DE3346528A1 - Verfahren zum behandeln von holzspaenen - Google Patents
Verfahren zum behandeln von holzspaenenInfo
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
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- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
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- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von Holzspänen für die Herstellung von chemo-thermomechanischem
Zellstoff.
Chemo-thermomechanischer Zellstoff wird anstelle von chemischem
Holzstoff bzw. Zellstoff in vielen Erzeugnissen in steigendem Maß verwendet, um die Ergiebigkeit begrenzter Rohstoff-Ressourcen zu
verbessern. Vor dem Veredeln werden die Holzspäne normalerweise in einer Reihe von Verfahrensschritten aufgeschlossen, wobei sie
gewaschen, vorgedämpft, druckimprägniert und vorerwärmt werden. Das übliche Imprägniermittel ist ein Neutralsulfit auf Natriumbasis,
es kann aber auch Sulfit auf Ammoniumbasis eingesetzt werden. Ferner ist es bekannt, ein zweistufige Imprägnierung
durchzuführen, wobei die Vorimprägnierung nach dem Vordämpfen, jedoch vor dem Waschen der Holzspäne erfolgt und die Holzspäne·
vor dem zweiten Imprägnierschritt entwässert werden.
Gegenüber den thermomechanischen Zellstoffen, die vor der Veredelung keiner chemischen Vergütung unterzogen werden, weist
der chemo-thermomechanische Zellstoff bestimmte verbesserte
Eigenschaften auf. Es wird hierdurch der Splittergehalt verringert
und der Anteil an Langfasern erhöht, was sich in erhöhter Zugfestigkeit und Fortreißfestigkeit ausdrückt. Es ist jedoch
erwünscht, den Splittergehalt noch weiter zu verringern und den Langfaseranteil zu erhöhen. Dies gilt insbesondere dann, wenn
eine hohe Zellstoffausbeute verlangt wird, die für Verpackungskartonagen
für Flüssigkeiten oder für Zellstoffflocken geeignet ist. Im letzteren Fall wird auch eine besonders gute Lichtdurchlässigkeit
gefordert; für Verpackungskartonagen für Flüs-
sigkeiten ist dies allerdings von untergeordneter Bedeutung. Wenn es erwünscht ist, dieselbe Anlage für die Erzeugung von Zellstoffen
für unterschiedliche Zwecke einzusetzen, ist es ebenso erwünscht/ die einzelnen Aufschlußverfahren so zu kontrollieren,
daß der Zellstoff für jeden Verwendungszweck die erwünschte
Merkmalskombination aufweist. Es ist ferner erwünscht, die Holzspäne gleichmäßig aufschließen zu können, wodurch nach dem
Veredeln ein homogenerer veredelter Zellstoff erhalten werden kann.
Die vorgenannten Ziele können weitgehend durch eine wirksamere Imprägnierung und den chemischen Aufschluß des Zellstoffs vor dem
Veredeln erreicht werden; gemäß der Erfindung werden hierfür die Holzspäne in einer Zwischenstufe auf einer Temperatur von
wenigstens 50 0C während einer Dauer von wenigstens 10 min nach
dem Vordämpfen, dem Vorimprägnieren mit H_O und/oder einer
Sulfitlösung, dem Waschen und Trocknen, jedoch vor der Endimprägnierung,
dem Vorwärmen und Veredeln gehalten. Die Sulfitlösung, die üblicherweise eine Natriumsulfitlösung ist, hat
bevorzugt einen pH zwischen 4 und 11. Diese Behandlung resultiert
in einer erheblichen Erhöhung des Langfaseranteils, was sich sowohl auf Flocken als auch auf Kartonagen und alle Papiere
günstig auswirkt, die eine hohe Reißfestigkeit aufweisen sollen. Gleichzeitig wird damit eine Verringerung des Splittergehalts
erzielt, was ebenso wie der erhöhte Langfasergehalt offenbar darauf zurückzuführen ist, daß das Warmhalten des Zellstoffs vor
dem letzten Imprägniervorgang die Freilegung der Fasern derart erleichtert, daß sie während der Veredelung in geringerem Maß
beschädigt werden. Der Zellstoff kann ferner zäh werden, was eine weitere erwünschte Eigenschaft von Zellstoffen für Kartonagen
ist. Ferner wird durch diese Behandlung auch der Harzgehalt des Zellstoffs verringert.
