DE2752081B2 - Verfahren und Vorrichtung für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignoceUulosehaltigem Fasergut - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignoceUulosehaltigem FasergutInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignocellulosehaltigem
Fasergut durch Zerfaserung bzw. Raffination des Faserguts zwischen zueinander umlaufenden
Mahlscheiben in einer Dampfatmosphäre bei erhöhter Temperatur unter einem Druck, der höher oder
niedriger als atmosphärischer Druck sein kann. Die Behandlung des Faserguts erfolgt in alkalischer
Umgebung unter Zusatz von auf das Gut chemisch wirkenden Mitteln, wie Perverbindungen, insbesondere
Peroxyden, die wegen ihrer das Lignin schonenden Eigenschaft als Bleichmittel verwendet werden. Jedoch
neigen Peroxyde dazu, u. a. durch Wärmeeinwirkung
j) abgebaut zu werden, weswegen die Wirkung des Gleichmittels schlechter wird, wenn das Fasergut, dem
das Gleichmittel zugesetzt worden ist, einer längeren Dampfbehandlung unterworfen wird. Eine langzeitliche
Dampfbehandlung verschlechtert auch die Bleichbar-
wi keit des Faserguts.
Bleichung von mechanischem Zellstoff mittels beispielsweise Wasserstoffperoxyd ist an sich bekannt,
wurde aber nur bei Temperaturen von bis zu etwa 6O0C
hin, wo sich der Abbau des Wasserstoffperoxyd
""> bemerkbar zu machen beginnt, vorgenommen. Bei
Temperaturen von 1000C und mehr ist die Abbaugeschwindigkeit
so hoch, daß sich eine wirksame Bleichung in Türmen auf herkömmliche Weise nicht
durchführen läßt Bleichung von mechanischem Raffineurstoff
in verhältnismäßig hoher Konzentration, wie !0—20%, ist mit Erfolg in Scheibenraffineuren als
sogenannte Nachraffination durchgeführt worden, weil diese verhältnismäßig wenig Energie erford in, weswegen
sich die Temperatursteigerung in mäßigen Grenzen hält Ein Scheibenraffineur ist ein ausgezeichnetes
Mischgerät, um Stoff und Lösungen schnell und innig miteinander zu vermischen, und dazu ziemlich unabhängig
von der Konzentration des Stoffs. Jedoch muß man, um eine schikHiche Temperatursteigerung zu verhindern,
die Konzentration oft niedriger halten, als oben angegeben wurde.
Aufgrund der kurzen Verweilzeit in dem Raffineur und der mäßig hohen Temperatur von etwa 60—80° C
kann für gewöhnlich nicht das ganze Bleichvermögen des Peroxyds in dem Raffineur ausgenutzt werden;
vielmehr muß der Faserbrei nach dem Durchgang durch den Raffineur während einer längeren oder kürzeren,
von der Menge an in dem Brei verbliebentn Peroxyd abhängigen Zeit eine Nachbleiche durchzumachen
Gelegenheit erhalten.
Es ist auch versucht worden, bei der Herstellung sogenannten thermomechanischen Stoffs (sog. TMP-Stoffs)
aus Holzhackspänen in einem Scheibenraffineur gleichzeitig mit der Zerfaserung dem Spangut Peroxyd
zuzuführen, was bedeutet, daß das Peroxyd bereits in der Einlaßleitung in den Raffineur den Spänen zugesetzt
wird. Dies Vorgehen hat jedoch bisher keinen größeren Erfolg gehabt. Dies wird durch einen Aufsatz in der
Zeitschrift Pulp& Paper Canada, März 1976, Seite 63 bestätigt wo sich u. a. ein Bericht über Versuche
befindet, bei der Herstellung von TMP-Stoff mittels Druckzerfase; ung Peroxydlösung unter verschiedenen
Bedingungen, z. B. vor und nach der Zerfaserung, zuzusetzen. In einer Zusammenfassung der Ergebnisse
wird als beste Lösung eine Zuführung der Peroxydlösung nach der Druckbehandlungsstufe empfohlen und
damit die Durchführung der Bleichung des erhaltenen Stoffes unter milderen Temperaturbedingungen als den
während der Druckbehandlungsstufe herrschenden. Es ist wahrscheinlich, daß die früher angestellten Versuche,
das Fasergut im Zusammenhang mit Druckzerfaserung bei Temperaturen über 100° C wegen der außerordentlich
hohen Abbaugeschwindigkeit des Peroxyds und des dadurch bedingten wesentlichen Verlusts an Bleichwirkung
nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt haben. Demzufolge ist es dem Fachmann als die beste Lösung
für die Herstellung gebleichten Faserstoffs der hier in Rede stehenden Art erschienen, die Bleichung des Stoffs
getrennt von der Zerfaserung vorzunehmen, wie oben beschrieben wurde.
Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens für kontinuierliche Herstellung
von Faserbrei oder Stoff aus lignocellulosehaltigem Fasergut, bei dem die Bleichung des Stoffs in
Verbindung mit der Zerfaserung erfolgt, jedoch auf solche Weise, daß die Wirkung des Bleichmittels nicht
nennenswert beeinträchtigt wird.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß die Zusetzung des Bleichmittels derart vorgenommen
wird, daß eine längere thermische Einwirkung auf das Bleichmittel vor der Zerfaserung vermieden wird. Das
Bleichmittel wird also dem Bleichgut oder dem Faserbrei unmittelbar vor seinem Eintritt in den
Mahlspalt zwischen den Mahlscheiben oder an einer Stelle dahinter zugesetzt. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wird das auf das Fasergut chemisch wirkende Mittel, wie ein Peroxyd,
dem Fasergut erst dann zugesetzt, wenn dieses in die Mahlzone eintritt oder sich in dieser befindet oder in
dem Einspeiseabschnitt in diese Zone zwischen den
■> Mahlscheiben und vorzugsweise in dem Augenblick, wo
die Faserfreilegung begonnen hat
Gemäß einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens soll auch das Mahlgut von der Einwirkung des
bei der Zerfaserung entwickelten Dampfes so lange wie
ίο möglich vor dem Eintritt des Mahlguts zwischen die
Mahlscheiben abgeschirmt werden, und dies geschieht gemäß der Erfindung mit Hilfe des Mahlguts selbst
Mit Bleichung in einem Druckraffineur bei Zerfaserung von Holzhackspänen bei Temperaturen im
ij Raffineur zwischen 100—150°C, vorzugsweise
110-130°C und stellenweise in der Mahlzone noch 20° C und höher, durchgeführte Versuche haben gezeigt,
daß sich bei einem solchen Vorgehen ein befriedigendes Ergebnis sogar mit einer rein alkalischen Peroxydlösung
erhalten läßt, ohne daß es eines Zusatzes von stabilisierenden oder puffernden Stoffen bedarf.
Es ist unverkennbar, daß ein Zusatz von Peroxydbleichlösung im Zerfaserungsaugenblick in gewissem
Ausmaß die Bildung von chromophoren Gruppen und
j) gefärbten Strukturen verhindert wie sie sonst bei der
Zerfaserung von Holzhackspänen unter Dampfdruck und bei Temperaturen über 100°C eintritt, und daß die
kurze Reaktionszeit ein günstiges Verhältnis zwischen der Bleichreaktion des Peroxyds und seinem Abbau
ju ergibt. Eine äußerst kurze Reaktionszeit, wie ein
Bruchteil einer Sekunde, ergibt auch einen im Vergleich mit der üblichen Bleichung in Türmen niedrigen
Alkaliverbrauch, was auf die Helligkeit des Stoffs günstig einwirkt. Die hohe Stoffkonzentration zusam-
r> men mit der sehr wirksamer Einmischung der Bleichflüssigkeit hat auch den Vorteil, daß man mit einer
hohen Peroxydkonzentration, wie 10—15 g/l, bleichen kann.
Mit peroxydhaltigen Bleichmitteln gemäß der Erfin-
4(i dung sind Lösungen gemeint, die zur Hauptsache
Peroxyde des Typs Wasserstoffperoxyd und Natriumperoxyd enthalten, von denen ersteres das wichtigste
und am meisten für die Bleichung von mechanischen und gewissen chemo-mechanischen und halbchemischen
ι ■> Stoffen benutzte Bleichmittel ist.
