DE282050C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 282050 \- KLASSE 556. GRUPPE

Dr. CARL G. SCHWALBE in EBERSWALDE.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Juni 1913 ab.

Bei der Aufschließung von Pflanzenfasern mit sauren Sulfitlösungen hat man bisher fast ausschließlich Kochung der Rohfasern in den Sulfitlösungen selbst angewendet. Versuche, die Rohfasern durch Dämpfen der mit Sulfitlösung durchtränkten Fäsermasse aufzuschließen, sind bislang nicht erfolgreich gewesen.

Die Tränkung und Dämpfung von Holz mit Sulfitlösungen ist bekannt; die Dämpfung

ίο dient aber nicht zur Aufschließung des Holzes zur Erzeugung von Zellstoff. Es wird, mit. diesem Verfahren nur eine Lockerung des Gefüges, ein Biegsamwerden des Holzes angestrebt, und es ist dem Erfinder dieses Verfahrens entgangen, daß bei geeigneter Versuchsanordnung das Holz zu Zellstoff aufgeschlossen wird und nicht nur zeitweilig erweicht, um nach dem Trocknen wieder nahezu die ursprüngliche Beschaffenheit anzunehmen.

Bei dem Schmidtschen Dämpfverfahren ist der Endzweck die Herstellung von Holzzellstoff. Es ist dieses Ziel aber nur durch ein höchst umständliches und kostspieliges Verfahren zu erreichen. Es ist hierbei erforderlich, das übliehe Durchtränken von Holz mit Flüssigkeiten

. durch eine hydraulische Drucktränkung zu ersetzen. Dem Dämpfen des Holzes mit Wasserdampf folgt ein Evakuieren des Kochgefäßes, worauf die Tränklauge, eine der damals üblichen Sulfitlaugen, in das Vakuum gesaugt und zur völligen luftfreien Durchtränkung das Kochgefäß hohem hydraulischen Druck unterworfen wird. Etwa 20 bis 4omal wird ein hoher hydraulischer Druck von etwa 20 Atmosphären erzeugt, der ebensooft auf etwa 8 Atmosphären erniedrigt wird.. Schließlich soll gar der Druck ■auf 20 Atmosphären gesteigert werden, alles zu dem Zweck, innigste, luftfreie Berührung der Faserbündelchen des Holzes mit der Imprägnierungsflüssigkeit zu erreichen. Hierin wird das Charakteristische dieses Verfahrens erblickt. Wahrscheinlicher ist es, daß wechselnder hydraulischer Druck den Verband der Faserbündel lockert. Eine derartige Arbeitsweise erfordert aber eine sehr kostspielige Apparatur: Vakuumpumpe und ein Kochgefäß, das dem hohen hydraulischen Druck von 20 Atmosphären Widerstand leisten kann.

Offenbar in Anlehnung an dieses bekannteVerfahren ist das sogenannte Halbzellulose -Verfahren nach Schulte ausgeübt worden. Auch hier ein umständliches hydraulisches Tränken. Mit der nachfolgenden Dämpfung sind nicht weniger als 35 Stunden erforderlich, um Schleifholz, nicht etwa Zellstoff zu erzeugen. Bei diesem vor etwa 20 Jahren ausgeübten Verfahren diente als Tränkflüssigkeit eine Lösung von neutralem Natriumsulfit, der man höchstens 5 Prozent von der Gesamtmenge an schwefliger Säure in Form freier schwefliger Säure zufügen durfte.

Im allgemeinen wird bei den Dämpf verfahr en Wert darauf gelegt, die Menge der schwefligen Säure eng zu begrenzen; nur das halbe Äquivalent der angewandten Menge von neutralem Sulfit darf an freier schwefliger Säure vorhanden

sein. Demnach ist die Verwendung von Sulfiten der alkalischen Erden nahezu ausgeschlossen, da man nicht wohl Lösungen z. B. von Kalk mit nur ein bis höchstens anderthalb Äquivalenten an schwefliger Säure in anderen ; als minimalen Konzentrationen darstellen kann. S

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß man bislang für eine erfolgreiche Durchführung des Dämpfverfahrens zwei Momente als ausschlaggebend erkannt hatte: völlige Luftfreiheit des durchtränkten Holzes oder weitgehende Beschränkung der zur Anwendung gelangenden Mengen an freier schwefliger Säure.

Es wurde nun gefunden, .daß weder hydraulische Tränkung zwecks Erzielung völliger Luftfreiheit der Rohfaser nötig, noch Beschränkung in der Menge der freien schwefligen Säure erforderlich ist, wenn man Aufschluß der Rohfaser durch Dämpfen erzielen will. Es genügt kalte oder heiße Tränkung" mit Kalziumsulfitlaugen, um Aufschluß der Rohfaser zu erzielen. Für raschen Aufschluß, für hohe Zellstoffausbeute, helle Farbe des Produktes, zur Herabsetzung der Reaktionstemperatur ist jedoch zweckmäßig, etwas mehr schweflige Säure anzuwenden, als durch Tränkung mit den üblichen Sulfitlaugen in das Rohmaterial gelangen kann. Nach den Angaben der Literatur war nicht vorauszusehen, daß gewöhnliche Sulfitlaugen oder gar. Sulfitlaugen mit höherem Gehalt an. freier schwefliger Säure brauchbar sein könnten. Man nahm an, daß nur durch Beschränkung der Säuremengen feste Zellstoffaser in hoher Ausbeute gewonnen werden kann. Nach den Erfahrungen bei der Sulfitlaugenkochung war eine Bräunung, ein Mürbewerden der Fasern durch viel freie, schweflige Säure vorauszusehen. Bei der üblichen Kochung von Holz in Sulfitlauge beob-

