DE1963554B2

DE1963554B2 - Verfahren zur Herstellung stark absorbierender Cellulose in Form von sogenanntem Fluff

Info

Publication number: DE1963554B2
Application number: DE1963554A
Authority: DE
Inventors: Lars-Henrik Iggesund Forssblad; Per Gavle Jerkeman
Original assignee: KORSNAES-MARMA GAEVLE (SCHWEDEN) AB
Current assignee: KORSNAES-MARMA GAEVLE (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1968-12-27
Filing date: 1969-12-18
Publication date: 1979-10-25
Also published as: FR2027202A1; DE1963554C3; NO125738B; US3677886A; SE339616B; DE1963554A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung stark absorbierender Cellulose in Form von sogenanntem Fluff.

Es ist bekannt, stark absorbierende Cellulose (sogenannten Fluff) durch Trockenzerfaserung getrockneter Pulpe in Blattform oder in Form endloser Bahnen herzustellen. Um zur Fluffherstellung geeignet zu sein, soll die Pulpe eine derartige Textur aufweisen, daß die Fasern ohne nennenswerte Zerkleinerung von einander getrennt werden können, und es sollte möglich sein, die Trennung der Fasern mit niedrigem Energieverbrauch durchzuführen. Ferner soll der erhaltene Fluff Eigenschaften aufweisen, die von entscheidender Bedeutung für dessen Verwendung in hygienischen Produkten sind, für die Eigenschaften wie hoher Bausch, gute Elastizität, 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 aneinanderzuheften, 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 zuzugeben.

Durch Zugabe neutraler, z, B, nichtionischer, Verbindungen 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,

ίο 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 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 Zeta-Potential bezeichnet worden und kann durch elektrokinetische Meßmethoden bestimmt werden. Das Zeta-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 Zeta-Potential und die Faserladung

jo erreichen gleichzeitig den Wert 0; auf diese Weise liefert das Zeta-Potential eine wertvolle Anzeige des Ladungszustands der Faser.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung stark absorbierender Cellulose in Form von

J5 sogenanntem Fluff, durch das die negative elektrostatische Oberflächenladung der Fasern herabgesetzt vollständig eliminiert oder in eine positive Ladung umgewandelt werden kann, so daß die Zerfaserung der trockenen Pulpe erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man zu einer Pulpe unmittelbar vor oder auf einer Entwässerungsmaschine sowohl eine fein dispergierte, nichtionische oder anionische, hochmolekulare organische Substanz mit einer Molekülstruktur mit hydrophoben Teilen als auch ein kationisches Retentionsmittel in einer derartigen

Menge zugibt, daß das Zeta-Potential der Pulpe 0

erreicht, die Pulpe trocknet und danach die trockene

Pulpe in an sich bekannter Weise zerfasert. Wenn das Retentionsmittel in einer geeigneten

Menge zugegeben wird, verändert es, den Ladungszustand der Fasern, so daß die Fasern auf ihrer Oberfläche nich:ionische und anionische Substanzen 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 Menge des Rententionsmittels derart einzustellen, daß die Ladung der Fasern und somit das Zeta-Potential einen sehr niedrigen Wert, d. h. in der Nähe von 0, einnimmt. Durch Einstellung des

bo Zeta-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 Zeta-Potential kann durch eine an sich bekannte elektrokinetische Messung bestimmt werden.

Eine Anzahl von Substanzen ist in anderem Zusammenhang als Retentionsmittel bekannt. Beispiele

for solche Retentionsmittel sind verschiedene Metallsalze mit mehrwertigen Kationen, z, B, Al³⁺, Ce}+, La³⁺, Th⁴+, Zr⁴⁺, bestimmte feinzerteilte Minerale, ζ,Β, Chrysotil-Asbest, und bestimmte stickstoffhaltige organische Substanzen, z. B, Alkylamine, Alkyldiiamine, Polyimine, deren alkoxylierte Derivate u, a.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

Es wurde eine nichtionische (neutrale) Paraffinemulsion mit einem Gehalt von 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 Al^SO^ je Liter) in Anteilen zugegeben, bis eine entnommene Probe zeigte, daß das Zeta-Potential den Wert 0 angenommen haue. Dafür wurden 50 ml Aluminiumsulfat-Lösung benötigt, d. h. 0,5% Aluminiumsulfat, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe. Das Zeta-Potential wurde mit einem »Streaming current detector«, hergestellt von Water Associate Inc, Framingham, Mass, USA, bestimm L

Die Pulpensuspension wurde auf einem Saugfilter zur Bildung einer Anzahl von blatt- bzw. bahnförmigen Fasermaterialien mit einem Gehalt von etwa 700 g trockener Pulpe je m² 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 Chemikalien wurden blatt- biw. bahnförmige Fasermaterialien in der gleichen Weise geh det 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 Tabelle 1 werden der Energieverbrauch und der erzielte Fluffbausch verglichen.