Der Bleichprozeß, der in alkalischer Umgebung durchgeführt wird, findet normalerweise mit in bekannter
Weise stabilisierter und gepufferter wasserstoffperoxydhaltiger Bleichflüssigkeit statt, die, auf trockenes
">o lignocellulosehaltiges Ausgangsgut berechnet, 3-8%
Natriumsilikat (Na2SiO3) und gegebenenfalls 0,1-0,5
Magnesiumsulfat (MgSO4) enthalten kann. Wie bereits erwähnt, hat sich der Bleichprozeß erfolgreich auch mit
reinem Wasserstoffperoxyd ohne die Gegenwart von
Vi puffernden Substanzen durchführen lassen. Zur Erzielung
eines guten Bleichergebnisses muß das lignocellulosehaltige Ausgangsgut durch Zusetzen von Komplexbildnern,
wie z. B. Diäthylentriaminpentatssigsäure, DTPA, und Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, von
Schwermetallionen weitestmöglich befreit werden, und diese Behandlung kann entweder vor oder gleichzeitig
mit der Bleichung vorgenommen werden. In letzterem Fall werden die Komplexbildner dei peroxydhaltigen
Bleichflüssigkeit zugesetzt. Die alkalische Umgebung bei der Bleichung erhält man am besten durch
Einspeisen von Alkalilösung unmittelbar in die Mahlzone, was durch Einmischen in die peroxydhaltige
Bleichflüssigkeit oder getrennt von, aber parallel zu der
Bleichflüssigkeit erfolgen kann.
Bei der Herstellung von chrmo-mechanischem und halbchemischem Stoff aus Laubholz erhält man die
alkalische Umgebung bei der bleichenden Zerfaserung am besten durch Tränken von Holzhackspänen mit
verdünnter Alkalilösung von 3 —40 g NaOH/1 bei einer
Temperatur von 30-100°C, vorzugsweise 30-60°C,
wodurch der fertige Stoff außer Helligkeit auch gute Stärkeeigenschaften erhalten kann. Die Tränkung kann
einesteils eine Diffusionstränkung während eines Zeitraums von 15 — 60 Minuten sein und andernteils eine
sogenannte »PREX«-Tränkung, bei der die Holzhackspäne nach Zusammenpressen in z. B. einer Schraubenpresse
in die Alkalilösung eingespeist und in dieser sich wieder ausdehnen gelassen werden, wobei die Alkalilösung
in die Späne eingesaugt wird.
Die Peroxydmenge (H2O2) kann zwischen 0,8 und
4,0%, berechnet auf das trockene Ausgangsfasergut, liegen, selbstverständlich aber bei besonderen Umständen
auch noch niedriger und noch höher sein.
Die gemäß der Erfindung hergestellten gebleichten Faserbreie können mechanische, chemo-mechanische
und halbchemische Stoffe sein, die aus Fasergut verschiedenartigsten Ursprungs, wie beispielsweise
Nadel- und Laubholz, Bagasse, Stroh usw., wie auch aus solchem Ausgangsgut durch Zerfaserung unter verschiedenen
Bedingungen hergestellte Faserbreie. In den Fällen, wo das lignocellulosehaltige Fasergut zerfasert
wird, ist es zweckmäßig, es vor der Zerfaserung in bekannter Weise zu geeigneter Stückgröße wie
Hackschnitzel, Sägespäne oder Hackspäne zu zerkleinern. Das Fasergut, das zugleich mit der Bleichung
zerfasert wird, soll nachstehend auch als Hackspäne oder Holzhackspäne bezeichnet werden.
Vor allem eignet sich der hier in Rede stehende Bleichprozeß für die Herstellung von sogenannten
thermomechanischem Faserstoff (TMP-Zellstoff) durch Zerfaserung von Holzhackspänen in einem Scheibenraffineur
bei einer in diesem herrschenden Temperatur von 100-150° C, normalerweise 110-130° C, in einer
Sattdampfatmosphäre und unter einem der Temperatur entsprechenden Dampfdruck von 1 -4 kg/cm2. Stellenweise
kann in der Mahlzone die Temperatur wesentlich höher sein. Die Bleichung kann bei hoher Stoffkonzentration,
die hinter der Mahlzone zwischen 25-60% betragen kann, durchgeführt werden.
Desgleichen ist der Bleichprozeß gemäß der Erfindung sehr brauchbar in Verbindung mit einer Raffination
von Faserbreien des oben näher angegebenen Typs bei hoher Konzentration von 15—40%, wobei normalerweise
so viel Energie für die Raffination zugeführt werden muß, daß die Temperatur in einem unter
atmosphärischem Druck stehenden Raffineur auf 1000C und in der Mahlzone stellenweise sogar auf 120— 1400C
ansteigen kann.
