DE1963554A1 - Verfahren zur Herstellung stark absorbierender Cellulose - Google Patents
Verfahren zur Herstellung stark absorbierender CelluloseInfo
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Description
8000 MÖNCHEN 2
TAL 33
TELEFON 0811/226894
• . MÖNCHEN 1^* Dezember 1969
T 3419
- Korsnäs-Marma Aktiebolag Gävle / Schweden
Verfahren zur Herstellung stark absorbierender Cellulose
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung . stark absorbierender Cellulose.
Es ist bekannt, stark absorbierende Cellulose (soynamter
Flaum bzw.Flocken) durch Trockenzerfaserung getrockneter Pulpe in Blattform oder in Form endloser Bahnen herzustellen.
Um zur Flockenherstellung geeignet zu sein, soll die Pulpe ■ eine derartige Textur aufweisen, daß die Fasern ohne nennenswerte
Zerkleinerung vcneinandsr getrennt werden können, und es
sollte möglich sein, die Trennung der Fasern mit niedrigem Energieverbrauch durchzuführen. Ferner sollen die erhaltenen
Flocken Eigenschaften aufweisen, die von entscheidender Bedeutung für ihre Verwendung in hygienischen Produkten sind,
für die Eigenschaften wie hoher Bausch, gute Elastizität,
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großes Absorptionsvermögen und große Absorptionsrate angestrebt werden. *
Die Forderung, daß die Pulpe leicht zerfaserbar sein soll, setzt eine planmäßige Herabsetzung der natürlichen
Neigung der Fasern, nach dem Trocknen aneinanderzuhaften, voraus. Um eine derartige Herabsetzung des Bindevermögens
zu erzielen, ist bereits vorgeschlagen worden, ein kationisches organisches Mittel zur Pulpe in der Cellulosemühle
unmittelbar vor oder auf der Entwässerungsmaschine zuzügeben.
Durch Zugabe neutraler Verbindungen, z.B. nicht-ionischer oder anionischer Substanzen, ist es möglich, die gewünschte
Herabsetzung der Bindekraft der Fasern in wirksamer und zuverlässiger Weise unabhängig von der Art der jeweiligen
Substanz zu erzielen. Die Adhäsion hochmolekularer organischer Substanzen an Cellulosefasern wird durch kolloidchemische Faktoren bestimmt, die kurz erläutert werden. In
wäßriger Suspension nimmt eine natürliche reine Cellulosefaser eine negative elektrische Ladung an, die an der Faseroberfläche
in der Grenzschicht zwischen der Faser und dem Wasser lokalisiert ist. Diese Ladung fixiert in ihrer unmittelbaren
Nähe in der wäßrigen Phase eine unbewegliche und scharf begrenzte Schicht mit einer positiven Ladung,und diese ·
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positive Schicht induziert wiederum im äußeren Wasser eine
diffuse, negativ geladene Schicht, die beweglich ist und sich mit dem Wasser bewegt, wenn man es fließen läßt.
Die Potentialdifferenz zwischen der diffusen Ladungsschicht und der Hauptmasse des Suspensionswassers ist als Z-Potential
bezeichnet worden und kann durch elektrokinetische Meßmethoden bestimmt werden. Das Z-Potential, das den gleichen
Charakter wie die Ladung der Faseroberfläche besitzt, erhöht sich und vermindert sich zahlenmäßig mit der Ladung,
wenn letztere durch geladene, von außen herangebrachte Teilchen (Ionen) verändert wird. Das Z-Potential und die Faserladung
erreichen gleichzeitig den Wert 0; auf diese Weise ' liefert das Z-Potential eine wertvolle Anzeige des Ladungszustands
. der Faser.
Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß die negative
elektrostatische Oberflächenladung der Faser herabgesetzt, vollständig eliminiert oder in eine positive Ladung
umgewandelt werden kann, so daß die Zerfaserung der trockenen Pulpe erleichtert wird und eine stark absorbierende
Cellulose oder stark absorbierende Flocken erhalten werden. Das neue Verfahren besteht darin, daß zwei verschiedene
Arten von Substanzen zur Pulpe unmittelbar vor oder auf der Entwässerungsmaschine gegeben werden, wonach die
Pulpe getrocknet wird und die getrocknete Pulpe in einer
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per se bekannten Weise zerfasert wird. Eine dieser Substanzen ist eine nicht-ionische oder anionische, fein
dispergierte, hochmolekulare organische Substanz mit einer hydrophobe Teile aufweisenden Molekülstruktur, und die .andere
Substanz ist ein kationisches'zurückhaltendes Mittel bzw. Retensionsmittel, das in einer derartigen Menge zugegeben
wird, daß das Z-Potential der Pulpe 0 erreicht.