Tabelle 1

Ohne Mit
Zugabe Zugabe In der gleichen Weise wie in Beispiel I wurde blattbahnförmiges Laborherstellungsmaterial hergestellt; daraus wurde in einer Laborzerreißvorrichtung Fluff hergestellt In Tabelle 2 werden der Energieverbrauch bei der Trockenzerfaserung und die Anteile des erhaltenen Produkts mit entsprechenden Werten der gleichen Pulpe ohne zugegebene Chemikalien verglichen. Die sogenannte Knotenzahl wurde bestimmt, indem man eine wäßrige Suspension einer bestimmten ι ο Fluf fmenge 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.

Tabelle 2 Energieverbrauch bei der Trocken- 230 170

zerfaserung von blatt- bzw. bahnförmigem Pulpmaterial in einer
Laboratoriumsvorrichtungvom
Nagelwalzen-Typ (kWh/t)
Fluffbausch (cmVg) 89 94

Absorptionsvermögen 12,1 12,7

(g Wasser/g Fluff)

Beispiel 2

Unter Rühren wurden 0,06 g des Retentionsmittels Diaminacetat zu 5 Litern einer wäßrigen Suspension gebleichter Sulfitpulpe (Konzentration 2%) gegeben; nach 10 Minuten wurden 0,45 g Netzmittel unter anhaltendem Rühren zugegeben. Zuvor war durch einen vorläufigen Test festgestellt worden, daß ein Zeta-Potential von 0 erreicht wurde, als 0,06% des Retentionsmittels, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, zugegeben wurden.

	Ohne	Mit
	Zugabe	Zugabe
Energieverbrauch bei der	200	130
Trockenzerfaserung von blatt-
bzw. bahnförmigem Pulp-Material
in einer Laboratoriumsvorrichtung
vom Nagelwalzen-Typ (kWh/t)
Anzahl unaufgelöster Knoten	150	20
je gFlufr (Knotenzahl)
Fluffbausch (cmVg)	80	85
Absorptionsvermögen	10,9	11,4
(g Wasser/g Fluff)
Absorptionsdauer (s)	8,0	2,5
Beispiel 3

Im Pulpenfaß der Pulpmühle wurden unmittelbar vor der Entwässerungsmaschine zu einer gebleichten Sulfatpulpe (Konzentration 2%) 0,4%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, Nonylphenoxypolyglykoläther, emulgiert in Wasser, und 0,05% (bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe) eines Retentionsmittels aus äthoxyliertem Aikylamin zugegeben. Auf Basis von Bestimmungen des Zeta-Potentials von Vergleichsproben war die Aminmenge so bestimmt worden, daß das Zeta-Potential der Pulpe 0 betrug.

In Tabelle 3 werden der Energieverbrauch bei der Trockenzerfaserung und die Eigenschaften des erhaltenen Produkts mit entsprechenden Werten der gleichen Pulpe ohne Zugabe von Chemikalien verglichen.

so Tabelle 3

Ohne Mit
Zugabe Zugabe

Energieverbrauch bei der
Trockenzerfaserung von blatt-
bzw. bahnförmigem Pulp-Material
in einer Laboratoriumsvorrichtung
vom Nagelwalzen-Typ (kWh/t)

Anzahl unaufgelöster Knoten
je g Fluff (Knotenzahl)

Langfaserfraktion (zurückgehalten
auf einem 18-Maschen-Sieb in
einer Faserklassiervorrichtung
nach Bauer-McNett) (%)
Absorptionsvermögen
(g Wasser/g Fluff)

230

25

12,0

180

120
39

12,2

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung stark absorbierender Cellulose in Form von sogenanntem Fluff, dadurch gekennzeichnet, daß man zu einer Pulpe unmittelbar vor oder auf einer Entwässerungsmaschine sowohl eine fein dispergierte, nichtionische oder anionische, hochmolekulare organische Substanz mit einer Molekülstruktur mit hydrophoben Teilen als auch ein kationisches Retentionsmittel in einer derartigen Menge zugibt, daß das Zeta-Potential der Pulpe 0 erreicht, die Pulpe trocknet und danach die trockene Pulpe in an sich bekannter Weise zerfasert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die nichtionische 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 Retentionsmittel 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 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationisches Retentionsmittel ein wasserlösliches Salz eines mehrwertigen Metalls in einer Menge von 0,01 bis 5% wasserfreien Salzes, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, zugibt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationisches Retentionsmittel sowohl eine hochmolekulare organische Substanz in einer Menge von 0,01 bis 0,10%, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, als auch ein wasserlösliches Salz eines mehrwertigen Metalls in einer Menge von 0,01 bis 5% wasserfreien Salzes, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, zugibt