Wenn das faserhaltige Ausgangsgut aus Holzhackspänen besteht und die Herstellung von TMP-Zellstoff
oder chemomechanischem Stoff beabsichtigt ist, erfolgt die Behandlung des Gutes zweckmäßig in zwei Stufen:
Zerfaserung unter Druck und bsi einer Temperatur im Raffineur von 110-1300C unter kontinuierlicher
Zufuhr von Bleichchemikalien in die Mahlzone und Raffinierung bei atmosphärischem Druck in der
Gegenwart von in dem Mahlgut verbliebenen Resten von Bleichmittel, wobei sich die Temperatur des
austretenden Stoffes gewöhnlich auf 100° C belauft
Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigt
F i g. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine Mahlanlage zur Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung, wobei das Bleichmittel dem Mahlgut unmittelbar vor dem Eintritt in die Mahlzone zwischen
den Mahlscheiben des in der Anlage enthaltenen Mahlapparats zugesetzt wird,
F i g. 2 einen gleichartigen Schnitt durch einen Teil einer abgewandelten Ausführungsform des Mahlapparats,
wobei das Bleichmittel in der Mahlzone zugesetzt wird, und
Fig.3 ein Kurvenbild zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen zugeführter Bleichmittelmenge
und erzielter Helligkeit bei dem Verfahren gemäß der Erfindung und bei herkömmlichen Bleichmethoden.
Die in der F i g. 1 dargestellte bevorzugte Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung enthält
einen Mahlapparat mit zueinander umlaufenden Mahlscheiben und einen an diesen angeschlossenen, verdichtenden
Förderer zur Bildung eines dampfdichten Pfropfens aus Mahlgut.
Das Ausgangsgut, das gegebenenfalls durch Zufuhr von beispielsweise Dampf auf eine Temperatur von
höchstens 100° C vorgewärmt sein kann, wird dem Einlaß 20 eines das Gut zusammenpressenden Förderers
22 zum Zustandebringen einer dampfdichten Überführung des Guts zu dem Mahlapparat oder
Zerfaserer 24 zugeführt. Dieser Förderer 22 umfaßt bei dem Ausführungsbeispiel ein inwendig sich in der
Richtung des Mahlgutstromes kegelstumpfförmig verjungendes
Rohr, in dem eine Schraube oder Schnecke 26 derselben Form arbeitet. An die Auslaßseite des
Rohres kann ein Gegendruckglied 27 angeschlossen sein. Dieses kann die Form eines Rohrstutzens haben, in
welchem Klappen 28 gelagert sind, die von Kolbenservomotoren 30 derart betätigt werden, daß sie sich in den
Innenkanal 32 des Rohrstutzens, der eine zweckmäßig zylinderförmige Fortsetzung des Endes des Schraubenverdichters
bildet, hineinschwenken lassen und dadurch die freie Durchströmfläche dieses Kanals verkleinern.
Hierdurch läßt sich eine hochgradige Zusammenpressung oder Verdichtung des Ausgangsgutes, z. B. der
Hackspäne, erzielen. Diese enthalten in der Regel Wasser, das bei der Zusammenpressung ausgepreßt
wird und durch Löcherungen 34 in dem Rohr 22 austritt und über einen Trichter 35 weggeleitet wird.
Der Mahlapparat oder Zerfaserer 24 umfaßt in einem Gehgäuse 36 eingeschlossene Mahlscheiben, bei dem
zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel eine nicht umlaufende, fest mit dem Gehäuse verbundene
Mahlscheibe 38 und eine auf einer durch einen Motor zu Umdrehung antreibbaren Welle 44 sitzende Mahlscheibe
40. Zwischen dem Motor und der umlaufenden Mahlscheibe 40 ist in bekannter Weise ein Servomotor
vorgesehen, der, wie z.B. auf der DE-PS 1043 062
hervorgeht, mittels eines axial verschiebbaren, aber nichtumlaufenden Druckkolben den Druck eines hydraulischen Mittels über Wellenlager auf die umlaufende Welle 44 überführt, wodurch der erforderliche hohe
Mahldruck für das in dem Spalt 48 zwischen den einander zugekehrten Mahlflächen der Mahlscheiben
radial nach außen strömenden Mahlguts erzeugt wird.
An das Mahlgehäuse 36 ist eine Auslaßleitung 50 für den fertigen Faserstoff angeschlossen. In dieser ist ein
Ausblaseventil 52 vorgesehen. Im Innern des Mahlgehäuses wird ein Druck aufrechterhalten, der von einem
im Innern des Gehäuses untergebrachten Fühlers 54 überwacht wird Die freie Auslaßfläche des Ventils wird
mit Hilfe eines Servomotors eingestellt, in welchem ein
Kolben arbeitet, der mittels einer Transmission mit dem beweglichen Ventilkörper des Ventils 52 verbunden ist.
