DE2261049B2 - Verfahren zur Herstellung einer Zellulose-Pulpe - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Zellulose-PulpeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mit Peroxid gebleichter, mechanischer
Zellulosepulpen, die eine verbesserte Helligkeit und Festigkeit aufweisen. Unter »mechanischen Pulpen«
sind Pulpen zu verstehen, die — ohne chemische Aufbereitung des Rohmaterials - durch Freilegen der
Holzfasern in Ausbeuten von etwa 90% bis etwa 98% erhalten werden. Bei der mechanischen Freilegung der
Fasern wird z. B. das Holz in Form von Rundholz mit der Oberfläche eines rotierenden Schleifsteins in
Berührung gebracht (Holzschliff), oder es werden Holzschnitzel in einer Scheiben-Raffiniervorrichtung
zermahlen (Retinerpulpe). Außerdem kann die mechanische Freilegung auch in Einern sogenannten »Frotapulper«
erfolgen; diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Schrauben, mit denen das Holzmaterial in
Form von großen Spänen, Knoten od. dgl. geknetet wird. Bei der mechanischen Freilegung der Fasern
enthält die Pulpe alle Komponenten des ursprünglichen Holzes mit Ausnahme des wasserlöslichen Materials.
Die mechanischen Pulpen besitzen im allgemeinen gute Eigenschaften in bezug auf Masse, Undurchsichtigkeit
und Bedruckbarkeit; ihr Anwendungsbereich ist jedoch beschränkt, da sie verhältnismäßig geringe
Helligkeit (57-65% SCAN) und geringe Festigkeit (Bruchlänge etwa 2900 m. Reißfaktor etwa 33) aufweisen.
Durch Bleichen mit Peroxid oder Peroxid und Dithionit konnte die Helligkeit auf etwa 75% bis 80%
SCAN verbessert werden, aber die Festigkeit wurde nicht erhöht.
Die vorliegende Erfindung schafft nun ein Verfahren zur Herstellung von mit Peroxid gebleichten, mechanischen
Pulpen, bei dem die obengenannten Nachteile nicht auftreten und Pulpen von guter Helligkeit und
hoher Festigkeit erhalten werden, während gleichzeitig der Verbrauch an Bleichmitteln stark herabgesetzt wird.
Durch die guten Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Pulpen wird der Anwendungsbereich
mechanischer Pulpen erheblich erweitert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Pulpen in hohen Ausbeuten, bei dem die Fasern
mechanisch freigelegt und die so erhaltenen Pulpen mit Peroxid gebleicht werden, ist dadurch gekennzeichnet,
daß die mechanische Freilegung der Fasern in Anwesenheit von Ablauge aus der Peroxid-Bleichstufe
erfolgt, wobei die Mutterlauge einen pH-Wert von mehr als 7,0 besitzt.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Wirkung, d. h. gute Helligkeit, verbesserte Festigkeit
und geringerer Verbrauch an Chemikalien ist sehr überraschend; beim Bleichen mit Wasserstoffperoxid
und Dithionit muß bekanntlich die Gewinnung der Ablauge aus der Bleichstufe mit der Neutralisierung mit
SO2 auf einen pH-Wert von 5 bis 6 kombiniert werden,
da das Dithionit sehr anfällig für Oxydation ist und eine optimale Bieichwirkung nur bei dem genannten
pH-Wert zeigt; außerdem war es bisher nicht möglich, eine erhöhte Festigkeit zu erzielen, wenn man zum
Bleichen nur Wasserstoffperoxid verwendete.
Erfindungsgemäß geeignete Peroxid-Bleichmittel sind Natriumperoxid, Wasserstoffperoxid und Peressigsäure,
obwohl auch andere bekannte Peroxid-Bleichmittel verwendet werden können. Besonders geeignet für
das erfindungsgemäße Verfahren ist Wasserstoffperoxid.
Die erfindungsgemäß verwendete Ablauge aus der Bleichstufe sollte einen pH-Wert von mehr als 7,0
besitzen, vorzugsweise einen pH-Wert von mehr als 8,0 und insbesondere einen pH-Wert zwischen 8,0 und 9,0.
Als Ablauge eignet sich besonders das Bleich-Chemikalien enthaltende »Rückwasser«, das erhalten wird, wenn
die Pulpe nach dem Bleichen und gegebenenfalls nach dem Verdünnen mit »Rückwasser« auf einer Naßvliese
erzeugenden Vorrichtung oder einer anderen Entwässerungsvorrichtung entwässert wird.