Wenn das Retensionsmittel in einer geeigneten Menge zugegeben wird, verändert es den Ladungszustand der Fasern,
so daß die Fasern nicht-ionische und anionische Substanzen auf ihrer Oberfläche zurückhalten können. Um die nichtionische oder anionische Substanz auf den Wandungen der
Fasern in einem derartigen Maß zurückzuhalten, daß der gewünschte Effekt erzielt wird, ist es erforderlich, die Men-'
ge des Retensionsmittels derart einzustellen, daß die Ladung der Fasern und somit das Z-Potential einen sehr niedrigen
Wert, d.h. in der Nähe von 0, einnimmt. Durch Einstellung des Z-Potentials der Fasern kann somit erreicht
werden, daß ausreichend große Moleküle mit im wesentlichen hydrophobem Charakter an den Wandungen der Fasern haften,
so daß die Kraft der Faser-Faser-Bindung bei der Trocknung der Pulpe herabgesetzt wird. Das Z-Potential kann durch
eine per se bekannte elektrokinetische Messung bestimmt werden.
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Es ist eine Anzahl von Substanzen als Retensionsmittel
in anderem Zusammenhang bekannt. Beispiele derartiger Mittel sind verschiedene Metallsalze mit mehrwertigen
Kationen, z.B. Al3+, Ce3+, La3+, Th4+, Zr4+, bestimmte
fein zerteilte Minerale, z.B. Chrysotil-Asbest,
und bestimmte stickstoffhaltige organische Substanzen,
z.B. Alkylamine, Alkyldiamine, Polyimine, deren alkoxylierte Derivate u.a.
Nachstehend wird das Verfahren gemäß der Erfindung durch Beispiele näher erläutert.
Es wurde eine nicht-ionische (neutrale) Paraffinemulsion (Mobilcer HM) mit einem Gehalt an 0,4 g Paraffin
unter Rühren zu 5 Litern einer wäßrigen Suspension einer gebleichten Kiefernsulfatpulpe (Konzentration 2%) gegeben.
Nach 10 Minuten wurde unter fortgesetztem Rühren eine Aluminiumsulfatlösung (10 g Al2(SO4)3 je Liter) in Anteilen
zugegeben, bis eine entnommene Probe zeigte, daß das Z-Potential den Wert 0 angenommen hatte. Dafür wurden 50 ml
Aluminiumsulfat-Lösung benötigt, d.h. 0,5% Aluminiumsulfat, bizogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe. Das Z-Potential
wurde mit einem "streaming current detector",hergestellt
von Watc,.,^ "ssociate Inc., Framingham, Mass.,USA, bestimmt.
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BAD
Die Pulpsuspension wurde auf einem Saugfilter zur Bildung einer Anzahl von blatt- bzw. bahnförmigem FasermateiaHen
mit einem Gehalt von etwa 700 g trockene Pulpe je qm entwässert. Das blatt- bzw. bahnförmige Material wurde
entwässert, indem es bis zu einem Gehalt von 35% Trockenmasse gepreßt wurde; danach wurde es bis zu einem Gehalt
von 93% Trockenmasse getrocknet. Aus einem anderen Ansatz der gleichen gebleichten Sulfatpulpe ohne zugegebene Chemie ·
kalien wurden blatt- bzw. bahnförmige Fasermaterialien in der gleichen Weise gebildet und bis zu einem Gehalt von
93% Trockenmasse getrocknet. Beide Arten blatt- bzw. bahnförmiger Fasermaterialien wurden trocken in einer Laborzerreißvorrichtung
zerfasert, die mit einer Einrichtung zum Messen des Energieverbrauchs während der Trockenzerfaserung
versehen, war. In der folgenden Tabelle v/erden der Energieverbrauch
und der erzielte Flockenbausch verglichen.
ohne | mit | |
Energieverbrauch bei der Trocken | Zugabe | Zugabe |
zer faserung von blatt- bzw. bahnfiür— | ||
niigan Pulpmaterial in einer Labora | ||
toriumsvorrichtung vom Nagelwal | ||
zen-Typ , kWh/t | 230 | • 170 |
Flockenbausch cm /g | 89 | 94 |
Absorptionsvermögen, g Wasser/g Flocken 12,1 | 12,7 |
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Unter Rühren wurden 0,06 g des Retensionsmittels
Diaminacetat BG (LiIjeholmens Stearinfabriks AB) zu 5 Litern
einer wäßrigen Suspension gebleichter Sulfitpulpe (Kon zentration 2%) gegeben; nach 10 Minuten wurden 0,45 g Tergitol
Anionic 4 (Union Carbide Corp.) unter anhaltendem Rühren zugegeben. Zuvor war durch einen vorläufigen Test
festgestellt wordenf daß ein Z-Potential von 0 erreicht
wurde, als 0,06% des Rstensionsmittoln, bezogen auf das
Gewicht der trockenen Pulpe, zugegeben wurden.