Dem Servomotor wird Druckmittel durch Leitungen zugeführt, die beiderseits des Kolbens münden und die
an einen Regler angeschlossen sind. Dieser steht durch eine Leitung in Verbindung mit einer Druckmittelquelle
und wird von dem Fühler 54 über eine Leitung 68 betätigt. Mit Hilfe dieser Einrichtung läßt sich in dem
Gehäuse 36 ein Überdruck von gewünschter Größe aufrechterhalten.
Nachdem das Ausgangsgut in dem Förderer 22 bzw. dem Gegendruckglied 27 zusammengepreßt worden ist,
wandert es weiter durch ein inwendig zweckmäßig zylindrisches Rohr 70, dessen freies Ende nahe bei der
umlaufenden Mahlscheibe 40 gelegen ist. Hierbei ist dieses Rohr außermittig zur Drehachse der Mahlscheibe
40 angeordnet, um die Zerschlagung des hochgradig zusammengepreßten und dadurch verdichteten Mahlgutpfropfens
vor der Einspeisung des Mahlgutes in den Spalt 48 zwischen den Mahlscheiben zu erleichtern. Die
Zerschlagung des Pfropfens erfolgt am besten durch eine oder mehrere Schaufeln 72 an der umlaufenden
Mahlscheibe 40 gegenüber der Mündung des außermittig gelagerten Rohrs 70. Das im Rohr 70 vorwärts
gepreßte Gut ist nämlich so kompakt, daß es durch besondere Mittel zu seiner früheren Konsistenz zerlegt
werden muß. Bei der Zusammenpressung des Ausgangsguts wurde das in ihm vorhandene Wasser so weit
ausgepreßt, daß sein Trockengehalt auf 50% und mehr gestiegen ist Diese Beschaffenheit ist ungeeignet für die
Vermahlung, und deswegen wird auf der Innenseite des Mahlspalts Wasser beispielsweise durch die nicht
umlaufende Mahlscheibe 38 in den Mahlspalt selbst eingespeist, wie durch die Pfeile 76 angedeutet ist
Gemäß der F i g. 1 werden die chemischen Behandlungsmittel unmittelbar vor dem Eintritt des Mahlguts in
den Mahlspalt zwischen den Mahlscheiben, beispielsweise durch eine Leitung 74, zugeführt wodurch man
vermeidet daß der im Zerfaserungsprozeß entwickelte Dampf während nennenswerter Zeitdauer auf die Mittel
einwirkt und dadurch deren Wirksamkeit verschlechtert
Bei dieser Ausführungsform wird auch das Mahlgut durch den gebildeten dampfdichten Pfropfen erst kurz
vor seinem Eintritt in den Spalt zwischen den Mahlscheiben dem Dampf ausgesetzt was ebenfalls
vorteilhaft ist weil eine kurze Dampfbehandlungszeit den Faserbrei leichter behandelbar, im vorliegenden
Fall leichter bleichbar, macht
Wenn die Chemikalien hinter der Schraube oder Schnecke zugeführt werden, ist es zweckmäßig, einen
Schraubenförderer zu benutzen, der das Fasergut zusammenpreßt um vor der Tränkung mit den
Chemikalien Wasser und Luft aus den Poren des Faserguts zu entfernen. Bei der nachfolgenden Entlastung,
wenn dem zusammengepreßten Gut eine Chemikalien enthaltende Flüssigkeit zugeführt wird,
wird diese Flüssigkeit in die Poren eingesogen, wodurch das Fasergut mit Chemikalienflüssigkeit durchtränkt
wird.
Bei der abgewandelten Ausführungsform nach der Zeichnungsfigur 2 bezeichnet 110 einen Teil des
ortsfesten Gestells des Mahlapparats, das ein Gehäuse bildet und in dem eine, eine Mahlscheibe 114 tragende
Welle 112 drehbar gelagert ist Die Mahlscheibe hat eine Anzahl, im dargestellten Beispiel drei, gleichmittig
angeordnete Scheibenelemente 116,117,118, die auf der
Scheibe 114 festgeschraubt sind. In der Mitte der Mahlscheibe kann eine Scheibe 120 angebracht sein, die
zur Aufgabe hat das Mahlgut radial auswärts zu dem Mahlspalt zu bewegen.
Eine mit der umlaufenden Mahlscheibe 114 zusammenarbeitende,
nichtumlaufende Mahlscheibe ist in der Regel aus drei gleichmittig angeordneten Mahlsegmenten
126, 127 und 128 zusammengesetzt, die mittels
Bolzen 122, 123 und 124 auf einer Grundplatte 129 befestigt sind.
