DE375035C - Verfahren zur Herstellung von Zellstoff - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus Holz und anderen zellstoffhaltigen Materialien, das eine erhebliche Steigerung der Ausbeiute und die Verwendung von Hölzern ermöglicht, die man bis jetzt für fast oder ganz wertlos, für die Herstellung von Zellstoff, gehalten hat, aus denen nun aber ein sehr guter Stoff hergestellt werden kann.

Die gewöhnlichen' Verfahren zur Herstellung von Zellstoff auf chemischem Wege sind das sogenannte Sodaverfahren, das Sulfatverfahren und das Sulfitverfahren. Bei dem Sodaverfahren wird hauptsächlich mit Natronlauge, beim Sulfatverfahren- mit Natronlauge und mehr oder weniger Natriumsulfit gekocht, wobei etwas Natriumkarbonat und Sulfat anwesend sein mögen.

Bei dem Sulfitverfahren· wird mit Bisulfit

ao in Gegenwart von schwefliger Säure gekocht. Bei dem Soda- und dem Sulfatverfahren ist die Kochlauge demgemäß stark alkalisch, wohingegen sie bei dem S ulfitver fahren stark sauer ist. Eine nicht stark alkalische oder stark saure Kochlauge wurde für niöht verwendbar gehalten.

Bei allen drei Verfahren wirkt die Kochfliissigkeit nicht nur auf (die einschließenden, die sogenannten nichtzellstoff haltigen Bestandteile oder die verholzten Gewebe des Holzes ein, sondern mehr oder minder auch auf die zellstoffhaltigen oder den Zellstoff bildenden Fasern, die gewöhnlich zu einem bedeutenden Teil zerstört oder beschädigt oder zu einem erheblichen Teil in Körper umgewandelt werden, die aus dem Zellstoff entfernt werden. Manchmal sind die Ablaugen von solcher Art, daß sie in dem Stoff Bestandteile belassen, 'die sein Bleichen mittels der üblichen Bleichmittel und Verfahren erschweren, so daß die Fasern durch die daraufhin nötige spätere scharfe Bleichung noch weiter geschädigt werden.

Die starke Verminderung von Hölzern, die zur Herstellung von Zellstoff geeignet und erhältlich sind, ebenso die großen Kosten, diie das Einrichten und der Betrieb von Zellstofffabriken verursacht, machen eine wesentliche Steigerung der Ausbeute bei den bisher zur Erzeugung von Zellstoff benutzten Hölzern zu einem Gegenstand von größter wirtschaftlicher Bedeutung; ebenso wichtig ist aber auch die durch das neue Verfahren gegebene Möglichkeit, Hölzer zu verwenden, die bisher als wertlos für die Herstellung von Zellstoff angesehen worden sind. Wenn eine hinreichend große Ausbeute an- brauchbarem Zellstoff auf chemischem Wege erzielt werden

kann, so entfällt die Notwendigkeit, sich auf bestimmte Holzarten zu beschränken und diese zu schleifen, so daß die frei gewordene Kraft für andere Zwecke nutzbar gemacht werden kann. Der auf chemischem Wege erhaltene Zellstoff ist schon bei den gegenwärtigen Verfahren¹ bedeutend besser und kräftiger als der durch das Schleifen von Holz gewonnene Holzstoff, wozu noch kommt, xo daß eine viel größere Auswahl in bezug auf die zu verwendenden Hölzer besteht.

Es wurde nun festgestellt, daß bei den bisherigen Verfahren ei« erheblicher Teil des behandelten Holzes nicht als Holzstoff oder Zellstoff gewonnen wird. Es wurden daraufhin die Kochverfahren geprüft, um festzustellen, ob aus der gleichen Holzmenge nicht eine größere Stoffausbeute als bisher erhalten werden könnte, wenn man sich anderer chemischer Verfahren bedient. Es wurde unter anderem die Natronlauge zum Teil durch neutrales Natriumsulfit ersetzt, so daß die Kodhrlüssiigkeit sowohl neutrales Sulfit als auch Ätznatron, und zwar zu gleichen Teilen, enthielt. Das Ergebnis war besser als früher.

