und

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BAD

Natriumchlorat, welches unter sauren und reduzierenden Bedingungen Ghlordioxyd freisetzen, stammen. Die Verwendung von Gas bringt jedoch verschiedene Vorteile in der Praxis und istwirtschaftlicher im Verbrauch.Wenn Peressigsäure, Perameisensäure und Perpropionsäure auch Anwendung finden können, so sind diese doch teurer als Chlordioxid

rrn "ο und halb so wirksam wie letzteres in so ferne als sie 'für

die Oxydation nur ein Mol Sauerstoff liefern, während Ghlordioxyd zwei Mol Sauerstoff pro Mol liefert.

Demzufolge wird das Ghlordioxyd vorzugsweise in einer wässri gen Lösung gelöst und durch das •i'aserma.terial zirkuliat _o

Unter gewissen Partialdruckbedingungen ist Ghlordioxyd jedoch sehr explosiv ; deshalb sollte unter solchen bestimmten Bedingungen das Chlordioxydgas nicht freige—setzt werden.

Wie bereits oben angegeben, sollte die Ligninentfernung aus dem Fasermaterial bis zu einem Ligninrückstand von 2 $ in dem Paserstoff durchgeführt werden. Wie weiter bereits angegeben, bewirkt die Vorbehandlung bereits eine Freisetzung von Kohlehydrat vor der selektiven Ligninentfernung. Im Dreiecksdiagramm der Fi-jur 3 wird die Ligninentfernung bis unter 2 fo gezeigt. Es ist aus diesem Diagramm ersichtlich, daß bei einem Ligningehalt von weniger als 2 $ eine beträchtliche Kohlehydratfreisetzung im Ligninentfernungsverfahren stattfindet, ohne Rücksicht auf die Vorbehandlung.

BAO

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Ss ist jedoch verstand lic li* daß mit der Zunahme des ümfangs der Torbehandlung die Kohlehydratfreisetzung abnimmt .

Figur 4 zeigt den Chlordioxydverbrauch in Prozent, bezogen auf das Holz, als Folge des Prozentsatzes an vom Fasermaterial entferntem Lignin. Man kann sehen, daß eine starke Zunahme an benötigtem Chlordioxyd eintritt, wenn das entfernte Lignin einen Prozentsatz von 16 <f₀ übersteigt, d.h. wenn das verbleibende Lignin weniger als ungefähr 2 $ beträgt.

Die Temperatur der Ligninentfernungsreaktion sollte bei

einem Wert zwischen 40 und 75°^G aufrechterhalten werden.

C
Bei niedrigeren Temperaturenvungewöhnlich lange Ligninentfernungszeiten wer-eten benötigt, während bei höheren Temperaturen das Chlordioxyd eine geringe LÖslichkeitsrate hat und und zu Behandlungsschwierigkeiten neigt. Im Falle anderer Oxidationsmittel besteht die 3-efahr des Abbaus des Fasermaterials und der Zersetzung der Oxidationsmittel bei höheren Temperaturen.

Die wässrige Lösung sollte auf einem pH-Wert zwischen 2,5 und 4 gehalten werden, welcher durch angemessenen Laugenzusatz kontrolliert werden kann. Bei niedrigeren pH-Werten tritt Kohlehydrathydrolyse ein und die Selektivität der Ligninentfernung geht verloren. Wenn der pH-Wert der wässrigen Lösung

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16.92355

nicht kontrolliert wird, sinkt er auf ungefähr 1 ab. Steigt der pH-Wert auf einen Wert über 4 ist das Chlordioxyd nicht -mehr ohne weiteres für die Lignineni;f ernung verfügbar.