ίο Das Mahlgut beispielsweise in der Form von
Holzhackspänen oder teilweise zerkleinerten Faserbreis wird dem Innenumfang der Mahlscheiben durch
einen zentralen Kanal 130 in dem ortsfesten Gestell 110
zugeführt. Vom dort wird das Mahlgut radial nach außen zwischen die Segmente der beiden Mahlscheiben
geleitet die zwischen sich einen Mahlspalt bilden, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus drei
gleichmittigen Zonen 131, 132, 133 mit nach außen abnehmender Breite zusammengesetzt ist Vor den
Mahlzonen 131 -133 liegt ein Einspeiseabschnitt 134.
Gemäß der Erfindung soll also die Bleichflüssigkeit der Mahlzone oder ihr möglichst nahe durch Kanäle
oder öffnungen in einer der Mahlscheiben zugeführt werden. Dies ist leicht durchzuführen, wenn der
Raffineur wie bei der gezeigten Ausführungsform eine nichtumlaufende Mahlscheibe 129 hat Deren Mahlsegmente
sind, wie schon erwähnt an dem Raffineurgehäuse mittels einer Anzahl durchgehender, also bis zum
Einspeiseabschnitt zu der Mahlzone reichender Bolzen 122 — 124 befestigt Eine einfache und zufriedenstellende
Lösung hat sich dann darin erboten, einen oder mehrere der Bolzen der Länge nach zu durchbohren und mit
Rohren, wie 136, die Bohrungen in den Bolzen an eine Dosierpumpe 138 oder ein anderes geeignetes Dosiersystem
für die Zufuhr von Bleichflüssigkeit anzuschließen. Laufen jedoch beide Mahlscheiben um, müssen die
Kanäle in der einen Scheibe an eine mit einer längsverlaufenden zentralen öffnung versehene Welle
angeschlossen und über eine (nicht gezeigte) Laufbüchse außerhalb des Raffineurs an das Dosiersystem
angeschlossen sein.
Nachstehend folgt eine kurze Beschreibung und Erörterung einiger Beispiele für die Herstellung
sogenannten thermomechanischen Faserstoffs gemäß der Erfindung unter verschiedenen Bedingungen. Zu
Vergleichszwecken wurde dann die Zerfaserungsstufe ohne Zufuhr von Bleichflüssigkeit durchgeführt; die
Bleichflüssigkeit wurde statt dessen in der Raffinierstufe zugesetzt Schließlich wurden sowohl Zerfaserung als
auch Raffination ohne Zufuhr von Bleichflüssigkeit durchgeführt und danach eine herkömmliche Bleichung
des fertigen Stoffs vorgenommen. Es hat sich dabei erwiesen, daß bei den hergestellten Faserbreien die
beste Helligkeit erhaJten wurde, wenn die Bleichflüssigkeit gemäß der Erfindung schon in der Zerfaserungsstufe
beigemischt wurde. Die beiden auf andere Weise hergestellten Faserbreie hatten ungefähr dieselbe
Helligkeit Dies geht aus der Fig.3 hervor, wo die
Kurve A die Herstellung von Stoff gemäß der Erfindung zeigt, während die Kurven B und C für Stoffe gelten, bei
deren Herstellung die Bleichflüssigkeit erst in der Raffinierstufe bzw. in bisher üblicher Weise nachträglich
zu denn fertigen Stoff zugesetzt wurde.
Als Beispiele für die verwendeten Mengen von Wasserstoffperoxyd H2Q2 und anderen Chemikalien in
Hundertteilen von absolut trockenem Fasergut bei der Herstellung von TMP-Zellstoff aus Fichtenholzhackspänen
durch Zerfaserung unter einem Dampfdruck von
1,4 kg/cm2 unter Zuführung von Bleichflüssigkeit und nachfolgender Raffination des Faserbreis in Gegenwart
von im zerfaserten Brei verbliebener Lösung von Chemikalienresten werden nunmehr die Werte aus zwei
Versuchen mit ungleichen Mengen von Peroxyd angegeben:
A 1,0% H2O2,0,6% NaOH, 6,3% Na2SiO3,0,6% DTPA
(Diäthylentriaminpentaessigsäure); Freeness 60 CSF.
Restperoxyd 0,2, pH 7,8, Helligkeit 67,8% ISO.
B 3,8% H2O2,13% NaOH, 5,6% Na2SiO3,0,5% DTPA (Diäthylentriaminpentaessigsäure); Freeness 60 CSF.