In der gleichen Weise wie in Beisniel 1 wurde blatt- bzw. bahnförmiges Laborherstellungsmaterial hergestellt;
daraus wurden Flocken in einer Laborzerreißvorrichtung hergestellt. In der folgenden Tabelle werden der'Energieverbrauch
bei der Trockenzerfaserung und die Anteile des erhaltenen Produkts mit entsprechenden Werten der gleichen
Pulpe ohne zugegebene Chenikalion verglichen. Die sogenannte
Knotenzahl wurde bestimmt, indem man eine wäßrige
Suspension einer bestimmten Flockenmenge durch einen elektronischen Zähler passieren ließ,in dem die Anzahl von
Teilchen über einer bestimmten Größe durch eine mit einem Computer verbundene Photozelle gezählt wurde.
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ohne Zugabe
Energieverbrauch bei der Trockenzerfaserung von blatt- bzw« bahnförmigem Pu]p-Material
in einer Laboratoriumsvorrichtung vom Nagel walzen-Typ, kWh/t 200
Anzahl unaufgelöster Knoten je g Flocken (Knotenzahl)
Flockenbausch cm /g
Absorptionsvermögen, g Wasser/g Flocken /\bsorptionsdauer, Sek.
mit Zugabe
130
150 | ,9 | 20 | 4 |
80 | ,0 | 85 | 5 |
10 | 11, | ||
8 | 2, | ||
Im Pulpfaß der Pulpmühle wurden unmittelbar vor der
Entwässerungsmaπchine zu einer gebleichten Sulfatpulpe (Konzentration
2'i) 0,4%, bezogen auf das Gewicht der trockenen
Pulpe, Nonylphenoxypolyglycoläther (Berol EMU-04), emulgiert
in Wasser, und 0,055 (bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe) eines Retensionsmittels aus äthoxyliertem Alkylamin
(Bei'ol LMW-302) zugegeben« Auf Basis von Bestimmungen des
Z-Potentials von Ve: gleichsproben v;ar die Aminmenge so bestimmt
worden, daß das Z-Potential der Pulpe 0 betrug.
In der folgenden Tabelle werden der Energieverbrauch
bei der Trockenzerfaserung und die Eigenschaften des erhaltenen
Produkts mit entsprechenden Werten der crleichen Pulpe
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ohne Zugabe von Chemikalien verglichen.
Energieverbrauch bei der Trockenzerfaserung von blatt- bzw. bahnförmigem
Material in einer Laboratoriumsvorrichtung vom Nagelwalzen-Typ, kWh/t
Anzahl unaufgelöster Knoten je g Flocken (Knotenzahl)
Langfaserfraktion (zurückgehalten auf einem 18 Maschensieb in einer
Faserklassiervorrichtung nach Bauer-Mcllett) , %
Absorptionsvermögen, g Wasser/g Flocke
ohne Zugabe |
mit Zugabe |
230 | 180 |
230 | 120 |
25 | 39 |
1 12,0 | 12,2 |
009828/1218
Claims (5)
- - ίο -PatentansprücheVerfahren zur Herstellung stark absorbierender Cellulose in Form sogenannten Flaums/ dadurch gekennzeichnet, daß man zu einer Pulpe unmittelbar vor oder auf einer Entwässerungsmaschine sowohl eine fein dispergierte, nicht-ionische oder anionische, hochmolekulare ™ organische Substanz mit einer Molekülstruktur mit hydrophoben Teilen als auch ein kationisches Retensionsmittel in einer derartigen Menge zugibt, daß das Z-Potential der Pulpe 0 erreicht, die Pulpe trockne'- und danach die trockene Pulpe in an sich bekannter VIe.4 se zerfasert.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die nicht-ionische oder anionische Substanz in einer Menge von 0,05 bis 5%, bezogen auf das Trockengewicht) der Pulpe, zugibt.
- 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationisches Retensionsmittel eine hochmolekulare organische Substanz in einer Menge von 0,01 bis 0,10%, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, zugibt.
- 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü-.ehe, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationisches Mittel009828/1218ein wasserlösliches Salz eines mehrwertigen Metalls in einer Menge von 0,01 bis 5% wasserfreies Salz, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, zugibt.
- 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationisches Retensionsmittel sowohl eine hochmolekulare organische Substanz in einer Menge von 0,01 bit; 0,1OS, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, als auch ein wasserlösliches Salz eines mehrwertigen Metalls in einer Menge von 0,01 bis 5% wasserfreies Salz, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, zugibt.009828/1218
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