DE3436015C2

DE3436015C2 -

Info

Publication number: DE3436015C2
Application number: DE3436015A
Authority: DE
Inventors: G. Graham Prof. Seattle Wash. Us Allan
Original assignee: Melamine Chemicals Inc
Current assignee: Melamine Chemicals Inc
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1990-03-08
Also published as: FI843831A0; IT1180236B; GB8424540D0; NO843919L; IT8422893A0; ATA310984A; FI74082B; SE8404867L; FI74082C; FR2552792A1; DE3436015A1; GB2148344B; SE8404867D0; NZ209708A; GB2148344A; FI843831L; FR2552792B1; SE464031B; BR8404914A

Description

Die Erfindung betrifft Papier und Papierprodukte und insbe sondere verbesserte Verfahren zur Herstellung von Holzstoff (Pulpe) zur Verwendung bei der Papierherstellung, verbesser ten Holzstoff und daraus erhaltene Papierendprodukte. Ins besondere betrifft die Erfindung die Verwendung eines be stimmten s-Triazinadditivs, wie Melamin, bei der Herstel lung von Holzstoff zur Verwendung bei der Herstellung von Papierprodukten, sowie Holzstoff mit einem Gehalt an diesem Additiv und verbesserte Papiere, die unter Herstellung des das s-Triazin enthaltenden Holzstoffs hergestellt worden sind.

Die Papierherstellung, einschließlich der Verfahren zur Herstellung von Papierstoff, stellt eine bekannte und hoch entwickelte Technik dar. Bekannte Verfahren zur Herstellung von Holzstoff (Holzschliff) aus Bäumen bedienen sich thermochemischer, chemischer oder halbchemischer Behandlungsweisen. Diese Behandlungen sind in der Literatur ausführlich beschrieben, z. B. in Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology, Hrsg. James P. Casey, 3. Aufl., 1980-1983, (4 Bände) John Wiley & Sons, Inc., New York. Herkömmlicherweise werden große Holzstücke zunächst zu kleineren Stücken zerschnit ten und sodann in der ersten Stufe der Stoffaufbereitung zerschnitzelt. Die Schnitzel werden anschließend in einem halbchemischen oder chemischen Arbeitsgang zur Abtrennung des Lignins, das die Fasern zusammenhält, von der Cellulose oder Hämicellulose digeriert. Das Lignin wird verworfen, während das Cellulosematerial zur Papierherstellung weiter bearbeitet wird.

Beim thermochemischen Verfahren (TMP) wird die Stoffaufbe reitung durch Vorerwärmen der Holzschnitzel, vorzugsweise unter Druck, durchgeführt, um das im Holz enthaltene Lignin zu erweichen, was die Trennung der Faserbestandteile ermög licht. Anschließend wird das Lignin teilweise in Bleich vorgängen von den Celluloseprodukten getrennt. Beim chemi schen Verfahren werden die Holzschnitzel in Gegenwart eines geeigneten chemischen Reagens gekocht, normalerweise in ei nem geschlossenen Digeriertank. Beim Sulfitverfahren wird als chemisches Reagens ein Bisulfitsalz verwendet, daher die Bezeichnung Sulfitverfahren. Beim Sulfat- oder Kraft-Ver fahren wird als chemisches Reagens Natriumhydroxid oder Na triumsulfid verwendet. Beim Sodaverfahren wird Natrium hydroxid als chemisches Reagens verwendet. Alle diese che mischen Verfahren sind in der Hinsicht ähnlich, daß das chemische Reagens zum Digerieren des Lignins, das die Cellu lose- oder Hämicellulose-Fasern zusammenhält, verwendet wird. Der bei diesen chemischen Verfahren erhaltene Stoff wird als "Chemieschliff" bezeichnet.

Typischerweise wird der Stoff nach der ursprünglichen Stoff aufbereitungsstufe, bei der es sich um ein thermomechanisches, halbchemisches oder chemisches Verfahren handelt, einer An zahl von weiteren Bearbeitungsgängen unterworfen. Bei einem dieser Arbeitsgänge wird der Holzstoff mit einem Bleich mittel, wie Chlor oder einem sauerstoffhaltigen Material, wie Wasserstoffperoxid, gasförmiger Sauerstoff oder Ozon, gebleicht. Um Verluste von Chlor durch Verdampfen zu vermindern, wird dazu oft Sulfamin- Säure als Stabilisator eingesetzt, die sich dabei mit Chlor zu weniger flüchtigen, aber dennoch aktiven N-Chlorsulfaminsäure umsetzt. Dieses bekannte Verfahren wird allgemein, aber auch speziell im Holzstoff-Bleichprozeß eingesetzt (Kirk-Othmer, Encyelopedia of Chemical Technology, 2. Aufl., Vol. 19, S. 248).

Danach schließen sich verschiedene Waschstufen an. Bei einer anderen Stoffnachbearbeitung wird der Stoff mechanisch bearbeitet oder gemahlen, um die Holzfasern zu fibrillie ren oder zerfasern, so daß in einem nachfolgenden Papierherstel lungsverfahren eine Bindung der Fasern stattfinden kann.