Die wässrige Lösung sollte mit Chlordioxyd gesättigt werden, um einen Chlordioxydspiegel von ungefähr 4 bis 5 g pro liter wässriger lösung zu erhalten. Durch Aufrechterhaltung eines solchen Chlordioxydspiegels in der wässrigen Lösung ist es möglich,in verhältnismäßig kurzer Zeit ungefähr 1 Gewichtsteil Lignin unter Verwendung von ungefähr 1 Grewichtsteil Chlordioxyd zu entfernen. Das ist bedeutend besser als in den bekannten Verfahren; das erfindungsgemäße Verfahren ist wirtschaftlich und praktisch durchführbar.

Das vom Lignin befreite Material wird dann durch den Einsatz milder Alkalilösungen gefasert. Der Einsatz starker

en
alkalischer Lösung/hat den Verlust des Kohlehydratmaterials und die Verringerung der Ausbeute zur Folge. Die Anwendung von Alkalilösungen greift die Wand zwischen Mutter-Iochirer— Zellen in Holzproüukten an, während radiale Z.ellwände unter mechanischer Kraft zusammenbrechen. Deshalb ist eine alkalische Zerfaserung des vom Lignin befreiten Stoffs erwünscht.

Faserstoffe mit weniger als ungefähr 2 $> Lignin sind erwünscht und in diesem Fall wird ein Zweistufenverfahren angewandt, in dem das Fasermaterial bis zu einer Lignin—

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-■ 15 -

entfernung von 2 $ behandelt wird und das verbleibende Lignin wird in einer zweiten Stufe mit Hilfe der gleichen oder anderer Oxidationsmittel entfernt.

Wie bereits oben angegeben, ist das erfindungsgemäße Verfahren einzigartig in der Anwendung auf Fasermaterial, welches einem Aufschluß oder einer anderen Behandlung unter-

wie
zogen wurde,/z.B. Zeitungspapier und Abfallpapier. Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert gewisse Fasereigenschaf- gm ten, so daß diese Materialien zu wiederverwendbaren Fasern aufgearbeitet werden können ohne Faserabbau, welcher hervorgerufen wird durch Wiederaufarbeitung von Abfallpapier und Zeitungspapier, wie dies in verschiedenen Juteverfahren geschieht. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die V/iederverwendung von Papierfasern derselben oder einer besseren Art, und dies ist ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die folgenden Beispiele erläutern die Anwendung der Er- ~

findung:

Beispiel I

90,72 Pfund borkenfreies Espenholz wurden geschnitzelt und in einen verschlossenen Tank gegeben und in 544_f32 Pfund 0,25 normalem latriumhydroxyd bei 25⁰G eingetaucht. Der Sank wurde auf 25,40 cm Quecksilbersäule evakuiert und ungefähr 1/2 Stunde lang unter diesem Vakuum gehalten.

Die Ffun-i-Angal-en sind zu verstehen in deutschen I-fun-3

Ό 349 _ " '

Der lank wurde dann in einer Zeit zwischen 10 und 30 Minuten auf eine Temperatur zwischen 40 und 50⁰C erhitzt. Dann wurden die Schnitzel abgetrocknet. Sie wurden dann durch Preßwalzen gegeben,welche mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten liefen, um eine Scherkraft zwischen den Fasern zu bewirken, wodurch die Oxidationszeit bedeutend verringert werden kann. Dieser Vorgang unterscheidet sich, vom Zerfaserungsvorgang und von Preß- und Bearbeitungsschritten ohne Faserbeschädigung. Das gepresste Fasermaterial wurde dann gewaschen und war bereit für die selektive Lighinentfernung.

Chlordioxydgas würde erzeugt und in Wasser bei ungefähr 50⁰C gelöst; das Wasser löste das Gas bis auf ein Niveau von 4,7 g / 1. Ungefähr 907>20 Pfund Wasser, welches das Chlordioxydgas enthielt, wurden verwendet, um die Schnitzel einzutauchen; die Lösung wurde zirkuliert und das Gas wurde in die Lösung eingebracht, um die Sättigung der Lösung aufrechtzuerhalten. Als die Lösung zirkulierte, wurde latriumhydroxyd hinzugegeben,um.den pH-Wert auf 3 bis 4 zu halten. Die Schnitzel wurden 3 1/2 Stunden lang behandelt und getrocknet.