Im weiteren Lauf tier Untersuchungen wurde schließlich das Ätznatron ganz weggelassen, um die Wirkung einer nur neutrales, Natriumsulfit enthaltenden Kochflüssigkeit festzustellen. Es ergab sich dabei, daß nicht nur eine bedeutend höhere Ausbeute an Zellstoff, sondern auch ein Zellstoff von bedeutend besserer Qualität erhalten wurde. Es war dies um so überraschender, als es bisher stets als wesentlich angesehen worden war, j entweder eine stark alkalische oder eine stark saure Flüssigkeit zu verwenden. Es stellte sich ferner heraus, daß neutrales Natriumsulfit keine schädliche Wirkung auf die Fasern ausübt wie eine stark saure oder eine stark alkalische Kochrlüssigkeit, ferner, daß selbst wenn eine Menge Natriumsulfit verwendet wurde, die gegenüber den bei den bekannten Verfahren gewöhnlich benutzten Reagenzien eine doppelte Konzentration ergab, keine schädliche Einwirkung auf die Fasennasse oder auf den Zellstoff eintrat. Es hat sich außerdem gezeigt, daß bei Verwendung von neutralem Sulfit in der Kochrlüssigkeit die Menge des erforderlichen Natrons viel geringer ist, als wenn die Kochflüssigkeit mit Ätznatron angesetzt ist, was vielleicht darin seinen Grund haben mag, daß durch das neu- ' trale schwefligsaure Natron eine geringere Zersetzung der organischen Bestandteile herbeigeführt wird als beim Ätznatron.

Es wurde ferner festgestellt, daß entsprechend den größeren oder geringeren Unterschieden zwischen den einzelnen Holzarten diese im allgemeinen in drei Klassen eingeteilt werden können, und zwar erstens diej enigen, die keine oder nur wenig harzige Bestandteile haben, wie z. B. gewöhnliche Pappel, Birke, kanadische Pappel, Espe, amerikanische Linde und ähnliche Hölzer, zweitens diejenigen, die geringe Mengen harziger Bestandteile enthalten, wie z. B. Fichte, Tanne, Schierlingstanne u. dgl., und drittens diejenigen, die verhältnismäßig große Mengen harziger Bestandteile enthalten, wie z. B. Georgiakiefer, die weiße Kiefer, die Jackkiefer, die Langblattkiefer u. dgl.

Daraufhin ist weiter festgestellt worden, daß Hölzer der ersten Klasse in befriedigender und vorteilhafter Weise mit normalem schwefligsauren Natron allein, ohne Hinzufügung von Ätznatron, behandelt werden können, weil diese Hölzer nur wenig oder gar ■ keine harzigen Bestandteile haben, außer den Fasern selbst, die von der heißen Natronlösung nicht angegriffen werden. Zum Kochen von Holz der zweiten Klasse ist es in ι manchen Fällen zweckmäßig, eine kleine Menge von Ätzkali zu verwenden, und zwar Ätznatron, jedoch erst gegen Beendigung des Kochens. Es ist festgestellt worden, daß eine kleine Menge Ätznatron, gegen Ende des Kochens zugesetzt, zur Entfernung oder Auflösung gewisser besonders harziger, mit den Fasern vereinigter Bestandteile mithilft, aber die Ätznatronmenge braucht nur sehr gering zu sein, so daß die Ausbeute an Fasern nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Ist ein Holz der dritten Klasse zu behandeln, so ist. es nützlich, gegen Ende des Kochens eine Ätznatronmenge hinzuzufügen, die etwas größer ist als die im vorhergegangenen Falle nötige, aber auch dann ist die Menge immer noch nicht so groß, daß die Ausbeute an Faser oder ihre Güte dieser nennenswert beeinträchtigt wird.

Die vorliegende Erfindung beruht auf den im vorstehenden erläuterten Untersuchungen und umschließt das Kochen der Holzspäne mit bzw. in einer Kochflüssigkeit, die im wesentlichen aus einer Lösung von normalem Alkalisulfit besteht und auf der zweckentsprechenden Temperatur sowie dem angemessenen Druck erhalten wird, beispielsweise der Temperatur, die Dampf von einem Druck von etwa 4,5 bis 13,5 Atm. entspricht, wobei der Kochvorgang dann ohne erwähnenswerte Schädigung der Fasern, aber mit erhöhter Ausbeute und einem bemerkenswert besseren Produkt durchgeführt werden kann.

Wenn Holzspäne nur mit Wasser unter etwa 9 Atm. Druck gesättigten Dampfes gekocht werden, so wird das Holz mehr oder weniger zerkleinert, und in der Lösung sind bedeutende Mengen von organischen Teilen gefunden, nachdem das Holz bei dem betref-