Dieses »Rückwasser«, das außerdem auch bestimmte Mengen komplexbildender organischer Säuren enthält,
besitzt beim Peroxid-Bleichen im allgemeinen einen pH-Wert von 8,0 bis 9,0 und ist besonders geeignet,
wenn es einen pH-Wert von etwa 8,5 aufweist. Es enthält normalerweise folgende Bleich-Chemikalien:
Peroxid 0,2 -0,8 g/l
Na2SiO j (Puffermittel) 1,0 - 3,0 g/l
Äthylendiamintetraessigsäure
Äthylendiamintetraessigsäure
(komplexbildendes Mittel) 0,05-0,12 g/l
Erfindungsgemäß können auch andere Arten von Ablaugen aus der Bleichstufe anstelle des oben
beschriebenen »Rückwassers« verwendet werden.
Außer den Bleichmitteln werden beim Peroxid-Bleichen vorzugsweise auch komplexbildende Mittel für
Schwermetalle zugegeben, wie z. B. Aminocarbonsäuren der allgemeinen Formel:
HOOCCH2
N -/C2H4Nj CH2COOH
HOOCCH2' ( a)„
HOOCCH2' ( a)„
oder deren Alkali- oder Magnesiuinsalze; in dieser Formel steht A für die Gruppe -CH2COOH oder
-CH2CH2OH, und η ist eine ganze Zahl von 0 bis 5.
Beispiele diese Säuren sind Äthylendiamintetraessigsäure,
Nitrilotriessigsäure, Diäthylentriaminpentaessigsäure, Älhylendiamin'riessigsäure, Tetraäthylenpeniaminheptaessigsäure,
Hydroxyäthylendiamintriessigsäure sowie deren Alkalisalze einschließlich dei Mono-, Di-,
Tri-, Tetra- und Penta-natriunv, -kalium- und -lithiumsalze. Auch andere Arten von Aminocarbonsäuren, wie
Iminodiessigsäure, 2-Hydroxyäthyliminodiessigsäure, Cyclohexandiamintetraessigsäure, Antranii-N,N-eiessigsäure
und 2-PicolyIamin-N,N-diessigsäure, können verwendet, werden. Erfindungsgemäß besonders geeignete
komplexbildende Mittel zur Verwendung in den Bleich-Chemikalien sind Äthylendiamintetraessigsäure
und Diäthylentriaminpentaessigsäure.
Beispiele für organische komplexbildende Säuren, die in den verbrauchten Bleichlaugen anwesend sein
können, sind die aliphatischen a-Hydroxycarbonsäuren der Formel
RCHOHCOOH
und die entsprechenden ^-Hydroxycarbonsäuren der Formel
RCHOHCH2COOh,
wobei R für Wasserstoff oder einen aliphatischen Rest, z. B. einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
oder einen hydroxy-substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 9 Hydroxylgruppen und 1 bis 10
Kohlenstoffatomen, steht; derartige Säuren sind z. B. Glykolsäure, Milchsäure, 1,2-Dihydroxypropionsäure,
Λ,/ί-Dihydroxybuttersäure, /J-Hydroxy-n-valeriansäure
und Zuckersäuren und Aldonsäuren, wie Gluconsäure, Galactonsäure, Mannonsäure und Saccharinsäure.
Den Peroxid-Bleichmitteln können außerdem Magnesiumverbindungen zugesetzt werden, die den Abbau
der Zellulose während des Oxydationsverfahrens vermindern. Beispiele für solche Magnesiumverbindungen
sind Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumchlorid, Magnesiumnitrat,
Magnesiumacetat, Magnesiumsulfat und Magnesiumkomplexe mit jeder der obengenannten komplexbildenden
Säuren. Die Magnesiumverbindungen können in Mengen von 0,01 bis 0,05 Gew.-%, berechnet als MgO
und bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, angewendet werden.
Die komplexbildenden Mittel und Magnesiumsalze können zusammen mit den Bleichmitteln zugegeben
werden; zweckmäßigerweise werden sie jedoch bereits während einer früheren Verfahrensstufe zugesetzt, z. B.
nachdem die Pulpe die Siebzone verlassen hat und bevor sie eine Konzentration von wenigstens etwa 10%
entwässert worden ist; diese Verfahrensstufen werden vor Beimischung der Bleichmittel durchgeführt.