B 3,8% H2O2,13% NaOH, 5,6% Na2SiO3,0,5% DTPA (Diäthylentriaminpentaessigsäure); Freeness 60 CSF.
Restperoxyd 1,0, pH 7,8, Helligkeit 76% ISO.
Als Beispiel für die Menge von Peroxyd und anderen Chemikalien in Hundertteilen von absolut trockenen
Hackspänen bei der Herstellung von chemo-mechanischem Stoff aus Birkenholz werden nachstehend die
Werte aus zwei Versuchen mit ungleichen Mengen von Peroxyd und Alkali angegeben. Die Bleichung, Zerfaserung
und Raffination wurden in derselben Ordnung durchgeführt wie bei den soeben bereits erörterten
Versuchen.
C Die Hackspäne wurden mit NaOH bei 40° C durch Behandlung nach der oben kurz beschriebenen
PREX-Methode mit einer Alkalilösung durchtränkt, die vor der Zerfaserung 10 g NaOH/1 enthielt, wobei
die Hackspäne 2J&% NaOH aufnahmen.
D Die Hackspäne wurden mit NaOH bei 4O0C durch
Behandlung nach der PREX-Methode mit einer Alkalilösung durchtränkt, die vor der Zerfaserung 3 g
NaOH/1 enthielt, wobei die Hackspäne 0,6% NaOH aufnahmen.
Bleichflüssigkeit:
C 3% Peroxyd (H2O2), 5% Na2SiO3, 0,5% DTPA, 0%
NaOH, Raffination bis zu Freeness 60 CSF.
D 4% Peroxyd (H2O2), 5% Na2SiO3, 0,5% DTPA, 2%
NaOH, 0,05% MgSO4; Raffination bis zu Freeness 85 CSF.
Festigkeits- und optische Eigenschaften:
C Berstfaktor 21,7, Abreißlänge 4150 m, Reißfaktor 41,
Helligkeit 67%, Opazität (Undurchsichtigkeit) 85%, Lichtstreuung 420 cm2/g.
D Berstfaktor 13,1, Abreißlänge 3170 m, Reißfaktor 32,
Helligkeit 78%, Opazität (Undurchsichtigkeit) 83,5%, Lichtstreuung 500 cm2/g.
Der verhältnismäßig große Unterschied in der Helligkeit trotz eines verhältnismäßig kleinen Unterschieds
in der Menge verwendeten Peroxyds dürfte auf den Unterschied in der bei der Tränkung der Hackspäne
zugeführten Menge von Alkali zurückzuführen sein. Mit der größeren Menge von Alkali trat eine Farbverschlechterung
der Späne ein, was die Bleichwirkung nachteilig beeinflußte. Falls dagegen, wie beim Versuch
D, das Alkali im wesentlichen zusammen mit der Rleichflüssigkeit zugeführt wird, beeinträchtigt es die
Helligkeit in weit geringerem Ausmaß.
In dem Fall, wo der Gehalt an restlichem Peroxyd in dem Stoff nach der Raffination hoch ist, können die
Bleichchemikalien teilweise bei einer Waschung des Stoffs zurückgewonnen und kann die zurückgewonnene
Lösung mit Peroxyd und anderen Bleichchemikalien aufgefrischt und erneut der Zerfaserungsstufe zugeleitet
werden. Eine gewisse Menge von Peroxyd kann auch in der Raffinierstufe zugesetzt werden, um die Helligkeit
noch weiter zu erhöhen; dann aber muß sie gemäß der Erfindung dem Faserbrei in der Mahlzone zugeführt
werden.