Die getrockneten=Schnitzel wurden dann in 0,1 normales Natriumhydroxyd eingetaucht und diese Mischung 5 Minuten lang in eine Mühle gegeben. Die Lösung wurde getrocknet und der Stoff gewaschen und gesiebt.

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. Der erhaltene Stoff enthielt ungefähr 2 fo verbliebenes Lignin und stellte eine G-esamtausbeute von 75 $> dar. Nach dem Sieben wurde eine Ausbeute von mehr als 60 f> erhalten. Ein Vergleich mit herkömmlichen Stoffen findet sich in

den
der untenstehen/Tabelle.

Saures Bisulfit- neutrales Kraft- Ligninviiff¹¹" ^verf· Sulfitverf. Verf. EnJ|egg.

'jcbauiijauöoeui/ti — Ausbeute nach Siebung	VJl VJl 00 CP	57	54	54 47	75 61
Lignin in f> im gesieb ten Stoff	2,3	4,1	3,3	.4,4	2,6
Weißgrad in fo	60	58	64	28	60
2ero-Span-Maß lb/in.	48	56.	68	65	59
.ilahlzeit bis zum Ein tritt des JPeinheitsgrads 300 C.S.I1.	16	17	17	25	16
Dichte, g./cc.	0,79	0,74	0,73	0,78	0,72
Beißfestigkeit lb/in.	26	33	35	31	34
Eeißfaktor	0,44	0,64	0,93	0,88	0,69
Undurchs ürfc igkeit	72	72	74	90	62
Beispiel II

Es ?;urden Sspenholzspäne mit einer wässrigen Lösung aus 47 io Peressigsäure, 11 fo Wasserstoffperoxyd, 12 ^ Essigsäure behandelt· der pH-Viert der Lösung war weniger als 1. Das Laugenverhältnis betrug 7 s 1; wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich, wurden flatriumazetat, Natriumhydroxyd und Ammoniumhydro xyd zugesetzt, um den pH-Wert der Lösung- auf das gewünschte Maß au erhöhen. Der Anfangswert der Peressigsäure

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- - " ' . - ■ ' BAD OfIKSINAL

T 6 928 55

in der -Losung betrug 120 Gewichtsprozent, bezogen auf das Holz. Die selektive Li^ninentfernung wurde bei 70°0 durchgeführt, deren Ergebnisse in der folgenden Tabelle angegeben sind.

Tersuch Art des Alkalis

Anfangs- EndpH-Wert pH-Wert

Zeit Stoffaus- GeneralZero (min.) beute in Electric Span io₌ d.Holzes Weißgrad Reiß- fo festigkeit -

	HaAe	5,8	5,5	120	75	82	unge- siebte^ Stoffe
1	MaAc	5,8	5,6	60	76	75	64
2	KaOH	5,8	5,6	60	76	75	48
5	NH4OH	5,8	5,6	60	76	76	49
4	WH. OH	4*0		120	70	85	"56
5						72

Man hat gefunden, daß, wenn der ρH-Wert- 4 überschreitet, das Holz relativ roh war; außerdem herrschte die Tendenz einer Verminderung der Zero-Span-Reißfestigkeit der Fasern* Bei pH-Werten unter 2,5 tritt unerwünschter Abbau des Stoffs ein.

Beispiel.III

Espenholzspäne wurden mit derselben teressigsäufe enthaltenden Lösung des Beispiels 2! behandelt. Das Laugenverhältnis betrug 9 : 1 und ^er pH-Wert der Lösung würde durch Zusatz von Ammonlumhydroxyd auf 2»7 eingestellt. Die wässrige Lösung wurde verdünnt und man erhielt eine Lösung, die auf 1 Liter 47 g Peressigsäure enthielt; dies entspricht ungefähr 42 Gewichtsprozent, bezogen auf das Holz. Die selektive