fenden Druck und¹ der betreffenden Temperatur etwa 4 oder 5 Stunden behandelt worden ist und die Lösung mit Lackmus sauer reagiert. Wenn Holzspäne mit nur einer kleinen Aienge schwefligsauren Natrons gekocht werden, wird¹ die Flüssigkeit währendi des Kochens ebenfalls sauer, und' es wird kein guter Zellstoff erzielt, wenn nicht eine Nachbehandlung vorgenommen wird. Ist aber genügend schwefligsaures Natron vorhanden, so wird guter Zellstoff erhalten. Das schwefligsäure Natron scheint sich mit den Bestandteilen zu vereinigen, die andernfalls eine saure Reaktion ergeben wurden, so daß das Entstehen einer solchen während' des Kochens vermieden wird. Die erforderliche Menge an schwefligsaurem Natron wechselt etwas je nach der Holzsorte, aber bei den meisten Hölzern scheinen 30 Prozent das Mindestmaß zu sein, und andere mögen wenigstens 35 Prozent oder noch etwas mehr erfordern. Wenn z. B. altes Pappelholz zu behandeln ist, das etwa 20 Prozent Wasser enthält, so haben sich Mengen an schwefligsaurem Natron, die 12 bis 15, sogar bis zu 20 Gewichtsprozenten lufttrockenen Holzes (mit etwa 10 Prozent Feuchtigkeit) entsprechen, als nicht hinreichend erwiesen., die Holzspäne vollständig zu verkochen, und die verbleibende Flüssigkeit ergab eine saure Reaktion, wohingegen, wenn 25 Gewichtsprozente, auf das lufttrockene Holz bezogen, normalen schwefligsauren Natrons verwendet wurden, die Flüssigkeit schließlich so gut wie neutral war. Bei 30 Prozent und mehr ergab sich nicht die geringste Schwierigkeit mehr, einen zufriedenstellenden Zellstoff zu erhalten und keine saure Reaktion in der Kochflüssigkeit mehr zu haben. Es wurde mit dem schwefligsauren Natron bis zu 45 und sogar 5° Prozent, auf lufttrockenes Holz bezogen, hinaufgegangen und, gefunden, daß selbst derart übermäßige Mengen schwefligeauren Natrons die Fasern nicht schädigten, obwohl anderseits auch kein Vorteil mehr aus so großen Mengen festgestellt werden koninte.

Jedenfalls steht fest, daß z. B. die im folgenden mitgeteilten Mengen gute Ergebnisse bei den aufgeführten. Hölzern liefern (die Prozentzahlen wieder auf lufttrockenes Holz bezogen):

Altes Pappelfaolz .. 30 bis 35 Prozent,

Birkenholz 30 - 40
Neues Pappel- oder

Birkenholz 30 - 40

Kiefer oder Fichte 35-45

Sclhierlingstannie 30 - 40

Es ist mit einer der Vorteile des neuen

Verfahrens, daß schwefligsaures Natron im

Ro starken. Überschuß zu der tatsächlich nötigen Menge benutzt werden kann, weil der Über

schuß keine schädigende Wirkung auf die Fasern ausübt. Es ist 'daher möglich, eine konzentriertere Kochflüssigkeit zu verwenden, . ohne daß den Fasern durch diese Konzentration ein Schaden erwächst.

Für die praktische Durchführung des neuen Verfahrens sind_oeisernie oder stählerne Kocher gut geeignet, da diese und die Kochflüssigkeit nicht aufeinander einwirken. Es ist unnötig, die Kocher mit einem säurebeständigen Überzug zu versehen, wie man ihn beim Sulfitverfahren in der Regel benutzt. Wo die Kocher einen solchen Überzug tragen, kann man ihn entfernen, wodurch die Aufnahmefähigkeit des Kochers vergrößert wird.

Das bei dem neuen Verfahren benutzte normale schwefligsäure Natron kann beliebigen Ursprungs sein. Es ist ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens, daß 'das Natron aus der Lauge zu erneuter Verwendung zurückgewonnen werden kann, so daß die Notwendigkeit wegfällt, stets neues Material herbeizuschaffen,, außer zum Ersatz von Verlusten.

Bei Hölzern wie Pappel, Birke und Schierlingstaninen kann der ganze Kochvorgarug mit dem normalen schwefligsauren Natron in der Kochflüssigkeit durchgeführt werden, also ohne Mitwirkung von Ätznatron, weder während des Kochvorgangs noch nahe seinem Ende. Bei. harzigen Hölzern, wie Fichte und Kiefer, entfernt die das schwefligsaure Natron enthaltende Kochflüssigkeit den größeren Teil der nichtfaserigen Bestandteile, aber sie beläßt gewisse harzige und ähnliche _ Bestandteile in den Fasern. Für gewisse Zwecke mag die Gegenwart solcher Bestandteile mäßig, sogar vorteilhaft sein, weil das Leimen dadurch befördert wird, aber Zellstoff, der solche Bestandteile enthält, ist dunkler und für gewisse Zwecke weniger wertvoll, als wenn die harzigen Bestandteile entfernt worden sind. Jedenfalls können die harzigen Bestandteile leicht entfernt werden, wenn man gegen Ende des Kochvorgangs eine kleine Menge Ätznatron hinzugibt, also nachdem der Hauptteil des neuen Verfahrens mit dem normalen schwefligsauren Natron durchgeführt worden ist. Wird Ätznatron bereits bei Beginn des Kochprozesses hinzugefügt, so wird ein dunklerer Zellstoff und ebenso eine dunklere Lauge erhalten. Die Gegenwart des Ätznatrons während des ersten Teils des Kochens scheint nutzlos, in manchen Fällen sogar unzweckmäßig zu sein, aber im allgemeinen kann eine kleine Menge des Ätznatrons ruhig vorhanden sein. Wenn das Ätznatron aber zugesetzt wird, nachdem das Holz erst der Einwirkung des normalen schwefligsauren Natrons ausgesetzt gewesen ist, wirkt es auf die verbliebenen Holzteilcben und befreit die Fasern von den har-