Es wurden Versuche durchgeführt, in denen die Sulfitmenge, die
während der Vorimprägnierungs- und der Endimpragnierungsstufe
zugesetzt wird, variiert wurde, und ferner wurden die Auswirkungen untersucht, die sich ergaben, wenn vor dem Waschen der
fr V "^ ίί * fl » Λ *
Holzspäne keine Chemikalien zugesetzt wurden. Die Resultate
dieser Untersuchungen zeigen, daß der Splittergehalt von der Menge der zugesetzten Chemikalien abhängt, daß jedoch die
Behandlungsstufe, in der die Chemikalien zugesetzt werden, weniger wichtig ist. Allerdings scheint ein gewisses Risiko
einer verringerten Lichtdurchlässigkeit zu bestehen, wenn das gesamte Sulfit während der letzten Imprägnierstufe zugesetzt wird
und in Verbindung mit dem Waschen der Holzspäne kein Sulfit zugefügt wird.
Es ist möglich, die Holzspäne bei dem Behandlungsverfahren nach
der Erfindung auf verschiedene Weise in der tatsächlichen Zwischenstufe zwischen dem Waschen und der Endimprägnierung
warmzuhalten. Gemäß einer bevorzugten Aus fuhrungsform werden die
Holzspäne bei Atmosphärendruck in einem Dämpfbehälter gedämpft. Die Behandlung kann auch mit einem gering über Atmosphärendruck
liegenden Druck erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Holzspäne während des Waschens oder nach dem Waschvorgang und
vor ihrer überführung in den Zwischenreaktionsbehälter zu erwärmen und sie dann auf dieser Temperatur zu halten. Der
Behälter kann daher erforderlichenfalls isoliert sein. Auch sind Kombinationen dieser beiden Verfahren möglich. Wie bereits gesagt
wurde, wird die Temperatur im Inneren des Zwischenbehälters auf wenigstens 50 C gehalten. Die Temperatur kann auf ca. 150 C bei
Atmosphärendruck erhöht werden, kann aber bei einem Höchstdruck von 0,2 bar über Atmosphärendruck auf ca. 105 C erhöht werden.
Die optimale Temperatur liegt im Bereich von 60-85 C bei Atmosphärendruck.
Die Verweildauer der Holzspäne in dem genannten Behälter kann ebenfalls geändert werden. Die optimale Verweildauer liegt
zwischen 30 und 70 min, und in dieser Zeit kann das Sulfit tief in die Holzspäne eindringen und mit dem Holz in Reaktion treten,
während das Holz gleichzeitig durch die Wärme erweicht wird.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf
durchgeführte Versuche näher erläutert. Es zeigen:
ORIGINAL
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Anlage zur Herstellung von chemo-thermomechanischem Zellstoff,
Wobei die Holzspäne gemäß dem Verfahren nadh der Erfindung behandelt wurden;
Fig. 2 eine Grafik, die das Eindringen des Sulfits in die Holzspäne sowohl vor als auch nach der erfindungsgemäßen
Behandlung zeigt;
Fig. 3 eine Grafik, die den Langfaseranteil des
Zellstoffs als Funktion der Dichte bei verschiedenen Behandlungsverfahren zeigt; und
Fig. 4 eine Grafik, die den Splittergehalt als Funktion der Stoffdurchlässigkeit zeigt.