Thermomechanische Faserbreie, die nach Zerfaserung mit Peroxyd kontinuierlich bei hoher Konzentration
von 15—30% im Scheibeniraffineur gebleicht werden sollen, werden schnell auf 1000C erhitzt, und
stellenweise in der Mahlzone kann die Temperatur noch erheblich höher werden. Unter diesen Umständen muß
die peroxydhaltige Bleichflüssigkeit dem Mahlgut gemäß der Erfindung in der Mahlzone oder kurz vor
dieser zugeführt werden, weil hierbei die Bleichwirkung am besten ausgenützt und ein Verlust von Peroxyd
durch Abbau weitestmöglich verhindert wird. Da der Gehalt des Faserbreis an restlichem Peroxyd nach der
Raffination hoch sein kann, muß der Brei nach der Raffinierstufe eine Verweilzeit von zwischen 15 und 60
Minuten erhalten, um das Bleichvermögen des Peroxyds so weit wie irgendmöglich auszunutzen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Verfahren für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignocellulosehaJtigem
Fasergut durch Zerfaserung bzw. Raffination des Faserguts zwischen zueinander umlaufenden Mahlscheiben
in einer Dampfatmosphäre bei erhöhter Temperatur, wobei die Behandlung des Faserguts in
alkalischer Umgebung unter Zusatz von auf das Gut chemisch einwirkenden Mitteln, wie Perverbindungen,
insbesondere Peroxyden, wie z. B. Wasserstoff- und Natriumperoxyd enthaltenden Bleichflüssigkeiten
erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Fasergut chemisch einwirkenden Mittel
diesem erst dann zugeführt werden, wenn es sich in dem Einspeiseabschnitt zu den Mahlscheiben oder
an einer Steke dahinter befindet
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Fasergut einwirkenden
Mittel diesem erst dann zugeführt werden, wenn die Faserfreilegung begonnen hat
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Umgebung für
die Durchführung des Bleichprozesses dadurch aufrechterhalten wird, daß Alkali in Lösung dem
Fasergut zugeführt wird, wenn dieses sich zwischen den Mahlscheiben befindet, und zwar gleichzeitig
mit dem peroxydhaltigen Bleichmittel entweder getrennt für sich oder in einer kombinierten Lösung.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Umgebung für
die Durchführung des Bleichprozesses dadurch aufrechterhalten wird, daß das Fasergut in bekannter
Weise vor der Einspeisung in den Raffineur mit Alkalilösung getränkt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergut in einer
Atmosphäre von Dampf bei einer im Raffineur 100—1500C betragenden Temperatur unter kontinuierlicher
Zufuhr von Bleichchemikalien zerfasert wird, und zwar so, daß der Faserbrei bei seinem
Austritt aus der Mahlzone eine Stoffkonzentration von 30 -60% hat.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Gut in
der Form eines Faserbreis bei hoher Konzentration von 15-40% und einer Temperatur von 50— 1000C
in dem austretenden Brei unter kontinuierlicher Zufuhr von Bleichchemikalien raffiniert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Gut in
zwei Stufen behandelt wird, wobei in der ersten Stufe das Gut in einer Atmosphäre von Dampf bei
einer Temperatur im Raffineur von 100-1500C unter gleichzeitiger Zuführung von Bleichmitteln
zerfasert und der erhaltene Brei in einer zweiten Stufe in Gegenwart von in dem Brei verbliebenen
Bleichmittelresten aus der ersten Stufe raffiniert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine neue Menge von Bleichmittel bei
der Raffination in der zweiten Stufe zugesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—8, wobei das Gut von einem Eintrittsdurchlaß in den
Einspeiseabschnitt eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsdurchlaß und der Einspeiseabschnitt
voneinander mittels des Gutes selbst
dampfdicht voneinander abgeschirmt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fasergut vor seiner Einspeisung in den Mahlspalt einer Zusammenpressung, vorzugsweise
in Kombination mit Entwässerung, unterworfen wird, derart, daß Luft und Wasser aus den Poren
des Faserguts entfernt werden, und daß die chemischen Mittel in der Form einer Flüssigkeit
zugeführt werden, die bei Druckentlastung nach der Zusammenpressung in die Poren eingesaugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenpressung so weit
getrieben wird, daß sich ein dampfdichter Pfropfen des Gutes bildet
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1-11 für Herstellung
eines Faserbreis aus lignocellulosehaltigem Fasergut durch Zerfaserung bzw. Raffination des Faserguts in
einer Dampfatmosphäre unter Zuführung von auf das Gut chemisch einwirkenden Mitteln, wobei die
Vorrichtung zueinander umlaufende, zwischen sich eine Mahlzone für Behandlung des Guts bildende
Mahlscheiben enthält dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (38; 129) der Mahlscheiben (38, 40;
114,129) mit einem oder mehreren Kanälen (74; 136)
ausgerüstet ist, die in den Raum zwischen den Scheiben in der Mahlzone an wenigstens einer Stelle
zwischen dem Einspeiseabschnitt und dem Außenumfang der Mahlscheiben münden und in geschlossener
Verbindung mit einem System (138) für Zuführung der chemischen Mittel stehen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausrüstung der Mahlvorrichtung
mit einer nichtumlaufenden und einer umlaufenden Mahlscheibe der Kanal bzw. die
Kanäle in der nichtumlaufenden Mahlscheibe (38; 129) angeordnet sind.
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