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Lijninentfernung wurde 9 1/2 Stunden lang bei einer Temperatur von 5O⁰C durchgeführt. Die Ausbeute betrug 85 io und das verbleibende Lignin beträgt 3,9 $> bezogen auf den Anfangswert des Holzes* Der Verbrauch an Peressijsäure betrug 37 f°_t bezogen auf den Ausgangswert des Holzes^ und das Grewichtsverhältnis von Peressigsäure zu entferntem Lignin.betrug 2,6 zu 1,

Ein besonderer Vorteil der Anwendung von Peressigsäure ist darin zu sehen, daß das Aufschlußverfahren fast ausschließlich auf Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff beschränkt bleiben kann, ohne die Anwendung fremder Stoffe, wie beträchtliche mengen an Schwefel, Ghlor oder Natrium. Außerdem, wenn der aktive Sauerstoff aufgebracht ist,.wird Peressi^säure in Essigsäure umgewandelt, welche ein zusätzliches Reagens darstellt. Hinzukommt, daß Peressigsäure in Wasser löslich ist, so daß hohe Konzentrationen zur Anwendung kommen können.

ein
Aus obigem erhellt, 'daß/praktisch durchführbaresverfahren zur Behandlung von Fasermaterial entwickelt wurde . Dieses Verfahren liefert einen hydrodynamisch stabilen. Stoff mit einem hohen ursprünglichen Weißgrad. Der Stoff kann in hoher Ausbeute erhalten werden und die Nebenproduktverbindungen, insbesondere die Hololignine, sind einzigartig in der Papierindustrie. Der Stoff hat verschiedene einzigartige Eigenschaften.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren eine .Neuheit in der Anwendung bei Pappe, Abfall- und Zeitungspapier und

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liefert wertvolle Fasern.

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Claims (1)

1. ■;■■;■. ' - 3ft- _:;^: · :

   Patentansprüche ' 1RQ9R55

   Verfahren zum Aufarbeiten von Faserstoff, welcher Lignin und Kohlehydrate enthält, mit dem Ziele der Entfernung des Lignins ohne wesentliche Entfernung der Kohlehydrate, durch Umsetzen der Faserstoffe mit einem Lignihentfernungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffe mit Chlordioxyd oder, infolge Zersetzung Chlordioxyd liefernden Mitteln, wie Peressigsaure, Perameisensäure und Perpropionsäure, umgesetzt werden, und zwar bei einem pH-Wertvon 2,4 bis 4,0.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffe bei einer Temperatur zwischen * weiligen Verbindung umgesetzt werden.

   stoffe bei einer Temperatur zwischen 40 und 75 C mit der je>-

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch'gekennzeichnet, daß die Reaktion so lange durchgeführt wird, bis der Restgehalt Lignin in dem Faserstoff weniger als 2 &ew.-$ beträgt.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch, gekennzeich— -net, daß der Faserstoff zerrissen wird und daß er einer milden alkalischen Vorbehandlung unterworfen wird, bevor er mit der jeweiligen Verbindung umgesetzt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4* dadurch gekennzeichnet., daß der Faserstoff vor der Umsetzung mit dem Chlordioxyd zwischen mit unterschiedlicher -Geschwindigkeit sich bewegenden Flächen gepreßt wird.

   109843/0349 ^ΒίΦ

   Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der

   .stoff vor. der Umsetzung mit der jeweiligen Verbindung gewaschen wird*

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die "von lignin teilweise "befreiten leaser stoffe nochmals mit einem ligninentfernungsmittel umgesetzt werden, um restliches Mgnin zu entfernen.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich— net, daß die von Mgnin befreiten Faserstoffe zerfasert werden·

   9» Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserung unter milden alkalischen Bedingungen durchgeführt wird,

   TOo Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß eine gesättigte Chlordioxydlösung als ligninentfernen— des Mittel zur Anwendung kommt.

   β Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich-™ net, daß das Rohmaterial in IPorm Kleiner Schnitzel oder Späne vorliegt.

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