Für die Durchführung der Tests bzw. Versuche wurde eine Anlage entsprechend Fig. 1 benutzt. Die Anlage umfaßt einen Vordämpfbehälter
1, eine Förderschnecke 2, einen Holzspanwäscher 3 mit einem Sandfang 4 und einen Trockner 5, der zu einem Zwischenoder
Verweilbehälter 6 mit einer Förderschnecke 7 führt. Die Förderschnecke 7 ist mit einer Leitung 8 zum Aufbrechen der
Holζspäne vor dem Imprägnieren, dem Vorwärmen und dem Veredeln
verbunden. Eine Rückführleitung und ein Rückführtrichter sind mit 9 bzw. 10 bezeichnet. Die Anlage umfaßt normalerweise zwei oder
mehr Refiner, obwohl die Zeichnung nur einen einzigen Refiner zeigt, an den ein Vorwärmer 12 und ein Imprägnierer 13 angeschlossen
sind. Die Holzspäne werden in den Imprägnierer 13
f Wz)
mittels einer "Prex"v '-Förderschnecke 14 gefördert.
mittels einer "Prex"v '-Förderschnecke 14 gefördert.
Die Imprägnierflüssigkeit kann den Holzspänen einerseits über eine Leitung 15 zur Förderschnecke 2 vor dem Wäscher 3 und
andererseits über eine Leitung 16 zum Imprägnierer 13 zugesetzt werden. Der Vordämpfbehälter 1 hat in diesem Fall ein Nutzvolumen
von 20 m und benötigt Holzspäne in einer Menge von 15 t/h. Der
(Wz) Zwischenbehälter 6 war dabei ein "Enso" '-Behälter mit einem
Nutzvolumen von 44 m3, in dessen Boden Dampfeinlaßelemente
BAD ORIGINAL
eingebaut waren·: Die Holzspanmenge für den Zwischenbehälter betrug ebenfalls 15 t/h in Anpassung an die Kapazität des
Vordämpfbehälters.
Bei den Tests wurden Fichtenholzspäne als Material eingesetzt. Die Verweildauer betrug bei jedem Test im alkalischen Kochkessel
16 min und 37 min im Zwischenbehälter 6. Die Imprägnierflüssigkeiten,
die vor dem Waschen der Holzspäne über die Förderschnecke 2 und den Imprägnierer 13 zugesetzt wurden, bestanden
aus Natriumsulfit Na3SO3 mit einem pH von ca. 9. An beiden
Stellen wurden unterschiedliche Mengen des Imprägniermittels zugesetzt. Zu Vergleichszwecken wurden auch keine Imprägniermittel
zugesetzt. Das Waschen erfolgte in bekannter Weise mit einer kalten Waschflüssigkeit, um die bestmögliche Durchdringung
mit Imprägniermittel zu erzielen. Überschüssige Flüssigkeit wurde in der Trocknerschnecke 5 abgezogen und in den Kreislauf
rückgeführt. Del: Druck im Vorwärmer 12 wurde zwischen 1,0 und 1,8
bar variiert. Die Temperaturen im Vordämpfbehälter 1 und im