4.0 achtet man nämlich, daß diejenigen Holzstücke, die aus der Kochflüssigkeit herausragen, sich bräunen und die Festigkeit verlieren. Solche nicht von Kochflüssigkeit umspülten Holzstücke befinden sich in einer Atmosphäre von Wasserdampf und schwefliger Säure, also unter ganz ähnlichen Bedingungen wie beim Dämpf verfahren. Diese dem Fachmann geläufige Vorstellung, daß Erhitzen in einer säurehaltigen Atmosphäre zur Bräunung und zum Mürbewerden (zur Hydrozellulosebildung) führt/ hat offenbar veranlaßt, einmal die im Holz befindliche Luft durch sorgfältigste Tränkung unschädlich zu machen, in der Vorstellung, daß diese es sei, die Bräunung und Mürbung bewirkt, dann aber auch die Mengen an freier schwefliger Säure möglichst zu beschränken, damit die bräunende und mürbende Wirkung der Säure auf das geringste Maß eingeschränkt werde.

Neu ist nun die Erkenntnis, daß diese vermutete schädliche Wirkung der Säure gar nicht eintritt, daß man ohne besonders sorgfältige Tränkung mit Säuremengen, wie sie in den normalen Sulfitlaugen enthalten sind, ja bei weitgehender Steigerung dieser Mengen glatten Aufschluß, feste und hellgefärbte Faser in hoher Ausbeute erzielen kann. Nunmehr läßt sich also ein Dämpfverfähren sehr einfach gestalten.

Man benutzt zur Tränkung — die kalt oder heiß, gegebenenfalls auch unter Zuhilfenahme des Vakuums erfolgen kann, letzteres, wenn man den Tränkprozeß möglichst abkürzen will — eine dem Charakter der Rohfaser angepaßte, saure Sulfitlauge. Aus Preisrücksichten wird man vorzugsweise eine aus alkalischen Erden bereitete Lauge wählen. Am Charakter des Verfahrens ändert es jed.och nichts, wenn man diesen gewisse Mengen von Sulfitlaugen der Alkalien zufügt oder gar diese allein anwendet, wenn nur dafür gesorgt ist, daß die freie schweflige Säure in ihrer Menge · mindestens der gebundenen schwefligen gleichkommt. Meist wird man, um eine rasche Aufschließung zu erzielen, noch über diese Menge hinausgehen. Man muß dann entweder die Lauge stärker machen oder nach der Tränkung bei Beginn oder während der Dämpfung schweflige Säure als Gas oder in hochkonzentrierter Lösung ohne Bespülung des Rohfasermaterials zuführen. Man kann endlich auch die Rohfasern mit Basenlösungen durchtränken, die Tränkflüssigkeit ablassen und nun die erforderliche Menge an schwefliger Säure zuführen als Gas. " '

Eine Durchtränkung von Fasermaterial mit Kalkmilch ist durch Arch bold bekannt geworden. Archbold will unmittelbar nach der Behandlung mit Kalkmilch gasförmige schweflige Säure einleiten. Er will durch Erzeugung des Kalziumbisulfits in und auf der Faser »im Entstehungszustande« besonders kräftige Wirkung erreichen. Es wird darum gleich im Kocher, in dem das Einleiten von gasförmiger schwefliger Säure erfolgen soll, so viel Kalkmilch, zugegeben, daß die Rohmasse bedeckt wird.

Das neue Dämpf verfahren liefert - Zellstoffe und Halbzellstoffe je nach Konzentration der Tränkflüssigkeit, Menge der schwefligen no Säure, Dämpfdauer und Temperatur. Die Ausbeuten sind höher als beim Laugenkochverfahren; auch entsteht weit weniger Ablauge, und Rohfasern der verschiedensten Art lassen sich aufschließen.

Noch ein weiterer Vorteil wird durch das neue Dämpfverfahren erzielt. Bei dem Laugenkochverfahren sind die äußeren Schichten der Faserbündel, entsprechend dem allmählich von außen nach innen fortschreitenden Löseprozeß, der Kochlauge noch ausgesetzt, selbst wenn sie schon völlig von Inkrusten befreit

sind. Die Folge ist, daß die bloßgelegten ZeIlstoffasern, von der Lauge angegriffen, in ihrer Festigkeit geschwächt werden, während sich in den innersten Schichten der Faserbündel erst die Lösung der Inkrusten vollzieht. Unterbricht man z. B. eine Laugenkochung von Holz

- vor der Zeit, so zeigen sich sogenannte »Kerne«, Holzstücke, die außen völlig weich, innen aber noch hart sind. Ist auch im Kern Erweichung ίο eingetreten, so hat man ein Gemenge von überkochter und eben aufgeschlossener Faser. Das neue Dämpfverfahren liefert, da die Aufschließreaktion in Gasatmosphäre sich vollzieht, nur gleichmäßig aufgeschlossene Faser.

Beispiel:

Das wie für Laugenkochung zerkleinerte Holz wird mit einer der üblichen' Kalziumsulfitlösungen von etwa 3 Prozent Gesamtgehalt an schwefliger Säure bei 70 bis 100° durchtränkt während 3 bis 5 Stunden, die Tränkflüssigkeit abgelassen und nun so viel schweflige Säure als Gas zugeführt, daß sich die im Holz enthaltene Säuremenge verdoppelt; die Tränklauge entfernt und gedämpft.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Aufschließung von Holz und ähnlichen pflanzlichen Rohfasern mit Bisulfitlösungen, insbesondere solchen der alkalischen Erden, zur Herstellung von Zellstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fasermaterial heiß oder kalt, gegebenenfalls im Vakuum, mit den Lösungen durchtränkt, die Tränkflüssigkeit entfernt und nun in einer Wasserdampfatmosphäre mit oder ohne Zufuhr von gasförmiger schwefliger Säure dämpft.