zigen Bestandteilen, die die Sulritflüssigkeit nicht entfernt hat. Wenn das Kochen in dieser Weise in zwei Stufen vorgenommen wird, so ist es möglich, einen schwach gefärbten und leicht zu bleichenden Zellstoff zu erhalten, indem eine kleine Menge Ätznatron gegen das Ende des Verfahrens hinzugesetzt wird, oder man kann die Sulfitflüssigkeit ablassen und 'die Ätznatronlösung für das ίο weitere Kochen benutzen.

Harzige Hölzer könnten auch mit der normalen Sulfitlösung gekocht werden, und wenn dann dieser Teil des Verfaibrenis nahezu beendet ist, wird der Inhalt des Kochers abgelassen, durchgeseiht und die auf dem Sieb verbleibenden Teilchen mit verdünnter Ätznatronlösung behandelt oder der Zellstoff mit einer solchen Lösung ausgewaschen, um die harzigen Bestandteile zu entfernen, die von der anderen Flüssigkeit noch nicht hinreichend angegriffen bzw. entfernt worden sind.

Die Knorren in zapfentragenden Hölzern, die häufig Schwierigkeiten beim gewöhnlichen sauren Sulfitverfahren verursachen, scheinen der Durchführung des neuen Verfahrens nicht hinderlich zu sein, denn sie werden im wesentlichen ganz so wie die anderen Teile beeinflußt, so daß ein gleichförmiger Zellstoff entsteht. Das neue Verfahren bringt also audh den Vorteil mit sich, daß Zellstoff auch aus den Knorren von Fichten u. dgl. erhalten wird. Das neue Kochverfahren' wird bei erhöhter Temperatur und unter hohem Druck ausgeführt. Der Kocher kann zweckmäßig durch direkten Dampf beheizt werden, dessen Druck etwa 8,5 bis 11 Atm. beträgt, wobei die Behandlungsdauer je nach der Holzart und dem Druck ebensogut 10 wie nur 3 Stunden betragen kann, um die gewünschte Trennung der Fasern zu erzielen und die nichtfaserigen Bestandteile von ihnen heraus zu scheiden.

Während! des Kochens kann, wenn harzige Hölzer behandelt werden, das Terpentinharz aus dem Kocher entfernt werden, indem man einen Teil des Gases zeitweilig entweichen läßt. Das Kochverfahren kann etwas beschleunigt werden; (hier zeigt sich wieder ein Vorteil des neuen Verfahrens durch Anwendung höherer Temperaturen, denn es gestattet solche, ohne daß die erhaltene Fasermasse geschädigt wird.

Das neue Verfahren macht auch das Kochen von gemischten, d. h. verschiedenartigen HoI-zern ausführbar, aber immerhin solche von gleichem Charakter können zur selben Zeit behandelt werden, weil längeres Kochen bis zu dem Zeitpunkte, wo nach der einen Holzsorte auch die andere genügend behandelt ist. die Faser nicht schädigt.

Das Kochverfahren gemäß der Erfindung kann man mit einem Extraktionsverfahren vergleichen, bei dem die nichtfaserigen Bestandteile des Holzes ausgeschieden werden, ohne daß die Fasern schädlich beeinflußt ^! werden.

Die mittels des neuen Verfahrens erhaltenen Fasern haben das Aussehen und die Struktur von unbeschädigten Fasern. Daher haben sie einen charakteristischen Schimmer ; bzw. ein seidiges Aussehen, ähnlich dem ur- ', sprünglichen Holz. Von dieser Stoffmasse j kann also gesagt werdlen, daß sie praktisch alle ! Fasern des ursprünglichen Holzes frei von nichtfaserigen Stoffen und in im wesentlichen unibeschädigtem Zustand enthält.