Zwischenbehälter 6 wurden innerhalb des ungefähren Bereichs von 75-95 0C variiert. Die Temperaturen, Drücke und eingesetzten
Chemikalienmengen sind in der Tabelle 1 angegeben. Die mit "Test"
überschriebene linke Spalte bezeichnet in ihrem linken Teil die Nennmengen der zugesetzten Chemikalien, wobei die erste Zahl die
während der Vorimpragnierphase, d. h. der Förderschnecke 2, zugesetzte Chemikalienmenge und die zweite Zahl die dem Imprägnierer
13 zugefügte Chemikalienmenge bezeichnet. Der rechte
Teil der ersten Spalte bezeichnet den Nenndruck im Vorwärmer
Vor-
0/0-1,0 0/TO-1,0 0/20-1,0
0/0-1,8 0/10-1,8 0/20-1,8 0/30-1,8
5/0-1,0 5/10-1,0 5/20-1,0 5/30-1,0
5/10-1,3 5/20-1,3 5/30-1,3
5/0-1,8 5/10-1,8 5/20-1,8 5/30-1,8
15/0-1,0 15/5-1,0 15/15-1,0
15/Q-T, 3 15/5-1,3
15/15-1,3
15/0^-1,8 15/5-1,8 15/15-1,8
Zwischen- | . Vor- | Sulfit | Vor- | Nadh- | |
beh. | . -wärmer | pH · | imprägn. | imprägn. | |
en | • °c | bar | kg S02/t90 | kg S02/t90 | |
98 96 98 98 |
95 91 * 89 |
1,0 1,0 1,0 1,0 |
9,0 -9,1 8,8 |
0 0 0 |
0 10,1 20,2 ■ 30,3 |
81 91 98 97 |
91 , " 78 77 76 |
1,8 1,8 . 1,8 1,8 |
9,2 8,9 9,0 8,8 |
0 0 0 0 |
0 10,2 20,4 29,1 |
93 68 79 82 |
• 86 90 91 89 |
1,0 1,0 1,0 1,0 |
9,0 ■9,1 9-,0 7,3 |
S9 S9 S9 5,0 |
0 9,9 19,8 29,8 |
95 94 |
36.. 93 |
1,27 1,31 |
8,1 8,2 |
2,^5. 2,60 |
5,5 10,2 Mt "~J |
98 | 32 | 1,23 | 7,1 | 2,6 | 16,7 |
92 95 95 97 |
88 -. 90 87 94 |
1,8 1,8 1,8 1,8 |
8,7 9,7 9,5 7,3 |
ro ο τ- T-
in in in in |
0 10,0 20,6 30,9 |
87
90 66 |
89 85 ' 84 |
1,0 1,0 1,0 |
7,0
9,0 7,7 |
12,0
12,0 12,0 |
0 5,2 15,5 |
•94 | 86 | 1,3 | 9,2 | 12,0 | 0 C A |
93 79 |
Kl N-
O OO |
V 1,3 |
9,5
7,8 |
11,6
11,6 |
5I1 15,0 |
78 | 88' | 1,8 | 9,0 | 11,6 | 0 C 1 |
85 83 |
' ' 95. ■- 81 |
1,8 1,8 |
9,1
9,0 |
11,6
11,6 |
5,1 15,0 |
BAD ORIGINAL
Es wurde gefunden, daß die im Zwischenbehälter angewandte
Behandlung eine signifikante Verbesserung hinsichtlich der Durchdringung des Holzes mit den Chemikalien ergab, die vor dem
Waschen der Holzspäne zugesetzt wurden. Dies ist aus der folgenden Tabelle 2 ersichtlich und ergibt sich ,ferner aus der
Grafik von Fig. 2.
Schwefelgehalt in kleinen und großen Holzspanstucken vor und nach
dem Zwischenbehälter; Zugabe von Sulfit äquivalent 1,2 kg SO2 vor
dem Waschen der Holzspäne.
Trocken | Gesamtgeh. S |
substanz | |
* (g S/kg) | |
38,0 | 0,9 |
37,0 | 1,2 |
große Holzspan-
stücke
vor Zwischenbeh. nach Zwischenbeh.