Die erfindungsgemäß verwendete Bleicnablauge
kann entweder vollständig oder in Teilmengen an einem oder mehreren Punkten nahe der mechanischen
Verarbeitunsstation bei dem mechanischen Freilegungsverfahren zugeführt werden. So kann z. B. die gesamte
oder ein Teil der Ablauge bei der Schleifvorrichtung zugesetzt werden, wo das Holz unter Zugabe von
Wasser mit Schleifsteinen zerkleinert wird, oder sie wird in die Scheiben-Raffiniervorrichtung eingeführt, in
der Holzschnitzel entfasert werden. Eine weitere geeignete Methode besteht darin, der Pulpe auch nach
der Schleifvorrichtung Ablauge beizumischen, wenn die Pulpe bereits grob gesiebt worden ist, aber noch nicht
die Haupt-Siebzone erreicht hat, wo sie in Drucksieben und Zentri-Reinigern behandelt wird. Man kann die
Ablauge auch in die llaupt-Sii-bzonc einführen. Ein Teil
der Ablauge kann auch bereits während der Entrindung der Stämme verwendet werden. Die gestrichelten Pfeile
13, 14, 15 und 16 der Figur /eigen einige der Stellen, an denen tlie Bleichablauge in du>
System eingeführt werden kann. Vorzugsweise wird ein Teil der Ablauge
auch zu den Abfällen, die bei dem Gtob-Sieben und in der Haupt-Siebzone erhalten werden, gegeben, der in
einer Stufe des Verfahrens in Raffiniervorrichtungen und Abfallsiebzonen weiterbehandelt wird.
Die mechanische Pulpe, die in der Haupt-Siebzone erhalten wird und eine Pulpenkonsistenz von 1%
aufweist, wird erfindungsgemäß einer Entwässerungsvorrichtung, d. h. einem Filter, zugeführt, wo sie bis zu
einer Pulpenkonsistenz von 10 bis 25% entwässert wird.
Dann wird sie mit den Bleichmitteln vermischt meistens in einer Hoch-Konsistenz-Pumpe oder in einer
mit Schrauben bzw. Schnecken arbeitenden Mischvorrichtung — und in den Bleichiurm gepumpt. F.rfindungsgemäß
enthalten die Bleich-Chemikalien als einziges aktives Bleichmittel ein Peroxid und können etwa die
folgende ungefähre Zusammensetzung und pH-Werte aufweisen:
Peroxid, z. B. 100% Wasserstoffperoxid
Na2SiOi,40° Be (Puffermittel)
NaOH, 100%
NaOH, 100%
Äihylendiamintetraessigsäure 40%
(komplexbindendes Mittel)
(komplexbindendes Mittel)
pH-Wert vor Zugabe zu der Pulpe
pH-Wert nach Zugabe zu der Pulpe
pH-Wert nach Zugabe zu der Pulpe
32-40 kg/t
trockene Pulpe 45-85 kg/t
trockene Pulpe 14-24 kg/t
trockene Pulpe
trockene Pulpe 45-85 kg/t
trockene Pulpe 14-24 kg/t
trockene Pulpe
2-6 kg/t
trockene Pulpe
trockene Pulpe
10,5- 11,5
9.8-10,8
9.8-10,8
Zweckmäßigerweise wird das kompiexbildende Mittel vor der Entwässerung zugegeben, die vor dem
Bleichen stattfindet.
Die obigen Angaben zeigen, daß die erfindungsgemäß benötigte Menge an Peroxid erheblich unter den
normalen Mengen liegt (etwa 45 kg/t trockene Pulpe zur Erzielung der besten Helligkeit). Hierdurch werden
die Kosten des Verfahrens wesentlich gesenkt. Außerdem erfordert das erfindungsgemäße Verfahren auch
geringere Mengen an komplexbildenden Mitteln und Puffermitteln als normalerweise.
