DE2540919A1

DE2540919A1 - Verfahren zur herstellung von zellulosemassen im ausbeutebereich von 65 - 95 %

Info

Publication number: DE2540919A1
Application number: DE19752540919
Authority: DE
Inventors: Jonas Arne Ingvar Lindahl; Lars Gustaf Rudstroem
Original assignee: Mo och Domsjo AB
Current assignee: Mo och Domsjo AB
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1975-09-13
Publication date: 1976-04-08
Also published as: FI63607B; FR2285489B1; SE413684B; NZ178602A; BR7506139A; US4294653A; AU8462975A; NO147037C; DE2540919C2; GB1519848A; SE7411949L; FR2285489A1; NO753226L; NO147037B; FI63607C; FI752631A; JPS5160702A; SE413684C; JPS6011159B2; CA1070907A

Description

Cacc 1270

Patentanwälte 2540918

Dipl.-lng. P. Wi:-th

Dr. V. Sehnt?:!-Kowofzik

Dipl.-1^3-'~· i'V.-.rienb-rg

Dr. P V/ci ·..::-'. P". D. G-del

6 Franken ' Α., Cr EkS wlmimer Sir. 39.

Mo och Domsjö AB

S 89 101 Örnsköldsvik 1 /Schweden

Verfahren zur Herstellung von Zellulosemassen im Ausbeutebereich von 65 - 95 #

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebleichten Zellulosemassen mit Ausbeulen zwischen 65 und 95 ^ ausgehend von zerkleinertem, gewaschenem Lignozellulosematerial.

In der Zelluloseindustrie gewinnt der Ausbeutegrad immer größere Bedeutung, weil die Rohware schwerer zugänglich wird. Die Ausbeute darf jedoch nicht auf Kosten der Massenqualität und Herstellungskosten oder unter Umgehung von Umweltschutzgesichtspunkten zunehmen. Vorliegende Erfindung hat zum Ziel, unter Beibehaltung einer hohen Ausbeute sowohl die Umwelteinwirkungen des Prozesses als auch die Qualität der Masse zu verbessern sowie die Herstellungskosten zu senken. Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung wird außerdem der Verwendungsbereich der Piasse erweitert.

Es ist bekannt, Hochausbeutemasse durch wiederholte Zusammenpressung und Druckern; 1astung von Holzhackschnitzeln in einer Schraubenpresse und einer darauffolgenden Expansion

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ORIGINAL INSPECTED

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(Quellung) unter Druckentlastung, wobei die Hackschnitzel mit Chemikalienlösung (Natriumperoxid oder Natriumsulfit;) besprüht werden, herzustellen. Bei dieser Methode wird jedoch nicht die Helligkeit der Masse verbessert, u.zw. im Vergleich mit herkömmlicher mechanischer Masse, die durch Schleifung und darauffolgender Bleichung hergestellt wurde.

Die Herstellung von mechanischen Zellstoffmassen durch Schleifung des Holzmaterials in Anwesenheit von Bleichablauge ist bereits bekannt, wobei auch frische Bleichchemikalien infrage kommen können und die Defibrierung alternativ in einem Scheibenraffineur oder einem sogenannten FROTAFULPEtc^ durchgeführt v/erden kann. Die sich daraus ergebende Zellstoffmasse erhält nach dieser Methode eine im Vergleich mit herkömmlicher Schleifmasse erhöhte Festigkeit und Helligkeit, kann sich jedoch in diesen Punkten nicht mit Zellstoffmassen messen, die auf chemischem Weg hergestellt wurden.

Es ist ferner bekannt, Zellstoffmasse bei hoher Konzentration in einem Scheibenraffineur zu mahlen. Die Raffinierung wird ohne Flüssigkeitszufuhr unter einem überdruck von bis zu 980 kPa (10 kp/cm ) in Scheibenraffineuren vorgenommen, wo die Materialstücke drehenden und schiebenden Kräften ausgesetzt werden, die sie in einzelne Fasern aufteilen (in Ebenen zwischen den ursprünglichen Fasern), die mit Lignin od.dgl. belegt sind. Bei einem derartigen Verfahren werden zwar Ausbeuten zv/ischen 50 und 90 # von relativ langfasriger Zellstoffmasse erhalten, doch muß dies gegenüber u.a. der Verfärbung abgewogen v/erden, die bei der Raffinierung unter hoher Temperatur in verhältnismäßig

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trockenem Zustand erhalten wird. Die erhaltene Hasse hat somit geringe Helligkeit und einen relativ hohen Gehalt an Verunreinigungen, doch ergibt das Verfahren gewisse wirtschaftliche Vorteile durch geringen Ausrüstungsbedarf und gewissen Zeitgewinn.

Die vorliegende Erfindung ist nicht mit den oben erwähnten Nachteilen behaftet.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Zellulosemasse im Ausbeutebereich von 65 bis 95 # ausgehend von zerkleinertem, gewaschenem Lignozellulosematerial, wie Holzhackschnitzel, Sägespäne od. dgl., durch entweder Dampferhitzung oder milden Aufschluß in Anwesenheit von Delignifierungsmittel oder sowohl Dampferhitzung und milden Aufschluß in Anwesenheit von Delignifierungsmittel auf an sich bekannte V/eise und während einer solchen Zeitperiode bis die gewünschte Zellstoffausbeute erhalten worden ist, druck- oder drucklose Defibierung und Raffinierung des behandelten Materials in einem Scheibenraffineur oder einer anderen für zerkleinertes Zellulosematerial geeigneten Defibrierungs- und Raffinierungsvorrichtung, Verdünnung und Kühlung des raffinierten Materials, gefolgt von Siebung und Entwässerung, worauf das entwässerte Zellulosematerial einer Bleichung ausgesetzt wird, vorzugsweise durch sogenannte ligninbewahrende Bleichung mittels oxydierender oder reduzierender Bleichmittel, sowie einer zweiten Entwässerung zugeführt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß abgekühlte Bleichablauge mit einem pH-Wert von 6-12, vorzugsweise 6,5 - 10, als Verdünnungs- und Kühl-

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flüssigkeit zurückgeführt wird.

Das Verfahren nach der Erfindung ergibt den Vorteil, daß der Verbrauch an Bleichchemikalien im Vergleich mit dem Stand der Technik beträchtlich reduziert wird, was verringerte Kosten und Umweltverunreinigungen mit sich bringt. Weiters wird eine Zellstoffmasse mit verbesserter Festigkeit erhalten, was die Herstellung von Papier mit geringerem Flächengewicht unter Beibehaltung der Festigkeitseigenschaften ermöglicht. Ferner erfordert die nach der Erfindung hergestellte Masse in Wischung mit chemischer Masse - wie Sulfat- oder Sulfitmasse - geringere Mengen an chemischer Masse als früher zur Erzielung einer gewissen Festigkeit und Helligkeit, wodurch die Herstellungskosten für derartiges Papier herabgesetzt werden. Die erhaltene Masse ist als Rohstoff zur Herstellung von Papier innerhalb eines größeren und mehr variierenden Qualitätsbereiches· geeignet, als dies gewöhnlich derzeit mit Zellstoffmassen in diesem Ausbeutebereich der Fall ist, was darauf beruht, daß die nach der Erfindung hergestellte Masse höhere Reinheit, Helligkeit und Festigkeit sowie größeres Absorptionsvermögen aufweist, als mit der bisher bekannten Technik erzielt werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand des beiliegenden Fließschemas (Fig. 1) näher beschrieben.

Zerkleinertes und vorzugsweise gewaschenes Zelluloserohmaterial, z.B. Holzhackschnitzel, wird einem Aufnahmebehälter 1 zugeführt, von wo es zu einem Dämpfungsgefäß 2 weiter-.befördert wird, wo es während einer bestimmten Zeit bei Atmosphärendruck mit Dampf behandelt (gedämpft wird). Das

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gedämpfte Material wird in einen mit einem Schneckenförderer versehenen Behälter 5 weitertransportiert, wo es bei der nachfolgenden QuäLlung kontinuierlich mit einer Lösung von Delignifierungsmittel, z.B. einer Bisulfitlösung, imprägniert wird und zum Behälterboden absinken kann. Vom Behälter 3 wird das imprägnierte Material zu einem mit einer Fördereinrichtung versehenen Kocher 4 übertragen, wo es während seines Durchganges dampfphasengekocht wird, bis die gewünschte Ausbeute erhalten worden ist, worauf das gekochte Material in einer Defibriereinrichtung 5₅ beispielsweise einem Scheibenraffineur, in Anv/esenheit von Kochchemikalien und bei im wesentlichen beibehaltener Temperatur defibriert wird.Das defibrierte Material wird mit Bleichablauge 6 verdünnt und gekühlt sowie zu einer Siebsektion 7 überführt, von wo die gesiebte Fasersuspension zu einer Entwässerungssektion 8 gepumpt wird. Die erhaltene Ablauge wird zu einem Sammelgefäß 18 geleitet. Während des Durchganges des Materials zwischen den oben erwähnten Sektionen werden mit schweren Metallionen komplexbildende Stoffe 15 zugeführt. Die entwässerte Fasersuspension wird darauf einer sogenannten ligninbewahrenden Bleichung mittels oxydierender oder reduzierender Bleichmittel in einem Bleichturm 9 ausgesetzt und durchläuft eine weitere Entwässerungsstufe 14. Die erhaltene, fertiggebleichte Masse wird zur Trocknung oder direkt zur Papierherstellung gebracht. Bleichablauge von der Entwässerungsstufe 14 wird zum Sammelgefäß geleitet.

Eine andere besonders zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Fließschema nach Fig. 1 durch

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strichlierte Verbindungslinien gezeigt, wobei das von der Defibriereinrichtung 5 kommende defibrierte Material zu einem Hydrozyklon IO geführt wird, welchem kontinuierlich Bleichablauge 11 zur Verdünnung und Kühlung des Fasermaterials zugeführt wird. Bei Bedarf wird eine pH-Einstellung 16 des Materials im Hydrozyklon vorgenommen, indem zur Bleichablauge vor deren Eintritt in den Zyklon eine geeignete Lösung zugemischt wird. Vom Hydrozyklon wird der Materialstrom entweder direkt zur Siebsektion 7 oder über eine zweite Defibriereinrichtung zur Siebsektion 7 geführt.

Das von der Defibriereinrichtung 5 kommende, mit Bleichablauge 6 verdünnte und gekühlte Material wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform über eine waschvorrichtung 19 der Siebsektion 7 zugeführt. Dies gilt auch für vom Hydrozyklon 10 oder von der zv/eiten Defibriereinrichtung 12 kommende Materialströme, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht. In der Waschvorrichtung 19 ausgewaschene Koch- und Bleichablauge wird einer Rückgewinnungsanlage 20 zugeführt.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, die ebenfalls in Fig. 1 gezeigt ist, wird das von der zweiten Entwässerungsstufe 14 kommende Fasermaterial einer komplettierenden Bleichung mittels reduzierender oder oxydierender Bleichmittel in einer zv/eiten Bleichstufe 13 ausgesetzt, vorzugsweise durch sogenannte ligninbewahrende Bleichung. Falls oxydierende Bleichmittel angewendet werden, wird die erhaltene Bleichablauge zum Sammelgefaß 17 geleitet.

Da bei Ausgang von verschiedenen Holzarten oder anderem Zelluloserohmaterial bei der Anwendung des Verfahrens

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nach der Erfindung spezifische Zellstoffqualitäten erhalten werden, kann es sich auch als günstig erweisen, die Bleichablauge zu mehr als einem Punkt im Prozeß zurückzuführen, um in jedem besonderen Fall ein optimales Endprodukt zu erzielen. Derartige Modifikationen der Verfahrensweise sind im Prinzip selbstverständlich und werden daher nicht näher beschrieben. Es soll jedoch eine zweckmäßige Modifikation bei der thermomechanischen Zellstoffherstellung kurz erläutert werden. Bei solchen Prozessen werden, wie oben erwähnt, keine Jüelignifierungschemikalien vor der ersten Defibrierungsstufe angewendet, sondern das gewaschene Rohmaterial wird vom Aufnahmebehälter 1 entweder direkt oder über das Dämpfungsgefäß zum Kocher M- geführt. Die Bleichablauge kann dabei gemäß der Erfindung zweckmäßigerweise vor oder während der ersten Defibrierungsstufe zugeführt werden.

Zweckmäßige Delignifierungsmittel zum milden Aufschluß gemäß der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Natriumbisulf it, Natriumhydroxid, Natriumkarbonat, Natriumwasserstoffkarbonat usw.. Auch neutraler oder alkalischer Sauerstoffaufschluß kann zweckmäßigerweise angewendet werden. Mit mildem Aufschluß ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aufschluß bei Temperaturen zwischen 80 und 180° C und bei einem überdruck von 0 - 1900 kPa (0 - 20 kp/cm²) gemeint. Der Aufschluß - wird in jedem besonderen Fall - weitgehendst vom Charakter des Zelluloserohmaterials abhängend - während so langer Zeit durchgeführt, daß die gewünschte Ausbeute erreicht wird, d.h. in der riegel bis eine Kappazahl im Bereich von $0 - 150 erhalten worden ist.

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Die druck- oder drucklose Raffinierung in der ersten Stufe nach der vorliegenden Erfindung ist eine Behandlung in einer für zerkleinertes Lignozellulosematerial geeigneten Defibriereinrichtung, die z.B. von einem Scheibenraffineur gebildet sein kann. Die Raffinierung erfolgt bei einer Temperatur zwischen 80 und 180 C und einem überdruck von 0 - 1800 kPa (0 - 19 kp/cm²).

!falls das defibrierte Zellstoffmaterial in einem Hydrozyklon behandelt wird, kann die vom Hydrozyklon kommende Zellstoffmasse, wenn dies als wünschenswert erachtet wird, in einer zweiten Defibriereinheit bei einer Temperatur von 40 - 100° C, vorzugsweise 80 - 90° C, und bei Atniosphärendruck behandelt werden. Eine geeignete Defibriereinrichtung hiefür ist z.B. ein Scheibenraffineur, eine Kegelmühle oder eine Schneckendefibriervorrichtung, ein sogenannter FRCTAPULFEH^.

Während der- kräftigen mechanischen Defibrierung v/ird Wärme erzeugt, was dazu führt, daß während der Behandlung hohe Temperaturen erreicht werden. Deshalb soll bei der Raffinierung des Materials in der ersten Stufe ein Überschuß an Delignifierungsmittel anwesend sein, der beginnende Verfärbungstendenzen des Lignozellulosematerials zurückhält. Durch Abnützung der Arbeitsflächen der Apparatur, beispielsweise der Mahlscheiben in einem Raffineur, wird der Gehalt an schweren Metallionen, wie Fe, Hn, Ni, Gu usw., im defibrierten Material erhöht, was zu Verfärbungen desselben führt. Um dieser negativen wirkung entgegenzuwirken, werden vor der Bieichung der .Fasermasse Komplexbildner für die genannten Metalle zugesetzt. Wenn der Masse ein Überschuß an Bleichablauge gemäß der

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Erfindung nach der Raffinierung zugeführt wird, wird bereits dadurch eine gewisse erwünschte Komplexbindung von schweren Metallionen erhalten, was in einer helleren Masse resultiert. In der Praxis werden auch vor der Bleichung oft etwas mehr Komplexbildner zugesetzt, als theoretisch für die Komplexbindung von nicht erwünschten Metalien erforderlich ist. Eine Unterdosierung an Komplexbildnern kann im Hinblick auf die Helligkeit der Masse verhängnisvoll sein. Wird die Bleichung mit Feroxid oder einem anderen oxydierenden Bleichmittel durchgeführt, werden außerdem in der Bleichablauge organische Säuren ez'halten, von denen gewisse mit Metallionen Komplexe bilden kennen.

Zweckmäßige oxydierende»Bleichmittel für die Bleichung nach der Erfindung sind V/asserstoffperoxid, Watriumperoxid, Peressigsäure, Sauerstoff, Ozon u. ähnliche. Zweckmäßige reduzierende Bleichmittel sind Ditionit (Hydrosulfit), Schwefeldioxid, Bisulfit, Sulfit, Hydroxylamin, Hydrazin, Thiokarbamid, Thioglykolsäure und ähnliche. Vorzugsweise werden solche Bleichmittel angewendet, die eine sogenannten ligninbewahrende Bleichung ergeben.

Wenn bei der Bleichung Peroxid angewendet wird, enthält die Bleichablauge Reste an Peroxid (0,1 - 1,0 g KpOp pro Liter) und bei der Wiederverwendung derselben als Verdünnungsund Kühlflüssigkeit nach der Erfindung warden diese Reste zur Bleichung des Zellulosematerials oder Aufrechterhaltung von dessen Helligkeit in einem frühen Stadium des Prozesses ausgenützt. In der Ablauge von der Peroxidbleichung befinden sich normalerweise auch Wasserglas, Natriumhydroxid und

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Spuren von Magnesiumsulfat. Die genannten Chemikalien wirken auf Wasserstoffperoxid stabilisierend und erhöhen den pH der Fasersuspension. Wenn die Fasersuspension in einer zweiten Stufe defibriert wird, kann die zweite liefibrierung bei einem höheren pH durchgeführt werden, als wenn keine Bleichablauge nach der ersten Defibrierungsstufe zugeführt worden, ist.

In jenen Fällen, wo die Bleichablauge von einer reduzierenden Bleichstufe mit Ditionit als Bleichmittel kommt, enthält die Ablauge Sulfit, Bisulfit, Thiosulfat, geringe Mengen an Ditionit sowie Komplexbildner, welche Verunreinigungen bei der Rückführung der Bleichablauge gemäß der Erfindung auf das Zellulosemarerial reduktiv bleichend wirken, u.zw. ebenfalls in einem wünschenswert frühen Stadium des Prozesses.

Bei Anwendung von alkalischer Bleichlauge in der zweiten Defibrierstufe v/ird eine festere Masse erhalten, als wenn die Defibrierung in schwach saurem oder saurem Milieu durchgeführt wird. Die Möglichkeit, den pH in der als Verdünnungsund Kühlflüssigkeit angewendeten Bleichablauge bei Bedarf einzustellen, ist daher beim Verfahren nach der Erfindung sichergestellt.

Nach einer Defibrierung unter Druck gemäß bekannter Technik wird die Fasersuspension normalerweise zu einem Zyklon transportiert, der den Überschuß an Dampf vom defibrierten Material und Reste von Kochchemikalien trennt. Zur Verdünnung und Kühlung wird kaltes Wasser zugeführt. Während der raschen Abkühlung agglomerieren herausgelöste Teilchen von Extraktivstoffen und haften an den Fasern. Dieses Harz kann umfassende

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Harzabsetzungen in den Apparaturen einer Zellstoffabrik, wie Pumpen, Rohrleitungen und Sieben, verursachen und stellt zweifelsohne ein Problem dar. Es hat sich jedoch überraschend gezeigt, daß Harz in bedeutend geringerem Ausmaß oder überhaupt nicht ausgefällt wird, wenn der Fasersuspension nach der Defibrierung unter Druck gemäß der Erfindung alkalische Bleichablauge zugesetzt wird. Besonders vorteilhaft ist es, die Bleichablauge in einem Zyklon zuzusetzen, was eine gute und homogene Mischung zwischen Fasersuspension und zugeführter-Bleichablauge ergibt.

Obwohl keine theoretische Erklärung für den erhaltenen Effekt festgestellt werden konnte, ist es möglich, daß die zugeführte Ablauge mit jenen Harz- und Fettsäuren, die gewöhnlich in der Holzzellulose enthalten sind, Seifen bildet. Eine derartige Bildung von Natriumseifen wird dadurch erleichtert, daß enthaltene Komplexbildner den Gehalt an schweren Metallionen reduziert haben, die sonst harte hetallseifen gebildet hätten, welche schlechteres Dispergierungsvermögen als Natriumseifen aufweisen.

Da mit der Zuführung von Flüssigkeit zum Zyklon eine Kühlung der von der Defibrierung kommenden Fasersuspension beabsichtigt ist, ist es notwendig, die Bleichablauge zu kühlen. Der Grad der Kühlung ist jedoch davon abhängig, bei welcher Temperatur die Bleichung durchgeführt worden ist. Die Bleichablauge kann dann zweckmäßigerweise in einem Wärmeaustauscher ('21 in Fig. 1) frisches Kaltwasser erwärmen. Das erwärmte Frischwasser kann dann für die Zubereitung von im Prozeß erforderlichen Koch- und Bleichiösungen verwendet

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werden. JB¹Ur die letztgenannten Lösungen kann selbstverständlich auch ein geringerer Teilstrom von Bleichablauge infrage' kommen. '

Da die' Delignifxerungschemikalien nach der ersten oder zweiten Defibrierstufe rückgewonnen werden, wird gleichzeitig auch zugesetzte Bleichablauge zurückgewonnen. Da das Lignozellulosematerial nach der ersten Defibrierstufe normalerweise mit Wasser verdünnt wird, bringt der Zusatz von Bleichablauge gemäß der vorliegenden Erfindung einen höheren Gehalt an Chemikalien und organischen Substanzen als normalerweise mit sich, der für die Rückgewinnung zugänglich ist, was gleichzeitig den Heizwert der Ablauge erhöht. Durch Rückgewinnung der Bleichablauge wird eine bedeutende Umweltverbesserung erhalten, denn Bleichablauge, die zum Abfluß geht, kann einen biochemischen Säurebedarf (BOD₇) von bis zu 15 - 20 kg pro Tonne gebleichter Masse haben. Bei der Rückgewinnung nach der vorliegenden Erfindung wird BOD₇ um 50 - 70 % niedriger als bei bisher bekannten Methoden.

In jenen Fällen, bei denen die Kochablauge nicht zurückgewonnen wird, wird gemäß der Erfindung eine hellere und umweltfreundlichere Ablauge erhalten, weil die zugesetzte Bleichablauge Bleichmittelreste enthält. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Bleichablauge Peroxidreste enthält, die den Abbau von organischen Verbindungen bei externer Reinigung in beispielsweise einem Teich begünstigen.

In jenen Fällen, bei denen keine Kochchemikalien, sondern lediglich Bleichchemikalien im Prozeß vorkommen, kann die Bleichablaure in eine externe Rückgewinnungsanlage (cross-recovery) überführt und darin regeneriert werden.

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Folgende Durchfuhrungsbeispiele beleuchten sowohl das Herstellungsverfahren als auch die verbesserten Eigenschaften der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Zellulosemassen.

Beispiel 1

In einer mit Fig. 1 übereinstimmenden Anlage wurden gewaschene Fichtenhackschnitzel mit einer Länge von 40 mm, Breite von 20 mm und Dicke von 3 mm bei Atmosphärendruck während 15 min mit Dampf behandelt. Die gedämpften Hackschnitzel wurden in einen mit Förderschnecke versehenen Behälter transportiert und während der im Behälter folgenden expansion (^uellung) mit Katriumbisulfitlösung imprägniert. Die Bisulfitlösung haute die Zusammensetzung von 65 g NaOH und 68 g SO₀

» t—

pro Liter und ihr pE betrug 6,0. Die imprägnierten Hackschnitzel wurden darauf während 20 min bei 160° C dampfphasengekocht sowie bei beibehaltener Temperatur und einer Massenkonzentration von 40 ^c/o in einem Scheibenraffineur bis zu einer Freeness von 650 ml defibriert. Freeness ist ein Maß für den Drainagewiderstand der Kasse und wird gemäß der Canadian Standard Freeness Methode (CSF) gemessen. Die Zellstoffausbeute betrug 89,0 %,

Eine Teilprobe (A) der defibrierten Masse wurde mit Wasser auf eine Hassenkonzentration von 20 # verdünnt und in einem Scheibenraffineur raffiniert.

Eine andere Teilprobe (B) der selben Hasse wurde mit Bleichablauge verdünnt, die 0,8 g H₂O₂, 0,5 g NaOH, 2,5 g Na₂SiO;,, 0,3 g Diäthylentriaminpentaessigsäure (DTPA) und 0,2 g MgSO^ pro Liter Ablauge enthielt. Außerdem enthielt die

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Bleichablauge oxydiertes organisches Material in nicht bekannter Menge, das im wesentlichen aus Nullfasern und organischen Säuren bestand. Der pH der Bleichablauge betrug 8,8. Nach einer Reaktionszeit von 5 min bei 75 C wurde die Teilprobe B auf gleiche Weise wie die Teilprobe A raffiniert.

auf gleiche V/eise

Beide Proben wurden darauf/gesiebt und entwässert. Die jeweiligen Zellstoffproben wurden auf identische weise getestet und die Ergebnisse gehen aus nachstehender Tabelle 1 hervor. Tabelle 1

Geprüfte Eigenschaften	ml	Probe A	Probe B
JTreeness CSl?	j	200	205
Faserzusaimaensetzung bei Bauer McNett-Fraktionierung: + 20 mesh + I50 mesh - 150 mesh	%	ooooj CNOJ	7,5 73,5 19
Helligkeit SCAN	m	62,3	66,1
Reißlänge		3900	4800
Reibfaktor	69	74

Absorptionsvermögen (g Wasser/ g Wasser)

9,3

12,1

Aus den Ergebnissen geht deutlich hervor, daß die nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Zellstoffmasse heller und fester als konventionell hergestellte Masse geworden ist. Außerdem hat die Masse nach der Erfindung größeres V/asserabsorptionsvermögen - ein Umstand, der innerhalb vieler Anwendungsbereiche von großer Bedeutung ist. Weiters wurde eine günstigere Faserzusammensetzung beim Verfahren nach der

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Erfindung erhalten, was daraus hervorgeht, daß der Anteil an Pasern, die vom Siebtuch I50 mesh aufgefangen worden sind, zugenommen hat.

Bei einer darauffolgenden Einstufenbleichung während 60 min Dauer, die bei einem Teil der Probenmassen A und B mit 0,8 % Na^SpO. (Ditionit) auf das absolut trockene Massengewicht gerechnet ,bei 70 C und einer Massenkonzentration von 4 "jb durchgeführt wurde, wurden folgende Helligkeiten erhalten:

Probe A (Jb SCAN): 67,3 Probe B (# SCAN): 71,0

Bei einer Einstufenbleichung eines anderen Teiles der beiden Probenmassen mit Wasserstoffperoxidlösung, die 2 % H₂O₂, 4- % Na₂SiO₅, 1,5 % NaOH und 0,05 % MgSO/,. ^auf absolut trockenes Hassengewicht gerechnet enthielt, während 120 min und bei 12 % Massenkonzentration wurden folgende Helligkeiten erhalten:

Probe A (# SCAN): 69,5 Probe B (# SCAN): 71,8

Aus den Ergebnissen geht hervor, daß sowohl bei reduzierender Bleichung mit Ditionit als auch bei oxydierender Bleichung mit Peroxid bei Ausgang von einer nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Masse ein helleres Endprodukt erhalten wird, als bei Ausgang von einer nach dem derzeitigen Stand der Technik hergestellten Masse. Durch Ausnutzung der Bleichablauge gemäß vorliegender Erfindung kann somit der Zusatz an frischen Bleichchemikalien unter Beibehaltung der Helligkeit der Masse reduziert werden.

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Beispiel 2

Gewaschene Kieferhackschnitzel mit einer Länge von 40 mm, Breite von 20 mm und Dicke von 5 mm wurden in einer mit Fig. 1 übereinstimmenden Anlage bei Atmosphärendruck während 15 min mit Dampf behandelt (gedämpft) sowie im Behälter 3 unter Quellung mit einer Bisulfitlösung imprägniert, die 75 S NaOH und 72,1 g SO₂ pro Liter enthielt. Der pH der Lösung betrug 6,2. Die solcherart imprägnierten Hackschnitzel wurden darauf während 20 min bei 160° 0 im Kocher 4 dampfphasengekocht. Die aufgeschlossenen Hackschnitzel wurden sodann bei beibehaltener Temperatur und beibehaltenem Dampfdruck in einem Scheibenraffineur bis zu einer Freeness von 800 ml defibriert. Die Zellstoffausbeute betrug 90,1 fr.

Eine Teilprobe (A) der defibrierten Zellstoffmasse wurde mit reinem Wasser auf eine Massenkonzentration von 18 y& verdünnt und in einem Scheibenraffineur raffiniert.

Eine andere Teilprobe (B) der selben Kasse wurde mit einer Bleichablauge verdünnt, die 0,6 g H₂O₂, 0,7 g NaOH, 2,0 g Na₂SiO₅, 0,03 g DTPA und 0,02 g MgSO^ pro Liter enthielt. Die Bleichablauge enthielt außerdem oxydiertes organisches Material in Übereinstimmung mit Beispiel 1. Der pH der Bleichablauge betrug 9,5·· Nach einer Reaktionszeit von 5 min bei 75° C wurde diese Teilprobe auf die gleiche Weise wie Teilprobe A raffiniert. Darauf wurden beide Proben auf gleiche Weise gesiebt und entwässert sowie auf identische Art getestet. Die Testresultate gehen aus nachstehender Tabelle 2 hervor.

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Tabelle 2

Geprüfte -Eigenschaften Freeness CSF

Faserzusammensetzung bei Bauer HcNett-Fraköionierung: + 20 mesh + 150 mesh - 150 mesh

Restteilchengehalt, SGftMER-VILLE <O,15 mm

Helligkeit, SCAN

ml

Probe A

240

Probe B

250

19,1 53,7 27,3	18,4 55,4 26,2
0,16	0,03
54,5	62,3

Auch in diesem Fall wurde, wie aus den Ergebnissen hervorgeht, eine günstigere Faserzusammensetzung beim Verfahren nach der Erfindung erhalten. Außerdem wurde der Restteilchengehalt beträchtlich reduziert. Einen weiteren Vorteil bildet die hohe Helligkeit der ungebleichten Hasse, die mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielt wird.

Beide Teilproben wurden darauf mit Peroxid in einer nachfolgenden Stufe gebleicht. Hiebei wurden 1,5 ^ HqO^· 3 % Na₂SiO₅, 1,3 P NaOH und 0,05 $ MgSO₄ jeweils auf absolut trockenes Massengewicht gerechnet zugesetzt. Die Bleichungszeit betrug 120 min und die Massenkonzentration 12 #. Die Teilproben wurden auf identische Weise getestet und die Resultate gehen aus nachstehender Tabelle 3 hervor.

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Tabelle 3

Probe	A	Probe	B	2
60,	2	68,	15
ο,	54	0,
35OO		43OO
70		78

Geprüfte Eigenschaften
Helligkeit SCM #

Äthanolextrakt %

Reißlänge m

Reibfaktor

Absorptionsvermögen (g Wasser/

g Wasser) 10,2 13,3

Die Ergebnisse in Tabelle 3 zeigen, daß die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte gebleichte Masse bedeutend höhere Helligkeit und viel niedrigeren Extraktgehalt hat als die nach bekannter Technik hergestellte Masse. Außerdem geht deutlich hervor, daß sowohl Festigkeit als auch Absorptionsvermögen bei Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beträchtlich verbessert werden.

Die Erfindung wurde in obenstehenden Beispielen im Zusammenhang mit sogenannten chemimechanischen Herstellungsprozessen für Zellstoffmasse demonstriert, ist jedoch keineswegs einzig auf diesen Prozeßtyp beschränkt, sondern auch bei sogenannten thermomechanischen Zellstoffherstellungsprozessen anwendbar, d.h. bei solchen Prozessen, wo kein Aufschluß in Anwesenheit von Chemikalien vorkommt.

Zusammenfassend sei erwähnt, daß die beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung gewonnenen Vorteile auch niedrigere Herstellungskosten für die Zellstoffmasse mit sich bringen, als dies mit der heute bekannten Technik möglich ist.

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Zur Erzielung einer bestimmten Helligkeit kann der Bleichchemikalienverbrauch reduziert werden und da die Masse stärker wird, kann Papier mit geringerem Fl&chengewicht hergestellt werden-, u.zw. unter Beibehaltung der übrigen Eigenschaften. Soll Papier in Mischung mit chemischen Hassen,; wie Sulfat-oder Sulfitmasse, hergestellt werden, kann der chemische Massenanteil reduziert werden. Das Endresultat wird ein Papier mit beibehaltener Qualität und -Eigenschaften, jedoch mit niedrigeren Herstellungskosten. Der Extraktgehalt verringert sich wesentlich, was für den Erhalt eines Papiers mit gutem Absorptionsvermögen und guter Helligkeitsstabilität wichtig ist sowie außerdem zur Vermeidung von Harzablagerungen vor allem bei der Papiererzeugung vorteilhaft ist. V/eiters werden Gewinne in Form von zurückgewonnenen Chemikalien erzielt. Nicht weniger wichtig ist die bedeutende Verbesserung, die im Hinblick auf die Umv;elt bei Anwendung der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

,\) Verfahren zur Herstellung von Zellulosemasse im Ausbeutebereich von 65 - 95 % ausgehend von zerkleinertem, gewaschenem Lignozellulosematerial, wie Holzhackschnitzel, Sägespäne od.dgl., durch entweder Dampferhitzung oder milden Aufschluß in Anwesenheit von Delignifierungsmittel oder sowohl Dampferhitzung und milden Aufschluß in Anwesenheit von Deiignifierungsmittel auf an sich bekannte Weise und während einer solchen Zeitperiode bis die gewünschte Zellstoffausbeute erhalten worden ist, druck- oder*drucklose liefibrierung und kaffinierung des behandelten Materials in einem Scheibenraffineur oder einer anderen für zerkleinertes Zellulosematerial geeigneten Defibrierungs- und Raffinierungsvorrichtung, Verdünnung und Kühlung des raffinierten Materials gefolgt von Siebung und Entwässerung, worauf das erhaltene Zellulosematerial einer Bleichung ausgesetzt wird, vorzugsweise durch sogenannte ligninbewahrende Bleichung mittels oxydierender oder reduzierender Bleichmittel, sowie einer zweiten Entwässerung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß abgekühlte Bleichablauge mit einem pH-Wert von 6-12, vorzugsweise 6,5 - 10, als Verdünnungs- und Kühlflüssigkeit zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da^ das von der Defibriereinrichtung kommende Material in Anwesenheit einer kontinuierlich zugefiihrten verdünnenden

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und kühlenden - sowie bei Bedarf pH-einstellenden - Flüssigkeit in einem Hydrozyklon behandelt wird, worauf das so erhaltene Zellulosematerial entweder in einer anderen Defibriereinheit behandelt oder direkt zur Siebsektion weiterbefördert wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Verdünnungs- und Kühlflüssigkeit zum Hydrozyklon geführte Flüssigkeit von Bleichablauge gebildet; wird, welche gegebenenfalls mit einer geeigneten, pH-einstellenden Lösung versetzt worden ist.
4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Verdünnungs- und Kühlflüssigkeit verwendete Bleichablauge außerdem mit frischen Bleichchemikalien versetzt worden ist.
5. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die als Verdünnungs- und Kühlflüssigkeit verwendete Bieichablauge zusammen mit Kochablauge regeneriert wird.
6. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Fasersuspension während ihrer Passage von der Siebsektion zur Entwässerungssektion vor der Bleichung komplexbildende Stoffe zugeführt werden.
7- Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Bleichstufe kommende Fasersuspension zusätzlich mit reduzierenden oder oxydierenden Bleichmitteln, wie Ditionit (Hydrosulfit z.B. Na^S-O^^K^O), Schwefeldioxid, Bisulfit, Sulfit, Hydroxylamin, Hydrazin, Thiokarbamid oder Thioglykolsäure bzw. Wasserstoffperoxid, liatriumperoxid, Peressigsäure, Sauerstoff oder

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Ozon gebleicht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gedämpfte Lignocellulosematerial bei Temperaturen von über ICO G dampferhitzt und darauf in einer oder mehreren Stufen in einer liefibriereinrichtung zwecks Bildung von thermomechanxscher Zellstoffmasse defibriert wird, und daß dabei die als Verdünmmgs- und Kühlflüssigkeit verwendete Bleichablauge vor oder während der ersten Defibrierungsstufe zugeführt wird.

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