Die mit dem neuen Verfahren erhaltene ι Ausbeute an Zellstoff ist ganz erheblich größer als bei den üblichen chemischen Zellstofferzeugungsverfahren. Die Ausbeute kann j gegenüber diesen um etwa 25 bis 40 Prozent vergrößert werden, z. B. gegenüber dem gewöhnlichen Sodaverfahren bei seiner Anwendung auf Pappelholz. Die übliche Ausbeute an Zellstoff bei Pappelholz beträgt 38 bis 45 Prozent, die man nun aber auf 60 Prozent und darüber, auf lufttrockenen Zellstoff mit ι ο Prozent Wassergehalt berechnet, steigern kann. Außerdem hat sich ergeben, daß ζ. Β. bei Tannen- und Fichtenholz eine "weitaus größere Ausbeute erhalten wird, als wenn diese Hölzer nach einem der anderen Verfahren, z. B. dem gewöhnlichen Sulfitverfahren, behandelt werden. Bei altem Pappelholz ist mit 'dem neuen Verfahren eine Ausbeute von über 60 Prozent (auf das Gewicht der lufttrockenenMasse bezogen) erzielt worden, wobei 30 Gewichtsprozente schwefligsaures Natron verwendet wurden. Bei Schierlingstanne hat die Ausbeute 50 Prozent betragen. Bei frischem Pappelholz waren es 67 Prozent und bei frischer Birke etwa 60 Prozent. Mit zu den Vorzügen des neuen Verfahrens gehört eben, daß schwere Hölzer, wie Birke, Buche, Akazie, Südkiefer, Lärche u. dgl., mehr Zellstoff pro Kocher ergeben als die leichteren Hölzer, so daß eine entsprechend geringere Flüssigkeitsmenge und weniger Dampf benötigt wird als bei den mit Ätznatron und Sulfat arbeitenden Verfahren. »o

Der nach dem neuen Verfahren erhaltene Zellstoff ist seinem Charakter nach verschieden von dem Stoff, der mittels irgendeines der älteren Verfahren erhalten wird, weil bei ihm die Fasern im wesentlichen unbeschädigt sind. Er enthält lange Fasern von großer Festigkeit. Z. B. ergeben Georgiakiefer, gewöhnliche Tanne und Schierlingstanne, wenn sie nach dem neuen Verfahren behandelt werden, nach dem Bleichen eine ausgezeichnete schneeweiße Faser von großer Festigkeit und schönem Glanz.

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Da verschiedenartige Hölzer verschiedenartige Faserstruktur haben, ist €s klar, daß die von ihnen erhaltenem Zellstoffe sich etwas voneinander untersdheidfen. Daher ergibt das neue Verfahren mit verschiedenartigen Fasern verschiedenartigen Zellstoff, wobei jede Faserart mehr oder weniger charakteristisch ist-je nach dem Holz, von (dem sie herrührt. Auf Grund der Unterschiede im Stoff selbst

ίο ist es möglich, diesen - für Zwecke zu verwenden, für die Stoff von denselben Holzarten bisher nicht benutzt werden konnte. Bisher ist es z. B. üblich gewesen, dien kurzfaserigen Stoff von Pappelholz, der mittels des Sodaverfatorens erhalten wurde, mit dem langfaserigeni Stoff zu vermischen, der aus Tannenholz mittels des Suimtverfahrens gewonnen wurde. Die Erfindung macht es nun aber möglich, ein stärkeres Papier aus Pappelfaser herzustellen^ indem 'das Pappelholz gemäß dem- neuen' Verfahren behandelt wird. Die Erfindung ergibt also aus kurzfaserigem Holz, wie Pappelholz, einen Stoff, dler viele von dem Eigenschaften hat, die bisher nur bei Stoff aus langfaserigem Stoff zu finde/i waren. Das neue Verfahren ist auch zur Herstellung eines sehr guten Stoffes aus mehreren Holzsorten verwendbar, die 'bisher für die Erzeugung von Stoff von guter Beschaffenheit nicht in Frage kamen. Besonders können harzige Höker, wie Kiefer, vorteilhaft nach dem. neuen Verfahren! behandelt werde,!, ohne daß die harzigen Bestandteile Schwierigkeiten verursachen, besonders dann, wenn gegevi Ende des Kochverfahrens eine kleine Menge Ätznatron hinzugesetzt wind. Allgemein ist das neue Verfahren auf alle die Hölzer anwendbar, die bisher zur Herstellung von Zellstoff benutzt worden sind, aber hinzu kommen auch andere Hölzer, sowohl die zapfentragender Bäume als auch die von Bäumen mit Läubwechsel, insoweit man Hölzer von der einen oder anderen Art bisher noch nicht für die Zellstoffherstellunig verwendet hat.