In dem Bleichturm wird die Pulpe etwa 2 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 45° bis 65"
gebleicht. Sobald das Bleichen beendet ist, wird die Pulpe auf eine Konzentration von etwa 3% verdünnt,
vorzugsweise mit Rückwasser, und dann in eine Naßvliese erzeugende Vorrichtung eingeführt, wo sie
bis zu einer Konsistenz von etwa 50% entwässert wird. Das aus der Naßvliesvorrichtung austretende »Rückwasser«
wird, wie oben ausgeführt, v/ieder in den mechanischen Verarbeitungsprozeß zurückgeführt. Gegebenenfalls
kann die Pulpe nach dem Bleichen auch ohne vorhergehende Verdünnung entwässert werden,
und das bei dieser Entwässerung erhaltene »Rückwasser« kann dann in oben geschilderter Weise verwendet
werden.
Die nachstehenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren:
In der in der Figur schematisch dargestellten Anlage wurde Holzschliff-Pulpe hergestellt, indem man Rund-
holz in der Schleifvorrichtung 1 mit rotierenden Pulpe-Steinen schliff, wobei das Holz hydraulisch gegen
die Schleifsteine gepreßt wurde. Während des Schleifens wurde »Rückwasser« aus der Bleichstufe auf die
Oberfläche der Steine gesprüht. Die so erhaltene Pulpe wurde auf einem Vibrationssieb 2 grob gesiebt und dann
in die Haupt-Siebzone 3 geführt, wo sie mit Drucksieben und Zentri-Reinigern behandelt wurde. Die Pulpe wies
eine Konzentration von 0,5 bis 1,0% auf. Nun wurde als komplexbildendes Mittel Äthylendiamintetraessigsäure
zugegeben. Nach der Haupt-Siebzone wurde die Pulpe auf einem Saugfilter 4 bis zu einer Konzentration von
etwa 13% entwässert. Das das Saugfilter verlassende »Rückwasser« wurde in die Mahlvorrichtung und die
Siebzone zurückgeführt.
Die Pulpe wurde dann in einer Hoch-Konsistenz-Pumpe 5 mit Bleich-Chemikalien (Wasserstoffperoxid,
Natriumsilikat und Natriumhydroxid) vermischt und zum Kopf des Bleichturms 6 gepumpt. Es wurden
insgesamt folgende Bleich-Chemikalien verwendet:
H2O2,100%
Na2SiOj, 40° Be
NaOH, 100%
Äthylendiamintetraessigsäure, 40%
Na2SiOj, 40° Be
NaOH, 100%
Äthylendiamintetraessigsäure, 40%
45 kg/t trockene Pulpe
80 kg/l trockene Pulpe
21 kg/t trockene Pulpe
8 kg/t trockene Pulpe
Bei Eintritt der Pulpe in die Bleichvorrichtung betrug der pH-Wert 10 bis 10,5 und nach Verlassen der
Bleichzone etwa 8,5.
Der Durchlauf der Pulpe durch den Bleichturm
dauerte etwa 3 Stunden. Am Boden des Bleichturms wurde die Pulpe durch die Leitungen 11 und 18 mit
»Rückwasser« aus dem Saugfilter 4 und der Naßvliesvorrichtung 7 bis zu einer Konzentration von etwa 3%
"ι verdünnt. Dann wurde die Pulpe auf der Naßvliesvorrichtung
7 auf eine Konzentration von 50% konzentriert und in der Flocken-Trocknungsvorrichtung 8
getrocknet.
Das »Rückwasser« aus der Naßvliesvorrichtung 7, das
in folgende Bleich-Chemikalien enthielt:
Wasserstoffperoxid 0,5 g/l
Na2SiOj 2,5 g/l
Äthylendiamintetraessigsäure 0,08 g/!
Γι wurde in die Schleifvorrichtung 1 zurückgeführt. Es
besaß einen pH-Wert von. 8,5.
Die bei dem Grob-Sieben und in der Haupt-Siebzonc erhaltenen Abfälle wurden in der Scheiben-Raffiniervorrichtung
9 behandelt, in einer Abfall-Siebzone 10
:ii gesiebt und zu der Haupt-Siebzone 3 zurückgeführt.
Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens, als die Menge an Chemikalien in dem »Rückwasser« 0%
betrug, und nach 16 Stunden, als ein Ausgleich erzielt worden war, wurden Proben entnommen. Sechs
j-> Stunden nach Beginn des Verfahrens wurde die Menge
an Peroxid auf 36 kg/t trockene Pulpe gesenkt, was dem erfindungsgemäßen geringeren Verbrauch entspricht.