Der Zweck des Nachbehandeln des Holzstoffs besteht darin, für die nachfolgende Papierherstellung geeignete Holzstoffe bereitzustellen, wobei das endgültige Papierprodukt die für einen gegebenen Anwendungszweck erwünschten Eigenschaf ten aufweist, z. B. einwandfreie Farbe, Weißgrad, Farbauf nahmefähigkeit, Pigmentaufnahmefähigkeit und verschiedene andere Eigenschaften, wie Naß- und Trockenfestigkeit, Be ständigkeit gegen Fett und/oder elektrische Eigenschaften, je nach dem endgültigen Verwendungszweck.

Bei den verschiedenen Stoffnachbearbeitungen wurde festge stellt, daß zur Verbesserung der Bearbeitung Additive zuge setzt werden können. Beispielsweise ist bei der Refiner stufe die Verwendung von Farbstoffadditiven, z. B. Kongorot, bekannt, um den Mahlvorgang zu beschleunigen und die für das Verfahren erforderliche Energie zu verringern. Obgleich die Verwendung von Kongorot vorteilhaft ist, hat sie den Nach teil, daß sie eine Rotfärbung des Holzstoffs verursacht. Diese Färbung gelangt in das aus dem Stoff hergestellte Papierprodukt, wenn sie nicht vorher entfernt wird.

Somit sind zwar Holzstoffe mit ausgezeichneten Eigenschaf ten bekannt, es besteht aber immer noch ein Bedarf nach Verbesserungen bei der Herstellung von für die Papierher stellung geeigneten Holzstoffen, und zwar sowohl hinsicht lich der Wirtschaftlichkeit als auch hinsichtlich der für einen bestimmten Anwendungszweck erwünschten Eigenschaften der Papierendprodukte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserstoffes für die Herstellung von Papier und Papierprodukten aus Holz oder Altpapier bereitzustellen. Dieses Verfahren soll billig sein und eine erhöhte Wirtschaftlichkeit bei der Holzstoffaufbereitung gewährleisten. Ferner soll ein in diesem Verfahren verwendetes Additiv, wenn es im Holzstoff verbleibt, eine Verbesserung der Eigenschaften des Holzstoffs bewirken. Schließlich soll dieses Additiv, sofern es im Holzstoff verbleibt, im aus diesem Holzstoff er zeugten Papier verbesserte Eigenschaften, wie erhöhte Festigkeit, Farb aufnahmefähigkeit, Weißgrad, verringerte Ansammlung von statischer Auf ladung sowie Pigmentverträglichkeit und Pigmentechtheit, gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man während des Refining-, Aufarbeitungs- bzw. Bleichverfahrens der Holzstoffaufbereitung ein s-Triazinadditiv, wie Melamin, zusetzt. Zunächst wurde erfindungsgemäß festge stellt, daß Melamin bei einem Zusatz zum Holzstoff, bevor dieser herkömmlichen Bleichverfahren, z. B. der Chlor- oder Sauerstoffbleichung, unterworfen wird, nicht nur als Mittel zum Schutz der Viskosität oder als Stabilisator während des Verlaufs des Bleichverfahrens wirkt, sondern auch eine Ver besserung des gebleichten Holzstoffs in bezug auf Farbe, Weißgrad und Festigkeit bewirkt. Anschließend wurde dann festgestellt, daß die Anwesenheit von Melamin in der Re finer-Stufe des Aufbereitungsverfahrens den Zeit- und Ener gieaufwand für das Mahlverfahren verringert und einen Pa pierstoff mit verbesserten Fasereigenschaften, unter Ein schluß der Flexibilität, liefert, wodurch eine verbesserte Haftung der Fasern gewährleistet wird, wenn der Stoff für die Papierherstellung eingesetzt wird.

Es wurde schließlich festgestellt, daß im Holzstoff nach der Papierstoffaufbereitung das s-Triazinadditiv erhalten bleibt und die erhalten gebliebene s-Triazin-Cellulose-Lig nin-Zusammensetzung ein Papier mit verbesserten Eigenschaften ergibt, unabhängig davon, ob der Stoff auf thermomechanische, chemische oder halbchemische Weise hergestellt worden ist. Das aus dem Holzstoff hergestellte Papier mit einem Gehalt an der s-Triazinzusammensetzung besitzt eine ausgezeichnete Pigmentverträglichkeit und -echtheit; eine verbesserte Farb aufnahmefähigkeit; eine stark erhöhte mechanische Festigkeit, unter Einschluß der Berst-, Zug- und Reißfestigkeit; und eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit. Die s-Triazinzusam mensetzung erlaubt auch ein rasches und vollständiges De inken des Papiers bei dessen Recycling. Somit wurde festgestellt, daß das s-Triazin eine verbesserte Verarbei tung von Holz zu für die Papierherstellung geeignetem Holz stoff gewährleistet, wobei, wenn das s-Triazin bis zum Zeit punkt der Papierherstellung im Holzstoff verbleibt, die s- Triazinzusammensetzung die Herstellung eines fertigen Pa piers mit verbesserten Eigenschaften ermöglicht. Somit ent fällt erfindungsgemäß nicht nur die Notwendigkeit, das Holzaufbereitungsadditiv vor der Umwandlung des Stoffs zu Papier zu entfernen, sondern es wird auch ein verbessertes Papierprodukt erzielt. Unter dem Ausdruck "Papier" sind hier Bögen, Bahnen, "Decken" oder "Matten" von aus Holz abge leiteten einzelnen Cellulosefasern zu verstehen. Die Fasern können gewebt oder nichtgewebt sein, sind aber im allge meinen nichtgewebt, d. h. es handelt sich um Faservliese. Der Ausdruck "Stoff" (Pulpe) bedeutet eine Cellulosefaser masse, aus der Papier und andere Produkte aus Papierstoff hergestellt werden. Unter dem Ausdruck "Holzstoffaufberei tung" oder "Aufbereitung" ist das Verfahren zur Umwandlung von Holzschnitzeln zu einem Brei von Cellulosefasern in einem wäßrigen Medium zu verstehen.

Bei den Additiven, die erfindungsgemäß verwendet werden können, handelt es sich um ausgewählte s-Triazinverbindungen mit mindestens zwei NH₂-Gruppen der allgemeinen Formel

in der X eine NH₂- oder OH-Gruppe bedeutet, oder ein Salz davon. Eine bevorzugte Verbindung ist Melamin, in der X ei ne NH₂-Gruppe bedeutet, oder ein Salz davon, z. B. Melamin sulfamat, Melaminsulfit, Melaminchlorid, Melaminsulfat, Melaminphosphat, Melaminhypochlorit, Melaminchlorat, Mela minchlorit, Melaminperchlorat, Melaminnitrat, Melaminper acetat und Melaminhydrogensulfit. Es wurde ferner festge stellt, daß das gemäß folgendem kontinuierlichen Verfahren hergestellte Melamin mit Erfolg verwendet werden kann.

Dabei wird in einem vereinfachten Verfahren zur Herstellung und Wiedergewinnung von hochwertigem (96 bis 99,5% Reinheit) Melamin dieses als ein trockenes Pulver direkt aus der flüssigen Melaminschmelze gewonnen. Geschmolzener Harnstoff wird einem Reaktor zugeführt und unter hohen Temperaturen (370 bis 426°C) und hohen Drücken (117 bis 152 bar Überdruck, 1700 bis 2200 psig) gehal ten, wobei Melamin, Kohlendioxid und Ammoniak entstehen. Der fließende Strom aus Melamin, CO₂ und NH₃ wird aus dem Reaktor in einen Gasabscheider überführt, wo CO₂ und NH₃ vom Melamin getrennt werden, das in einem Skrubber mit geschmolzenen Harnstoff als Reaktionsteilnehmer zur Ent fernung des Melamins abgestreift wird; danach werden die CO₂ und NH₃-Gase bei hohem Druck in eine benachbarte Anlage zur Herstellung von Harnstoff geleitet. Das flüssige Melamin wird vom Gasabscheider in einen Sammeltank verbracht, und unter einem Druck von weniger als 42,4 bar Überdruck (615 psig) und von etwa 49 bis 127°C gehalten, wo das flüssige Melamin unmittelbar mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise flüssigem Ammoniak zusammengebracht bzw. abgeschreckt wird. Das Melamin scheidet sich als trockenes Pulver ab, das keiner weiteren Bearbeitung bedarf, da es bereits einen Reinheitsgrad von 96 bis 99,5% aufweist.

Das Produkt dieses Verfahrens enthält bis zu etwa 4 Prozent Nichtmelaminsubstituenten unter Einschluß von Melam C₆H₉N₁₁; Melem C₆H₆N₁₀; Ammelin, C₃N₅OH₅, Ammelid, C₃N₄O₂H₄ und Harnstoff. Das Produkt dieses Verfahrens wird im folgenden als Melamine II bezeichnet. Die Salze von Melamine II, die den vorstehend de finierten Melaminsalzen entsprechen, haben sich ebenfalls als wirksame Additive erwiesen. Ein weiteres s-Triazin additiv, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, ist Ammelin der Formel

das basischen Charakter aufweist.

Die speziellen s-Triazinadditive können zur Aufbereitung von Holz verwendet werden, das bei einem Digeriervorgang zur Entfernung von Lignin oder anderen harzartigen Mate rialien ein Cellulose- oder Hemicelluloseprodukt in fibri lierter Form ergibt. Die gebräuchlichsten und bevorzugten Materialien sind Harzholz- und Weichholzbäume, wie ver schiedene Arten von Kiefer, Tanne, Fichte, Pappel, Eiche, Ahorn, Mahagoni, Esche und dergleichen. Die Additive kön nen auch in wirksamer Weise eingesetzt werden, wenn Papier und Papierstoff dem Recycling und der Herstellung von neuem Papier- oder Papierstoffmaterial unterworfen werden. Der Ausdruck "Holz" bedeutet ein Gemisch aus Lignin und Cellulosefasern, das sich von Bäumen oder ähnlichen Pflan zen, die üblicherweise in Wäldern auftreten, ableitet. Der Ausdruck "s-Triazinadditiv" bedeutet das s-Triazin, wie es bei der Holzverarbeitung zugesetzt wird. Der Ausdruck "s- Triazinzusammensetzung" bedeutet die Zusammensetzung des s-Triazinadditivs, das sich nach Wechselwirkung mit Cellu lose und Lignin ergibt.

Die Menge des zusammen mit dem Holz oder Holzstoff einge setzten Additivs hängt vom Stadium der Zugabe und der Funk tion des Additivs ab. Wenn das spezielle s-Triazinadditiv bei der Holzstoffaufbereitung zugesetzt werden soll, beträgt die Menge vorzugsweise 0,05 bis 20 Teile pro 100 Teile Holz. Beim Sulfid- oder Sulfitverfahren wird das spezielle s-Triazinadditiv im Bereich von 0,5 bis 10 Teilen pro 100 Teile Holz eingesetzt. Bei thermomechanischen oder che misch-mechanischen Holzstoffaufbereitungsverfahren beträgt die Menge des speziellen s-Triazinadditivs vorzugsweise 0,05 bis 5 Teile pro 100 Teile Holz. Normalerweise geht ein gewisser Teil des s-Triazinadditivs unter den Holzver arbeitungsbedingungen verloren. Es kann zweckmäßig sein, weiteres Additiv in einem stationären Recyclingbetrieb zuzu setzen. Die Zusammensetzung aus s-Triazinadditiv-Cellulose- Lignin hat eine vorteilhafte Wirkung auf die weitere Stoff verarbeitung im Einklang mit den Aufbereitungsbedingungen und der gebildeten, vom Stoff zurückgehaltenen Zusammen setzung. Wenn das s-Triazinadditiv während des Bleichvor gangs zugesetzt wird, soll die Menge 0,05 bis 3 Teile pro jeweils 100 Teile Holzstoff betragen. Im allgemeinen geht ein Teil des Additivs während des Bleichvorgangs und der anschließenden Waschstufen verloren. Demgemäß kann es zweckmäßig sein, weiteres Additiv nach Beendigung des Bleichvorgangs zuzusetzen, um eine wirksame Menge an Additiv in einer anschließenden Verarbeitungsstufe, beispielsweise in der Refiner-Stufe bei einem thermomechanischen Verfahren oder in der Mahlstufe eines chemischen oder thermomechani schen Verfahrens, zu gewährleisten. Ferner wurde festge stellt, daß bei Aufrechterhaltung der Menge der speziellen s-Triazinzusammensetzung über 0,05 Teile pro 100 Teile im Holzstoff das aus diesem Stoff erhaltene Papier verbesser te Eigenschaften in bezug auf Festigkeit, Farb- und Pigment echtheit, Schmutz- und Fettabweisung und elektrische Eigen schaften aufweist. Für Papier für Reprographiezwecke (wobei es erforderlich ist, daß das Papier elektrisch geladene Farbstoffablagerungen aufnimmt) ist es wünschenswert, daß die vorhandene Additivmenge dem oberen Ende des vorgenannten Bereichs entspricht. Unter Zugrundelegung der vorgenannten Richtlinien sowie der nachstehend erläuterten speziellen Ausführungsformen ist ein Fachmann in der Lage, die wirksame Menge eines s-Triazinadditivs auszuwählen und die gewünsch ten Ziele zu erreichen.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist nicht mit Sicherheit bekannt, auf welche Weise oder warum das s-Triazinadditiv in den ver schiedenen Stufen der Stoffbearbeitung seine günstige Wir kung entfaltet. Es wird jedoch angenommen, daß das s-Tria zinadditiv während der Aufbereitungs- und der Mahlstufe mit der Holzzellstruktur in Wechselwirkung tritt und die Faserbündeln zur Trennung in Cellulosefasern und ligninartige Bestandteile veranlaßt, wodurch man einen Stoff mit einem Gehalt an der s-Triazinzusammensetzung erhält. Es wird ange nommen, daß beim Bleich- oder Recycling-Vorgang, bei dem die Fasern bereits isoliert vorliegen, das s-Triazinadditiv mit dem Lignin oder der ligninbeschichteten Cellulose über eine Wasserstoffbrückenbindung oder eine kovalente Bindung und damit mit den abgetrennten Fasern in Wechselwirkung tritt. Auf jeden Fall muß das Melamin oder Melaminderivat nicht aus den behandelten Cellulosefasern entfernt werden. Dabei ergeben sich verbesserte physikalische Eigenschaften, die mit einem Additiv, das nur physikalisch mit den Cellu losefasern vermischt wird, nicht erzielbar sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus führungsbeispielen beschrieben. Die Beispiele 1 bis 3 er läutern die Zugabe des speziellen s-Triazinadditivs während der Bleichungsstufe bei der Stoffaufbereitung. Die Beispiele 4 und 5 erläutern die Zugabe des s-Triazinadditivs während der Refiner-Stufe eines thermomechanischen Stoffaufberei tungsverfahrens. Das Beispiel 6 erläutert die Zugabe des s-Triazinadditivs in einer Mahlstufe nach der Stoffaufbe reitung. Das Beispiel 7 erläutert die Zugabe des s-Triazins in einem Recycling-Verfahren. Das Beispiel 8 erläutert einen in einer Papierfabrik durchgeführten großtechnischen Ver such. In den folgenden Beispielen werden die einzelnen Test ergebnisse gemäß TAPPI-Standardmethoden (Technical Asso ciation of the Pulp and Paper Industry, Atlanta, Georgia) gemessen, wobei die angewandten Tests folgende Bezeichnungen tragen:

Tests und TAPPI-Standards

Melamin als Viskositätsstabilisator bei der Bleichungsstufe der Stoffaufbereitung

Ungebleichter Kraft-Papierbrei mit einer -Zahl von 38,7 wird mit Sulfaminsäure, Harnstoff oder Melamin in verschie denen prozentualen Anteilen, bezogen auf den Stoff, gemäß dem folgenden Bleichverfahren behandelt. Die einzelnen Großbuchstaben C, E und D werden zur Bezeichnung der spe ziellen Bleichstufen gemäß Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology, Hrsg. James P. Casey, 3. Aufl., Bd. 1, 1980, S. 669, John Wiley & Sons, Inc., New York, verwendet. Die Entfernung von Lignin während der Bleichstufe wird als Verringerung der -Zahl ausgedrückt. Die Delignifikations/ Bleichstufen werden folgendermaßen durchgeführt.

Der Stoff wird mit Schutzmitteln in den angegebenen prozen tualen Anteilen versetzt. Sodann wird der Stoff bei Raum temperatur 1 Stunde bei einer Stoffdichte von 3 Prozent mit Chlorwasser (Stufe C) mit 9,96 Prozent Chlor behandelt.

Die alkalische Extraktion mit Natriumhydroxid (Stufe E) wird 1 Stunde bei 70°C bei einer Stoffdichte von 12 Prozent mit 4 Prozent NaOH durchgeführt.

Die Chlordioxidbleichung wird bei 70°C 2 1/2 Stunden bei einer Stoffdichte von 12 Prozent (Stufe D) mit 1,5 Prozent ClO₂ durchgeführt.

In Tabelle I sind die Stoffeigenschaften nach den Stufen C und E und nach den Stufen C, E und D bei Zugabe von ver schiedenen Schutzmitteln zum Kraft-Papierstoff angegeben. Ein Zusatz von 0,25 Prozent Melamin zum Stoff nach den Stufen C und E ist ebenso wirksam wie ein Zusatz von 0,50 Prozent Sulfaminsäure. Setzt man die Bleichung mit der Chlordioxidstufe (Stufe D) fort, so zeigen die Werte der Tabelle, daß in den beiden Versuchen, in denen die Viskosi tät gemessen wurde (28,6 und 29,2), die Viskosität signifi kant höher als ohne Verwendung von Melamin (17,1) ist.

Tabelle I

Wirkung von Celluloseschutzmitteln bei der Chlordelignifikation

Beispiel 2 Verwendung von Melamin als Viskositätsstabilisator bei verschiedenen Temperaturen in der Chlorierungsstufe

Ungebleichter, nach dem Kraft-Verfahren erhaltener Holzstoff aus Fichte mit einer -Zahl von 38,7 wird in der Stufen folge C-E-D mit und ohne Anwendung von Melamin und Sulfamin säure unter Durchführung der Chlorierungsstufe bei unter schiedlichen Temperaturen gebleicht. Tabelle II enthält einen zusammenfassenden Vergleich der Stoffeigenschaften nach den Stufen C-E und Tabelle III einen entsprechenden Vergleich nach den Stufen C-E-D. Aus den Werten ist ersicht lich, daß Melamin in einer geringeren Konzentration (0,25 Prozent) selbst bei höheren Chlorierungstemperaturen ebenso wirksam wie Sulfaminsäure (0,5 Prozent) ist.

Tabelle II

Wirkung von Melamin bei verschiedenen Chlorierungstemperaturen

(Stoffeigenschaften nach den Stufen C-E)

Schlußfolgerungen:

Bei sämtlichen Temperaturen wird die niedrigste -Zahl mit Melamin erreicht. Die mit Melamin erhaltenen Viskositäts werte sind mit den Werten vergleichbar, die bei Verwendung von Sulfaminsäure in höherer Konzentration erzielt werden.

Tabelle III

Wirkung von Melamin bei verschiedenen Chlorierungstemperaturen

(Stoffeigenschaften nach den Stufen C-E-D)

Schlußfolgerungen:

Bei sämtlichen Temperaturen ist die Wirkung von Melamin auf die Viskosität mit der Wirkung von Sulfaminsäure vergleich bar, wobei aber geringere Dosen ausreichen (0,25% Melamin gegenüber 0,5% Sulfaminsäure).

Beispiel 3 Melamin als Viskositätsstabilisator bei der Hypochlorit bleichungsstufe der Stoffaufbereitung

Ungebleichter, nach dem Kraft-Verfahren erhaltener Fich tenstoff mit einer -Zahl von 38,7 wird in einer C-E-H- Sequenz unter Verwendung von Sulfaminsäure (0,5 Prozent) oder Melamin (0,25 Prozent) in der Hypochloritstufe (Stufe H) in zwei getrennten Versuchen gebleicht. Ein dritter Kon trollversuch wird ohne jegliches Additiv mitgeführt. Die in Tabelle IV gegenübergestellten Ergebnisse zeigen die Wir kung von Melamin als Viskositätsstabilisator in der Hypo chloridstufe der Bleichung.

Tabelle IV

Wirkung von Melamin in der Hypochloritstufe

Schlußfolgerungen:

Die bei Verwendung von Melamin erzielten Ergebnisse lassen sich mit den Ergebnissen vergleichen, die mit Sulfaminsäure bei höheren Konzentrationen erhalten werden.

Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von Melamin in der ersten, unter erhöhtem Druck ablaufenden Refiner-Stufe und in der zweiten, unter Atmosphärendruck ablaufenden Refiner- Stufe bei einem thermomechanischen Stoffaufbereitungsver fahren.

Ein Versuch in einer Pilotanlage wird unter Verwendung von Loblolly-Kiefer (Pinus taeda), die zunächst entrindet, ge schnitzelt und gesiebt worden ist, durchgeführt. Das Ma terial weist ein spezifisches Gewicht von 0,461 g/cm³ und einen Feuchtigkeitsgehalt von 41,1 g Prozent auf. Die Schnit zel-Siebanalyse ist in Tabelle V angegeben.

Tabelle V

Schnitzelsiebanalyse

Die Schnitzel werden 3 Minuten im Kocher bei einem Dampfdruck von 2,1 bar (30 psig) vorbehandelt und in einem Primärrefiner bei einem Überdruck von 2,1 bar (30 psig) dem Refining unterworfen. Beim verwendeten Primärrefiner handelt es sich um einen Doppel scheiben-Druckrefiner C-E Bauer, Modell 418, der mit 31104/7 RO869 MC-Platten ausgerüstet ist. Beim Kontrollversuch wird keine Chemikalie zugesetzt, während sonst Melamin in Form einer Lösung in einer Konzentration von 1,4 Gewichtsteilen Melamin pro 100 Gewichtsteile trockenes Holz am Einlaßauge des Primärrefiners zugesetzt wird.

Der Stoff der Primärstufe wird in vier Portionen aufgeteilt und in einem unter Atmosphärendruck arbeitenden Sekundär refiner unter unterschiedlicher Energiezufuhr dem Refining unterworfen. Beim Sekundärrefiner handelt es sich um einen unter Atmosphärendruck arbeitenden Doppelscheiben-Refiner Modell C-E Bauer 401, der mit 3610 X-Platten ausgerüstet ist.

Von den erhaltenen Stoffen wurden Proben gemäß den Standard- TAPPI-Verfahren entnommen und gemäß den vorstehend aufge führten TAPPI-Verfahren auf folgende Eigenschaften unter sucht: Kanadischer Standard-Mahlgrad, Somerville-Holzsplit ter, Bauer-McNett-Klassifikation, physikalische und opti sche Eigenschaften. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI zu sammengestellt.

Tabelle VI

Ergebnisse mit Pinus taeda TMP-Stoff nach Refining mit und ohne Melamin als Additiv

Während der sekundären Refining-Stufe zugeführte Energie

Gemäß den Werten von Tabelle VI verläuft das Refining in Anwesenheit von Melamin offensichtlich besser und rascher. Um einen entsprechenden Mahlgrad zu erreichen, ist eine niedrigere Energie erforderlich. Bei diesem Versuch beträgt die spezifische Energie (BHPD/ADT) zur Erzielung eines Mahlgrads von 200 ohne Melamin 117 HP, während bei Ver wendung von Melamin als Refining-Additiv im Primärrefiner nur 103 HP erforderlich sind. Es werden weniger Holzschnit zel gebildet. Die Reiß-, Berst- und Zugfestigkeit bleibt bei der geringeren spezifischen Energiezufuhr erhalten, was ein wichtiges Ergebnis darstellt. Es zeigt sich keine Wir kung auf die optischen Eigenschaften der Papierstoffe. Es lassen sich keine Veränderungen im Hinblick auf Opazität oder Weißgrad feststellen.

Beispiel 5

Die gemäß Beispiel 4 hergestellten thermomechanischen Papierstoffe werden verwendet, um die Wirkung von Melamin bei Nachbehandlungen, z. B. beim Bleichen, festzustellen.

Die Stoffproben (Kontrolle (ohne Melamin)) und Versuchs probe (mit 1,4 Prozent Melamin im Einlaßauge des Primär refiners) werden in zwei unabhängigen Versuchen mit H₂O₂ (1 Gewichtsprozent, bezogen auf den Stoff) in Gegenwart von Natriumsilicat (5 Prozent 40prozentige Silicatlösung, bezogen auf den Stoff), Magnesiumsulfat (0,05 Prozent, be zogen auf den Stoff) und Natriumhydroxid (1,25 Prozent, be zogen auf den Stoff) gebleicht. Die Reaktion wird 2 Stunden bei 60±2°C bei einer Stoffdichte von 10 Prozent durchge führt. Der ursprüngliche pH-Wert des Stoffs beträgt 10,0. Nach der 2stündigen Behandlungsdauer beträgt der pH-Wert 9,6.

Im Fall des Kontrollstoffs wird ein Weißgrad von 51,5 mit einem Streuungskoeffizienten von 38,9m²/kg erzielt, während im Fall des mit Melamin behandelten Stoffs die entsprechen den Werte 55,8 und 47,9 m²/kg betragen.

Diese Werte zeigen, daß durch Anwesenheit von Melamin im Stoff die Bleichwirkung einer anschließenden Behandlungs stufe verstärkt wird.

Beispiel 6

In diesem Beispiel werden verschiedene Holländer-Additive unter Verwendung einer PFI-Mühle verglichen. Bei der PFI- Mühle handelt es sich um eines von verschiedenen Labora toriumsinstrumenten, die zur Bestimmung der Refining-Eigen schaften von Holzstoffen verwendet werden. Bei diesem Test wird die Anzahl der Umdrehungen des Holländers aufgezeich net. Der Mahlgrad des nach dieser Gesamtdrehungszahl er haltenen Stoffs wird gemessen. Nach dem Kraft-Verfahren hergestellter, ungebleichter bzw. gebleichter Fichtenstoff werden in einer Laboratoriumsstoffmahlvorrichtung (PFI- Mühle, Paperindustriens Forskninginstitutt, Oslo, Norwegen, TAPPI-Standard 248 pm-74) dem Refining unterworfen. Die Stoffe werden ohne Zusatz (Kontrolle), mit Zusatz von 1,7 Gewichtsteilen Kongorot auf 100 Gewichtsteile Stoff, mit Zusatz von 1,5 Gewichtsteilen Melamin pro 100 Gewichtsteile Stoff oder mit Zusatz von 6,7 Gewichtsteilen handelsüblichem Procion Yellow M-RS-Faser-Reaktivfarbstoff pro 100 Gewichtsteile Stoff dem Refining unter worfen. Die Farbstoffbehandlung wird im Fall des Faser- Reaktivfarbstoffs bei einem pH-Wert von 10,5 und einer hohen NaCl-Konzentration durchgeführt, wobei das NaCl in einer dem Stoff entsprechenden Gewichtsmenge verwendet wird. In der PFI-Mühle werden 25 g Stoff auf ein Gesamtsuspensions gewicht von 250 g aufgefüllt (d. h. 10 Prozent Stoffdichte).

Die Wirkung von verschiedenen Additiven beim Refining von nach dem Kraft-Verfahren erhaltenem ungebleichtem Stoff in der PFI-Mühle auf den kanadischen Standard-Mahlgrad, Zug index, Berstindex, Reißindex und MIT-Falzung ist in Ta belle VII angegeben.

Tabelle VII

Wirkung von Holländer-Additiven beim Refining in der PFI-Mühle von nach dem Kraft-Verfahren erhaltenen, ungebleichten Fichtenstoff

Die Prüfung der in Tabelle VII wiedergegebenen Werte für den CSF-Mahlgrad nach der jeweiligen Gesamtumdrehungszahl ergibt, daß bei Anwesenheit von Melamin eine geringere Anzahl an Umdrehungen erforderlich ist, um einen gewünsch ten Mahlgrad, z. B. 500, 400 oder 300 mL, zu erreichen.

Die Prüfung der in Tabelle VII wiedergegebenen Festigkeits eigenschaften (Zugindex, Brechindex, Reißindex und MIT- Doppelfalzung oder Falzfestigkeit) ergibt, daß bei einem gegebenen Refininggrad durch Melaminzugabe eine höhere Festigkeit erzielt wird.

Die Wirkung verschiedener Additive beim Refining in der PFI-Mühle von nach dem Kraft-Verfahren erhaltenem, gebleich tem Fichtenstoff auf folgende Eigenschaften ist in Tabelle VIII angegeben: Kanadischer Standard-Mahlgrad, Zugindex, Berstindex, Reißindex und MIT-Doppelfalzung.

Tabelle VIII

Wirkung verschiedener Additive beim Refining in der PFI-Mühle von nach dem Kraft-Verfahren erhaltenem, gebleichtem Fichtenstoff

Die Prüfung des in Tabelle VIII wiedergegebenen CSF-Mahl grads nach den jeweiligen Gesamtumdrehungszahlen ergibt, daß bei Anwesenheit von Melamin eine geringere Anzahl an Umdrehungen erforderlich ist, um einen gewünschten Mahlgrad, z. B. 500, 400 oder 300 mL, zu erreichen. Die Prüfung der in Tabelle VIII angegebenen Festigkeitseigenschaften, zeigt, daß bei einem gegebenen Refining-Grad die Melaminzugabe zu höheren Festigkeitseigenschaften führt.

Beispiel 7

Es wird die Aufarbeitung von Altpapier durchgeführt. Ein wäßriger Brei von Papierstoff unter Verwendung von Natrium hydroxid und Melamine II wird gebildet, wobei ein wäßriger Brei des Melamine II zum Stoff gegeben wird. Der Papier stoff wird sodann in einem absatzweise betriebenen Stoff aufbereitungsverfahren unter Verwendung von Natriumhydro xid und dem Melaminadditiv unter Bedingungen gemahlen, bei denen Druckfarbe und Füllstoffe selektiv von den Cellu losefasern abgetrennt werden. Die Zugabe des Melaminaddi tivs zum alkalischen Stoff führt zu einer höheren Stoff qualität bei geringerer Beeinträchtigung der Faserfestig keit.

Beispiel 8

Die Eignung des s-Triazinderivats in einer großtechnischen Anlage wird nachgewiesen. Melamine II wird in einer Menge von 0,25 Teilen pro 100 Teile Stoffmaterial während der Chlorbleichstufe zugesetzt. Die bei diesem Versuch erhal tenen Ergebnisse sind in Tabelle IX zusammengestellt.

Tabelle IX

Versuch in einer großtechnischen Anlage

Zugabe von Melamine II in der Chlorierungsstufe

Die Werte von Tabelle IX zeigen, daß bei Verwendung des Melaminadditivs der Stoff in bezug auf Zug-, Reiß- und Berstfestigkeit zunimmt. Besonders überraschend ist die signifikante Verbesserung von Reiß- und Berstfestigkeit. Dies stellt einen erheblichen Vorteil dar, da normalerweise zu erwarten ist, daß eine verbesserte Reißfestigkeit nur als ein Ergebnis der Abnahme der Berstfestigkeit erzielt werden kann oder umgekehrt.

In den vorerwähnten bevorzugten Ausführungsformen kann das in den Beispielen verwendete Melamin mit den Melamin- und Melamine II-salzen unter Erzielung von im wesentlichen gleichen Ergebnissen ersetzt werden. Ferner kann das Mela min durch Ammellin ersetzt werden. Jedoch kann sich Ammelin bei der Behandlung von Holzstoff im Vergleich zu Melamin oder Melamine II als etwas weniger wirksam erweisen. Ferner kann das Additiv mit Erfolg auch bei anderen Holzstoffaufbe reitungsverfahren unter Einschluß aller Arten von chemi scher und thermomechanisch-chemischer Aufarbeitung einge setzt werden.

Es wurde festgestellt, daß aus Holzstoff mit einem Gehalt an den s-Triazinadditiven gemäß der vorstehenden Definition hergestellte Papierprodukte in bezug auf Farbe und Weiß grad verbessert sind und daß sich dadurch verbesserte Eigenschaften in bezug auf das De-inken von Altpapier, Bedruckbarkeit, Farb- und Pigmentechtheit, Naß- und Trocken festigkeit, Schmutz- und Fettbeständigkeit, Färbbarkeit und elektrische Eigenschaften, die eine Verwendung des Pa piers für reprographische Zwecke erlauben, ergeben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Faserstoffes für die Herstellung von Papier und Papierprodukten aus Holz oder Altpapier dadurch gekennzeichnet, daß man während des Refining-, Aufarbeitungs- bzw. Bleichverfahrens ein s-Triazin der allgemeinen Formel I zusetzt in der X -NH₂ oder -OH bedeutet, und anschließend die begonnene Behandlung fortsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das s-Triazin zu einer wäßrigen Suspension des Ausgangsmaterials gibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als s-Triazin Melamin oder ein Salz davon verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das s-Triazin in der Form eines Breis zum Ausgangsprodukt gibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Bleichungsstufe für aufgeschlossenen Faserstoff handelt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Behandlung des Ausgangsmaterials um ein halbchemisches Verfahren handelt.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Melamin zur Refining-Stufe der Holzstoffherstellung zusetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Menge Melamin 0,5 bis 1,5 Gewichtsteile Melamin pro 100 Gewichtsteile Holzstoff-Trockenmasse beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Melamin dem Holzstoff zusetzt und dann den Holzstoff mahlt.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der thermomechanischen Holzstoffherstellung mit einer Bedampfungsstufe, einer ersten, unter Druck durchgeführten Refining-Stufe und einer zweiten unter Atmosphärendruck durchgeführten Refining-Stufe das Melamin in der ersten oder zweiten Refining-Stufe zusetzt.