Praktische Erfahrungen mit dem neuen Verfahren· halben auch 'ergeben, daß die Laugen, die bei einer Kocfaungi erhalten werden, erneut benutzt werden können, wenn man eine geringe Menge schwefligsauren Natrons hinzufügt, wonach dann eine weitere Holzladung im Kocher behandelt werden kann. In der Praxis ist dies sogar bis zu fünf Beschickungen hintereinander erfolgreich ausgeführt worden, wobei stets vor jeder erneuten Benutzung der Flüssigkeit etwas sehwefligsaures Natron¹ hinzugegeben wurde. Das Verfahren ist also besonders gut zur Verwendung in Anlagen geeignet, wo eine Anzahl Kocher aufgestellt sind, die nacheinander dieselbe Kochflüssigkeit mit einem Zusatz von schwefligsaurem Natron erhalten. Diese wiederholte Benutzung der Kocibflüssigkeit nebst den Zusätzen, wie angegeben, kann auch · beim zweistufigen Kochverfahren stattfinden,' ,wo der 'erste Teil des Verfahrens mit der das schwefligsäure Natron enthaltenden Kochflüssigfceit ausgeführt wird, . die man dann entfernt,, worauf der andere Teil mit Ätznatron) durchgeführt wird. Die Flüssigkeit vom ersten Teil .des Verfahrens kann dem nächsten Kocher zusammen mit einer weiteren geringen Menge schwefligsauren Natrons zugeführt werden und wird dann in ihm als Kochflussigkeit für die erste Stufe des Verfahrens benutzt, wohingegen die zweite Stufe in jedem Kocher mit der anderen Kochflussigkeit ausgeführt wird, die eine kleine Menge Ätznatron enthält.

Die bei dem neuen Verfahren erhaltenen Laugen haben charakteristische Zusammen-Setzung und besondere Eigenschaften; auch unterscheiden sie sich nach Farbe, Konsistenz, Reaktion auf Säuren usw. von den. Laugen des Soda-, des Sulfit- oder des Suifatverfahrens, sofern dieselben Holzarten behandelt werden. Sie sind ganz- oder fast ganz frei von den Zersetzungsprodukten des Zellstoffs, indem dieser, wenn überhaupt, daaini nur ganz wenig während des Verfahrens beeinflußt wird. Die Laugen sind gewöhnlich mahagonifarben; die Farbstärke ist verschieden. Was die Konsistenz betrifft, so sind sie dünner als die sogenannten iSchwarzlaugen vom Soda- und vom Sulfatverfahren. Wenn die Lauge z. B. von Pappelholz mit Säure behandelt wird, um eine Säurereaktion zu geben, verschwindet die Farbe, aber sie kommt wieder, wenn die Flüssigkeit wieder alkalisch gemacht wird. Die ungesäuerte Lauge kann filtriert werden und enthält dann weniger organische Stoffe als· die entsprechende schwarze Lauge vom Sodaverfahren. Ihre organischen Bestandteile sind je nach dem verarbeiteten Holz verschieden'. Bei verschiedenen Hölzern werden also Nebenprodukte von etwas verschiedenem Charakter erhalten, und beim Ansäuern werden Niederschläge von verschiedener Art erhalten. Es ist hiernach klar, 'daß aus den Laugen verschiedener Hölzer verschiedenartige Nebenprodukte erhalten werfen, und daß die Laugen in verschiedener Weise behandelt werden können, um diese Nebenprodukte zu 'erhalten. Besonders können die Laugen bei dem mit schwefligisaurem Natron arbeitenden Verfahren vorteilhaft behandelt werden, um das Natron wiederzugewinnen und es dann erneut zu verwenden.

Wenn dieselbe Flüssigkeit bei aufeinanderfolgenden Kochvorgängen wiederholt benutzt wind, .und zwar, wie erläutert, mit jedesmaligem Zusatz von etwas schwefligsaurem Natron vor jedem weiteren Kochen, so wird

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die Menge des in der Flüssigkeit gelösten Natrons sehr vergrößert, bis die Flüssigkeit ■praktisch gesättigt ist. Sie ist dann also bedeutend konzentrierter und dementsprechend wertvoller, was z. B. beim Zurückgewinnen der Nebenprodukte oder des schwefligsauren Natrons nützlich ist, weil dann weniger Wasser bzw. weniger Flüssigkeit vorhanden ist, die man verdampfen oder sonstwie behandeln to muß.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Beispiele noch weiter im einzelnen erläutert.

Pappelholz, das abgelagert und wenigstens teilweise ausgetrocknet und' von dem die Rinde entfernt worden ist, das auch möglichst frei von Sand, Schwamm, Schmutz u. dgl. ist, wird zerkleinert oder in Stücke von etwa 10 bis 25 mm Länge zerbrochen und abgesiebt, so daß Staub u. dgl. abgeschieden wird. Dann werden die so behandelten Holzteile in einen Vorratsbehälter gebracht, aus dem sie schließlich zum Kocher gelangen. Der Wassergehalt soll möglichst gleichmäßig sein, er mag 30 Prozent, gegebenenfalls auch etwas mehr betragen.

Der Kocher ist zweckmäßig ein ungefütterter stehender Eisenkessel, besser geschweißt als genietet. Er kann mit einem schlechten Wärmeleiter umkleidet sein. Es können Kocher von verschiedenen Größen benutzt werden, deren Höhe von 5 bis 15 ni und sogar mehr l>etragen kann, wogegen der Durchmesser etwa 1,3 bis 6 m, gegebenenfalls noch etwas mehr, beträgt. Oben ist eine verschiebbare Beschickungsöffnung vorgesehen. Die Auslaßöffnung· am Boden muß mit einem Verschluß versehen sein, der dem Innendruck widersteht. Über dem Unterboden des Kochers kann ein besonderer Innenboden liegen; es können Einlaß- und Auslaßventile usw. vorgesehen sein, auch ist es vorteilhaft, innen oder außen ein Standrohr vorzusehen, durch das die Kocbflüssigkeit zirkulieren kann. Das Auslaßrohr oder die Entleerungsöffmmg entläßt die gekochten Späne in eine Ausblasegrube, die in der Regel oberhalb der Bottiche liegen soll, in denen die Lauge vom Holzstoff getrennt und der Stoff gewaschen wird, so daß die Fasern am Ende des Kochvorgangs unter dem noch vorhandenen Druck im Kocher aus diesem hinausbefördert werden. Die Kochflüssigkeit kann aus einem zweckentsprechend¹ gelegenen Vorratsbehälter zugeführt werden.

Für einen Kocher von etwa 2,25 m Durchmesser und etwa 8 tn Höhe werden etwa 18 obm oder auch etwas mehr Kochflüssigkeit benötigt, wenn der Kocher z. B. mit Pappelholzspänen angefüllt ist, und die Flüssigkeit enthält etwa 35 bis 40 Prozent des lufttroekenen Holzgewichts an schwefligsaurem Natron. j Die Späne können in den Kocher eingebracht werden, während er noch von der vorigen Kochoperation heiß ist, oder sie werden gleichzeitig mit der Kochflüssigkeit in den Kocher geleitet. Wenn von beidem so viel eingeführt ist, daß die Flüssigkeit zirkulieren kann, wird von unten Dampf zugelassen, der nun sowohl auf die Späne wirkt als auch die Flüssigkeit durch: das Zirkulationsrohr aufwärts treibt, so daß sie auch durch die Späne zirkuliert. Dies kann aber auch schon während des Einführens der Späne in den Kocher geschehen. Wenn; der Kocher gefüllt und verschlossen ist, wird er so schnell als praktisch erreichbar mittels direkten Dampfes auf die gehörige Temperatur und den zugehörigen j Druck gebracht, und beides wird dann im wesentlichen konstant erhalten, z. B. auf etwa 9 Atm., bis der Kochprozeß beendet ist. Die Zeit, innerhalb deren der Kocher auf richtige ^: Temperatur und Druck gebracht werden kann, ; beträgt 1 bis 2 Stunden, das Kochen selbst j unter Druck kann etwa 4 bis 6 Stunden dauern, obwohl auch eine kürzere oder längere Dauer genügend bzw. nötig sein mag;. So kann auch die Menge des schwefligsauren Natrons größer oder kleiner als die oben angegebene sein; im letzteren Fall wird selbst bei großem Übersdiuß die Faser nicht geschädigt. Ebenso kann der Druck ein anderer sein, z.B. 8 bis 10 Atm., wobei die Temperatur dem jeweiligen Druck angepaßt sein muß.

Um den Umlauf der Kochflüssigkeit zu befördern, kann es zweckmäßig oder auch notwendig sein, den Kocher zeitweilig von. dem Innendruck zu entlasten. Dies kann dadurch herbeigeführt werden, daß ein Ventil in einem Rohr geöffnet wird', das vom Kopf des Digestors zu der Abblasegrube führt. Wenn eine hinreichende Druckentlastung eingetreten ist, wird das Ventil wieder geschlossen und die Flüssigkeit weiter in Zirkulation erhalten, zu welchem Zweck ein Teil des eingeleiteten Dampfes verwendet wird.

Wenn das Kochen beendet ist, wird das Dampfzuleitungsrohr geschlossen und der Druck im Kocher gemindert, z. B. etwa auf no 6 Atm. Dann wird das Rohr, das vom Boden des Kochers zur Abblasegrube führt, geöffnet, so d'aß die gekochten Späne und die Flüssigkeit unter dem verbliebenen Innendruck hinausgedrückt werden, wobei gleichzeitig die Späne in Zellstoff verwandelt werden. Dieser wird von der Flüssigkeit getrennt, in üblicher Weise gewaschen und weiterverarbeitet.

Die Lauge kann noch gesondert behandelt werden, um erneut als Kochfliüssigkeit benutzt zu werden.