An den entnommenen Proben wurden Helligkeit, Faserzusammensetzung und Festigkeil bestimmt; die
in Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt:
1I,O,% 100%, kg/l trockene Pulpe
Helligkeit nach SCAN, %
Mahlgrad (Canadian Standard), ecm
Ii ruchlänge, m
RciBlaktor
Ucrslfaktor
Stufenweise Trennung nach Bauer McNeIt Fasern, die nicht ,durch ein 20-mesh-Sicb gingen
Fasern, die nicht durch ein 150-mesh-Sieb gingen Fasern, die durch ein 150-mesh-Sieb gingen
Bekanntes Verführen |
lirfiiulungsgcmüBes Verfahren |
45 | 36 |
80 | 80 |
97 | 103 |
2830 | 3780 |
33,0 | 38,3 |
12,8 | 16,5 |
5,1 57,2 37,7 |
6,2 62,4 31,4 |
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß durch Anwesenheit von Hlcichablauge während des Mahlens und bei
der Ralfinicrung grober, durch Sieben erhaltener Pulpen die Helligkeit und Festigkeit mechanischer
Pulpen verbessert werden kann. Es ist außerdem ersichtlich, daß die Menge an O-Fasern (Fasern, die
durch ein 150-mesh-Sieb gingen) durch das erfindungsgcmäßc
Verfahren deutlich herabgesetzt wird.
Die erfindungsgemäß erzielten guten Ergebnisse lassen sich nicht vollständig erklären. Es wird jedoch
angenommen, daß der geringere Verbrauch an Peroxid zum Teil darauf beruht, daß das Holz bereits durch das
Peroxid in der ßleichablaugc gebleicht wird, und zum Teil darauf, daß das zurückbleibende Peroxid wieder in
den Blcichturm zurückgeführt wird. Ebenfalls von Bedeutung kann sein, daß sich in der zurückgeführten
Bleichablauge organische, komplexbildende Säuren befinden, die den katalytischcn Effekt der anwesenden
Schwermetalle auf die Zersetzung des Peroxids reduzieren und außerdem den Angriff auf die Zellulose
vermindern. Die Analyse der auf oben beschrieben« Weise hergestellten Pulpen ergab — bei gleichbleiben
der Zufuhr komplexbildender Mittel - folgender Gehalt an Schwermetallen:
mg Metall pro kg
trockene Pulpe
trockene Pulpe
I:c M η
Bekanntes Verfahren 34,1 6,6 1,2
Erfindungsgcma'ßes Verfahren 20,3 4,7 0,7
Wurden der ungebleichten Pulpe unmittelbar voi dem Mischen mit den Bleich-Chemikalien Probet
entnommen, so zeigte sich, daß das erfindungsgemäß« Verfahren bereits die Helligkeit der Pulpe erhöht, die ii
der Haupt-Siebzone erhalten wird. Bei dem bekanntei Verfahren besaß diese Pulpe eine Helligkeit von 64,3°/
SCAN, während die Helligkeit der erfindungsgemäße! Pulpe zu diesem Zeitpunkt 70,2% SCAN betrug.
llieivti 1 Wall Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung einer Zellulose-Pulpe durch mechanische Freilegung der Holzfasern in ,
einer Zerkleinerungsvorrichtung und Bleichen der erhaltenen Faser-Pulpe mit einem Peroxid als
einzigem Bleichmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Freilegung der
Fasern in Anwesenheit einer Ablauge aus der m Peroxid-Bleichstufe, die einen pH-Wert von mehr
als 7,0 aufweist, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Peroxid-Bleichmittel Wasserstoffperoxid
verwendet wird. | -,
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge einen pH-Wert
von mehr als 7,5, vorzugsweise einen pH-Wert von etwa 8,0 bis 9,0 besitzt.
4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch jo gekennzeichnet, daß ein Teil der Ablauge nach der
Zerkleinerungsvorrichtung, jedoch vor Beimischung der Bleich-Chemikalien zu der Pulpe gegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Ablauge zu den _>-,
Abfällen der Grob-Siebstufe und der Haupt-Siebstufe gegeben wird, während diese zu einer Pulpe
verarbeitet werden, die dann in das System zurückgeführt wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: LINDAHL, JONAS ARNE INGVAR, DOMSJOEVERKEN, SE |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |