DE2707273A1

DE2707273A1 - Verfahren bei der herstellung von holzschliff

Info

Publication number: DE2707273A1
Application number: DE19772707273
Authority: DE
Inventors: Nicolai Soteland
Original assignee: PAPIRIND FORSKNINGSINST
Current assignee: PAPIRIND FORSKNINGSINST
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-19
Publication date: 1977-09-01
Also published as: AU510167B2; SE439938B; BE851814A; AU2261577A; IT1072075B; AT358917B; FR2342366B1; DK86477A; SE7702073L; CA1103413A; FI70442B; FR2342366A1; ATA108277A; JPS52124901A; FI770625A; NO760666L; NL7702142A; DE2707273C2; GB1572519A

Description

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Dr. M. SchneiriRf L I Ό I Z I Δ

Dr. A. Eitei

E. Csowalla diess.Wr. 28 21A/bö

P. Mr.tschkur J,

&3 Nürnberg

Papirindustriens Forskningsinstitutt Forskningsveien 3
OSLO 3
Norwegen

Erfinder: Nicolai Soteland Incognito ter. 3b OSLO 2
Norwegen

Verfahren bei der Herstellung von Holzschliff.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bei der Herstellung von Holzschliff.

Holzschliff ist eine gemeinsame Bezeichnung für Massen, die mittels mechanischer Defibrierung unterschiedlicher Holzarten, beispielsweise mittels Schleifsteinen oder Scheibenraffineuren, ggf. nach einer milden Chemikalienbehandlung erhhältlich sind.

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Da Holzschliff im Vergleich zu mittels chemischem Aufschluss hergestellten Zellstoffmassen ein verhältnismässig preiswertes Erzeugnis ist, haben derartige Massen weitgehend als Rohmaterial bei der Herstellung von Zeitungspapier, Zeitschriftenpapier und dgl. Verwendung gefunden. Holzschliff hat jedoch die nachteilige Eigenschaft, dass er bei Lagerung einer "Selbstklebung" unterliegt, und infolge dieser "Selbstklebung" zeigt Holzschliff nach Lagerung mehr oder weniger hydrophobe Eigenschaften, abhängig von der Lagerungsdauer, dem Harzgehalt, den Lagerungsverhältnissen usw., was eine weitere Handhabung der Masse erschwert, wenn diese weiterveredelt werden soll.

Wegen der "Selbstklebung" wurde Holzschliff nur in bescheidenem Ausmass für Absorptionszwecke, beispielsweise in Windeln, Binden, Tampons, Handtüchern und ähnlichen Erzeugnissen verwendet, indem hochveredelte, gebleichte Zellstoffe im grossen ganzen für diese Zwecke alleinherrschend waren.

Wenn das Harz aus dem Holzschliff entfernt werden kann, erweist es sich, dass Holzschliff mit Vorteil auch für die oben angegebenen Zwecke verwendet werden kann, wie in der norwegischen Patentschrift 124 193 angegeben. Laut dieser Patentschrift kann das Harz beispielsweise mittels Extraktion mit Azeton von der Masse entfernt werden, wobei ein Erzeugnis mit guten Absorptionseigenschaften entsteht. Ein industrieller Extraktionsprozess ist indessen ein verhältnismässig komplizierter und verteuernder Prozess, der hohe Kapitalinvestitionen für Extraktionsausrüstung, Rückgewinnungsausrüstung u.s.w. fordert. Azeton-Extraktion von Holzschliff wurde bereits vorgeschlagen zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften der Masse und damit die Masse in dem nachfolgenden Veredlungsverfahren leichter aufschlagbar wird (Brandal & Lindheim, Pulp & Paper Mag. Can. 67 T 431, 1966).

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In der deutschen Offenlegungsschrift 25 39 57O wird ein Verfahren bei der Behandlung von Holzschliff beschrieben, bei welchem dieser durch Alterung seine ursprünglichen hydrophilen Eigenschaften beibehält. Ein nach dieser deutschen Offenlegungsschrift 25 39 570 behandelter Holzschliff verbleibt bei Lagerung hydrophil und ist somit bei der nachfolgenden Veredlung leicht aufschlagbar. Es hat sich ferner erwiesen, dass eine derartige Masse sich ausgezeichnet für Absorptionszwecke eignet, dies trotz der Tatsache, dass die neue Behandlungsweise den Harzgehalt des Holzschliffes nur in geringem Ausmass beeinflusst.

Laut dieser deutschen Offenlegungsschrift 25 39 57O wird der Holzschliff mit einem Puffer, welcher im pH-Bereich 6 - 10, vorzugsweise 7-9 puffert, behandelt oder imprägniert. Geeignete Puffer sind Alkalimetallsalze und Ammoniumsalze beispielsweise von Phosphorsäure, Kohlensäure, Zitronensäure, Weinsäure usw. Der Puffer wird dem Holzschliff vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung und einer derartigen Menge zugesetzt, dass dem Holzschliff mindestens 0,2 Gewichts-%, basiert auf dem Trockengewicht des Holzschliffes, vorzugsweise aber 0,5 Gewichts-% oder mehr zugegeben werden.

Eine derartige Behandlung des Holzschliffes mit einer wässrigen Lösung des Puffers lässt sich sehr einfach und preiswert durchführen. Der Zusatz kann während der Herstellung des Holzschliffes in Abhängigkeit des Verwendungsgebietes des Erzeugnisses und der zur Verfügung stehenden Ausrüstung an mehreren Stellen erfolgen. Der Zusatz kann beispielsweise während der Massenherstellung in einem Raffineur oder Holzschleifer, im Wasserkreislauf der Papiermaschine, in der Leimpresse, mittels Bespritzung während oder nach der Bogenbildung oder Einspritzung in die Masse bevor jene ggf. zu Massenballen verarbeitet wird, erfolgen. Diese Behandlungsweise lässt sich somit mit zur Verfugung stehender Ausrüstung durchführen und kann bereits existierenden Produktionsanlagen angepasst werden. Mit dem neuen Verfahren kann man beispielsweise absorbierende Werkstoffe aus

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Holzschliff herstellen, was gegenüber den hochveredelten Zellstoff erzeugnissen wesentliche Ersparnisse mitsichführt. Aus ressource- und milieumässigen Gesichtspunkten bedeutet das Verfahren grosse offenbare Vorteile.

Es hat sich nun überraschend als möglich erwiesen, Holzschliff herzustellen, der die hydrophilen Eigenschaften beibehält, ohne dass die nachfolgende Pufferbehandlung der Masse, wie in der deutschen Offenlegungsschrift 25 39 570 beschrieben, vorgenommen werden muss. Nach dem neuen Verfahren wird das gewünschte Puffersystem in situ in der Masse gebildet. Durch Anpassung einer eventuellen Nachbehandlung der Masse kann dieses Puffersystem beibehalten werden, so dass die Masse während der Lagerung keiner "Selbstklebung" unterliegt und somit die hydrophilen Eigenschaften beibehält.

Wie oben genannt, kann Holzschliff auf mehrere Arten hergestellt und auch leichten Chemikalienbehandlungen unterworfen werden. Derartige Behandlungsweisen können eine Vorbehandlung der Späne mit Sulfitlösungen, Einspritzen von Sulfit und Bleich-Chemikalien in den Raffineur, umfassen, oder die Masse kann nach der Defibrierung einer konventionellen Bleichung im Bleichturm unterworfen werden. Bei mehreren dieser Behandlungen liegt der pH Wert im Bereich von 7-11, und da die Prozesstemperatur gleichzeitig im Bereich von 50 - 150°C liegen kann, bilden sich auf der Basis des Ligninsund Kohlenhydratgehaltes organische Säuren.

Diese Säuren können zusammen mit Natriumhydroxyd aus der Sulfitbehandlung oder Peroxydbleichung (Ditionitbleichung) Puffersysteme bilden, die im Bereich eines pH Wertes von 7-10 puffern. Diese Puffersysteme entstehen demgemäss infolge der oben genannten milden Chemikalienbehandlungen, als Nebenprodukte in der Masse.

Alle Holzschliffarten, die heute einer solchen milden Chemikalienbehandlung unterworfen werden, werden durch Waschen mit Wasser nachbehandelt, und der pH Wert wird mit Schwefelsäure oder Schwefeldioxyd auf einen pH Wert von 5-5,2 justiert.

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Die nachfolgende pH-Justierung der Masse auf einen pH Wert von 5-5,5 verschiebt folglich den pH Wert der Masse aus dem gewünschten Bereich von 6 - 10, vorzugsweise 7-9, weshalb die Masse nach der pH-Justierung bei Alterung nicht länger seine hydrophilen Eigenschaften beibehalten wird.

Die konventionelle Peroxydbleichung der Masse wird heute derart durchgeführt, dass die Masse 2-3 Stunden lang bei 50 - 7O°C mit einer Mischung von NaOH, H_0 und Natriumsilicat und bei einer Massenkonsistenz im Bereiche IO - 20 % behandelt wird, zu Beginn des Bleichprozesses liegt der pH Wert bei 10 - 11, während er nach der Bleichung im Bereich von 8-9 liegt.

Nach der konventionellen Herstellungsmethode wird die Masse nach dem Bleichen mit Wasser verdünnt und der pH Wert mit Schwefelsäure oder Schwefeldioxyd auf ca. 5 gebracht, wonach sie abgesaugt und mit Wasser gewaschen wird.

Dieses Verfahren ist, wenn die Masse zu nicht-absorbierenden Zwecken angewandt werden soll, weiterhin aktuell. Soll jedoch die Masse zu absorbierenden Zwecken, beispielsweise in flockigen Produkten, Gewebe-Produkten und dergleichen angewandt werden, muss eine eventuelle pH-Justierung so durchgeführt werden, dass der pH Wert der Masse gemäss dem konventionellen Verfahren nicht auf 5-5,5 gesenkt wird.

Die Puffersysteme, die infolge der milden Chemikalienbehanlung in der Masse gebildet werden, können dadurch beibehalten werden, dass man die nachfolgende Waschbehandlung gegebenenfalls vollständig weglässt, oder dass die Waschbehandlung lediglich mit gegebenenfalls schwach alkalischem Wasser vorgenommen wird, oder wenn der pH Wert der Masse auf einen bevorzugten Bereich gesenkt werden soll, kann dies durch Anwendung geeigneter, schwacher Säuren durchgeführt werden, so dass der pH Wert der gewaschenen Masse im Bereich von 7-8,5 liegt. Wird beispielsweise Phosphorsäure, Kohlensäure, Zitronensäure

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oder Weinsäure angewandt, kann der Puffersystemgehalt in der Masse erhöht werden, falls es von Vorteil ist.

Wählt man demgemäss die richtige Nachbehandlung für den Holzschliff, der einer milden Chemikalienbehandlung unterworfen wurde, kann man, wie oben beschrieben, einen Holzschliff erreichen, der eine geeignete Menge Puffer, der im gewünschten pH-Bereich von 6 - 10, vorzugsweise 7-9 puffert, enthält, wobei die erhaltene Masse hydrophil verbleibt und bei Alterung keiner "Selbstklebung" unterliegt.

Der gewünschte Effekt kann auch durch konventionelles Schleifen in einem Schleifer erreicht werden, wenn der pH Wert des Spritzwassers im alkalischen Bereich gehalten wird. Dies kann beispielsweise durch Verwendung des Waschwassers einer Peroxyd-Bleichung als Spritzwasser durchgeführt werden.

Die das in situ gebildete Puffersystem enthaltende Masse kann auf konventionelle Weise direkt getrocknet werden, oder sie kann in ein gewünschtes Produkt, beispielsweise ein Gewebe-Produkt umgeformt werden, bei welchem in der Bogenformungsmaschine ein Wasserkreislauf angewandt wird, der alkalisch reagiert.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Es wurden verschiedene Holzschliffe hergestellt, die hinsichtlich ihrer Wasserabsorptionseigenschaften untersucht wurden. Nach der Herstellung wurden die Massen in einem Zyklon getrocknet und (in einer Wenneberg-Mühle) zwecks Flockenbildung behandelt. Die geflockten Massen wurden daraufhin eine Stunde lang bei 1O5°C künstlich gealtert, wonach die Masse 30 - 60 Minuten bei Raumtemperatur stand, ehe die Wasserabsorption der gealterten Masse bestimmt wurde. Auch die Wasserabsorption der nicht gealterten Masse sowie der Masse, die nicht nach der vorliegenden Erfindung hergestellt war, wurden bestimmt.

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Die Bestimmung der Wasserabsorptions-Geschwindigkeit wurde bei diesen Versuchen derart durchgeführt, dass 10 g lufttrockene Flockenmasse gleichmässig in einem Metallnetz (Metallkorb mit Abmessungen 7 χ 20 χ 1 cm) verteilt wurde, woraufhin das Netz in einen 200 ml Wasser enthaltenden Behälter gelegt wurde. Die Zeit, die vom Augenblick der Anbringung des Metallnetzes im Behälter bis zur Durchfeuchtung der gesamten Masse mit Wasser verrinnt, dient als Mass für die Wasserabsorptions-Geschwindigkeit der Masse.

BEISPIEL 1

Es wurde eine Raffineurmasse hergestellt, indem 25 kg Fichtenspäne über nacht in 220 1 einer wässrigen 10 % Na₂SO^-Lösung (pH 8,6) 12 Stunden bei 20⁰C lagen. Die imprägnierten Späne wurden daraufhin in einem Scheibenraffineur bei einem Kraftverbrauch von 800 kWt/Tonn raffiniert. Ein Teil der derartig erhaltenen Masse (nachstehend mit la bezeichnet) wurde getrocknet und die Absorptionszeit vor und nach der Alterung bestimmt.

Ein Teil der Masse wurde gut mit Wasser ausgewaschen (Masse Ib) und danach getrocknet, und die Wasserabsorption wurde bestimmt.

Ein weiterer Teil der Masse wurde mit SO_ Wasser (Masse Ic) gewaschen, so dass der pH Wert der Masse auf 5,5 kam, woraufhin die Masse getrocknet und die Wasserabsorption bestimmt wurde.

Die Resultate gehen aus der nachfolgenden Tabelle hervor. BEISPIEL 2; Gebleichte Masse

Fichtenschleifmasse wurde auf eine Helligkeit von 73 % mit 2 % H₂O₂, 1,2 % NaOH und 5 % Natriumsilicat gebleicht, der pH Wert nach der Bleichung war 8,5.

Der pH Wert der Masse nach der Bleichung war 8,5, nach einer milden Wasserwaschung war der pH Wert der Masse 7,5. Diese Masse (2a) wurde bezüglich ihrer Wasserabsorption auf

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gleiche Weise wie oben angegeben, untersucht, und die Resultate gehen aus der nachstehenden Tabelle hervor.

Ein Teil der gebleichten Masse wurde auf konventionelle Weise mit SO₂ Wasser auf einen pH Wert von 5,5 sauer gemacht und die Wasserabsorptionseigenschaften der Masse (2b) wurden wie früher angegeben bestimmt, und die Resultate sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich.

Der Ordnung halber kann angeführt werden, dass die Absorptionsgeschwindigkeit einer Fichten-Raffineurmasse vor und nach der Alterung jeweils 8-14 bzw. 90 - 6OO ist.

Aus den oben angeführten Resultaten ist klar ersichtlich, dass nach der vorliegenden Erfindung hergestellter Holzschliff in einer Masse mit hoher Absorptionsgeschwindigkeit resultiert, selbst nach einer künstlichen Alterung von 1 Stunde bei 105 C.

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Wa sserabsorptionsge schwindigke it

Vor Alterung

Nach 1 Stunde bei 105 C

Beispiel Nr.

Massentyp

Sek./10 g Masse Sek./10 g Mase

	Raffineurmasse aus Fichte	2	2,5
la	getrocknet direkt bei pH 8,6	9	52
Ib	getrocknet nach milder Wäsche mit Wasser	20	130
Ic	getrocknet bei pH 5,5
	Peroxvd gebleichte Schleif masse - Fichte	5	5
2a	getrocknet bei pH 7,5	11	; 4o I
2b	getrocknet bei pH 5,5

Claims

Patentansprüche

Ij Verfahren bei der Herstellung von Holzschliff, geeignet für Absorptionszwecke, wobei der Holz-Rohstoff vor, während und/oder nach einer mechanischen Defibrierung mit alkalisch reagierenden Bestandteilen behandelt und die defibrierte Masse, gegebenenfalls nach der Bogenbildung, getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse in alkalisch gepuffertem Zustand getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH Wert der alkalischen Masse vor dem Trocknen auf einen pH Wert von 7-9 justiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass der pH Wert der Masse mit Phosphorsäure, Kohlensäure, Zitronensäure oder Weinsäure, oder einer Mischung davon,justiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Masse auf an und für sich bekannte Weise unter alkalischen Bedingungen gebleicht wird, woraufhin die Masse, gegebenenfalls nach einer pH-Justierung auf 7-9, getrocknet wird.

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ORIGINAL INSPECTED