kleine Holzspan-
stücke
vor Zwischenbeh. 34,4 1,5
nach Zwischenbeh. 35,3 1,7
Es ist ersichtlich, daß die effektive Durchdringung des Holzes mit den Chemikalien in Verbindung mit der Verweildauer und der
Temperatur zur Erweichung der Holzspäne und.ihrer chemischen
Vergütung beitragen. Dies zeigte sich auch in Form des höheren Anteils an Langfasern und des verminderten Splitter- und Harz-
gehalts nach der Veredelung, wie aus der folgenden Tabelle 3
sowie aus den Grafiken von Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich ist. Fig. 4 zeigt ferner deutlich, daß die Zugabe der Chemikalien in
zwei Stufen erfolgen sollte, also sowohl vor dem Waschen der Holzspäne als auch im Imprägnierer, wenn der geringstmögliche
Splittergehalt erzielt werden soll; dagegen zeigt Fig. 3, daß sogar das Eindringen des Wassers in das Holz in Verbindung mit
der Wärmebehandlung im Zwischenbehälter 6 zu einer Verbesserung des Langfaseranteils führt. Die Zugabe des Sulfits in der
Vorwärmstufe bewirkt andererseits, daß die Lichtdurchlässigkeit vermindert wird. Die Fig. 3 und 4 zeigen ferner, daß die besten
Werte erzielt werden, wenn die Gesamtmenge an zugegebenen Chemikalien 25-35 kg SO0 je Tonne Holzspäne beträgt, daß jedoch
auch sehr gute Werte erzielbar sind, wenn nur 10.-20 kg SO- je Tonne zugesetzt werden.
Die durchgeführten Versuche ergaben jedoch nicht deutlich die Art und Weise, in der die Chemikalien zwischen der Vorimprägnierungsstufe
vor dem Wäscher 3 und dem letzten Imprägnierer 13 zugemessen werden sollten. In der Tabelle 3 werden einige
charakteristische Daten verglichen, die gesiebten chemo-thermomechanischen Zellstoff für die Herstellung von Pappe, der gemäß
der Erfindung behandelt wurde, sowie solchen Zellstoff betreffen, der nach einem bekannten Behandlungsverfahren hergestellt wurde,
wobei zwar eine Vorimprägnierung vor dem Waschen, jedoch keine Wärmebehandlung in dem Zwischenbehälter 6 erfolgte. Die Behandlung
im Zwischenbehälter gemäß der Erfindung erfolgte bei Atmosphärendruck unter Einsatz von Dampf.
BAD ORIGINAL
Stoff | Splitter | DKM- | Bauer | McNett | Dichte | kg/m |
durchläs | gehalt | IiXt Γ · | • | |||
sigkeit W CFS |
>0.15 mm | % | Ar >30 mesh |
<100 megh |
.Zugfestigkeit kNm/kg
Fortreiß-
festigkeit
Nm /kg
Behandlung gemäß Erfindung
300
0,2 60
18
340
34
9,7
Behandlung gemäß bekanntem Stand der Technik
300
„ „
= 045»*" "
0,3 50
17
370
31
7,8
i>· cn cn
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Claims (6)
1. Verfahren zum Behandeln von Holzspänen für die Herstellung von
chemo-thermomechanischem Zellstoff,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Holzspäne nach dem Vordämpfen, dem Vorimprägnieren mit
H3O und/oder einer Sulfitlösung, dem Waschen und Trocknen, jedoch
vor dem Endimprägnieren, Vorwärmen und Veredeln, in einer Zwischenstufe für die Dauer von wenigstens 10 min auf einer
Temperatur von wenigstens 50 0C gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Holzspäne mit einer Sulfitlösung, bevorzugt einer
Natriumsulfitlösung mit einem pH zwischen 4 und 11, vor dem
Halten in der Zwischenstufe vorimprägniert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Holzspäne während der Zwischenstufe durch Dampfbehandlung auf der genannten Temperatur gehalten werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Holzspäne in der Zwischenstufe auf der genannten Temperatur dadurch gehalten werden, daß sie während oder nach dem
Waschen erwärmt und dann in der Zwischenstufe warmgehalten werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Holzspäne auf der genannten Temperatur während der Zwischenstufe für die Dauer von 30-70 min behandelt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur in der Zwischenstufe im Bereich von 50-105 °C
(105 C entspricht einem Druck von 0,2 bar über Atmosphärendruck) , bevorzugt im Bereich von 60-90 C liegt.
BAD ORIGfNAL
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