Es ist gefunden worden, daß eine konzen-

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triertere Kochflüssigkeit verwendet werden kann, ohne daß der Stoff beeinträchtigt wird; man kann also eine kleinere Menge Kochflüssigkeit nehmen. Z. B. kann die Konzentration der Lösung· des schwefligsauren Natrons bis zu 200 g pro Liter getrieben werden, und für eine gegebene Menge Späne, z. B. Pappelholzspäne, kann man mit einer kleineren Flüssigkeitsmenge auskommen. Das Kochen kann

ίο mit -Erhitzen unter einem Druck von etwa 9 Atm. durchgeführt werden, sei es durch direktes Einführen von Dampf oder durch indirekte Heizung und mit Benutzung einer Zirkulatioospumpe. Die Flüssigkeit kann auch außerhalb des Kochers erhitzt und dann im Kreislauf durch ihn geleitet werden, vorzugsweise derart, daß die heiße Flüssigkeit oben eingeführt und über die Späne geleitet wird, so daß sie gewissermaßen· durch diese hindurchfiltriert. Auf diese Weise können die Späne gekocht werden, ohne daß sie völlig in Flüssigkeit eingetaucht sind, wobei die Kochflüssigkeit so beschaffen sein muß, daß sie bei hohen· Temperaturen und hohen Drükken mittels Pumpen bewegt werden kann. Auch bei dieser Arbeitsweise kann die Zusam-■mensetzung der Flüssigkeit während des Kochvorgangs geändert werden'.

Bei Hölzern der zweiten Klasse, z. B.

Tannenholz, kann man etwa in derselben Weise verfahren, nur ist es vorteilhaft, dem schwefligsauren Natron eine geringe Menge Ätznatron hinzuzufügen, und zwar während des letzten Teils des Kochens, um die Fasern sicher und schnell von harzigen und ähnlichen Bestandteilen zu befreien. Es muß aber darauf geachtet werden, daß nicht zuviel Ätznatron genommen wird; unnötig ist es, Knorren vom Holz vor dem Zerschneiden zu entfernen, da sie durch das Kochen gleichfalls verarbeitet werden.

Hölzer der dritten Klasse können ebenfalls in der beschriebenen Weise behandelt werden, nur muß die Menge Ätznatron größer sein, weil diese Hölzer mehr harzige und ähnliche Bestandteile enthalten, die mit schwefligsaurem Natron allein gar. nicht und mit nur wenig Ätznatron unzulänglich entfernt werden.

Wenn z. B. stark harzige lufttrockene Georgiakiefer zu behandeln ist, -wird das Holz von der Rinde befreit und zerkleinert und die Späne in einem Kocher z. B. etwa 4 Stunden oder auch länger bei einer Temperatur ge-

kocht, die einem Druck von etwa 9 Atm. entspricht, wobei die Kochflüssigkeit 35 bis 40 Prozent des Gewichts des lufttrockenen Holzes enthält. Dann wird der größere Teil der Kochflüssigkeit aus dem Kocher entfernt und ein angemessener Teil anderer Kochflüssigkeit eingelassen, die einige Prozent Ätznatron', z. B. 3 bis Io Prozent, enthält, wonach das Verhältnis des schwefligsauren Natrons nur noch etwa 20 bis 25 Prozent beträgt. Nun werden die Späne weiter unter

^; dem genannten Druck bei entsprechender Temperatur etwa weitere 4 Stunden gekocht, wobei 'das stark harzhaltige Holz gründlich durchgekocht und schließlich sicher und

■ schnell in Holzstoff umgewandelt wird. Die ! Lauge vom zweiten Kochen ist seifiger als im

■ vorhergegangenen Fall und dunkel mahagonifarben. Der Stoff ist etwas grau, läßt sich aber leicht bleichen und wird dann zu einem strahlend weißen Stoff mit ungewöhnlich langen Fasern, die unter dem Mikroskop erkennen lassen, daß ihre charakteristischen Eigenschaften in hohem Grade erhalten geblieben sindL Der gebleichte Stoff hat einen Glanz ähnlich dem frisch gebrochener Späne, woraus hervorgeht, daß die Fasern, wenn überhaupt, dann nur äußerst wenig beschädigt worden sind. Die Ausbeute an Stoff ist sehr hoch'.

Wie ersichtlich, erfordert das neue Verfallren nur wenige Änderungen bestehender Zellstoffanlagen. Das sogenannte Sulfitwerk kann sehr vereinfacht und die Leistungsfähigkeit der Kocher dadurch vergrößert werden, daß ihr Futter entfernt wird. Ferner kommt als günstig in Betracht, daß Einrichtungen zum Wiedergewinnen schwefliger Säure, wie sie in der Regel angewendet werden, nun entbehrlich sind. Die Kochflüssigkeiten können in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden. Unangenehme Gerüche wie beim Sulfitverfahren treten nicht auf. Der Stoff, besonders solcher von Fichtenholz, kann mittels eines Gemisches aus einem unterchlorigsauren Salz mit einem Übermangansauren Salz vortrefflich gebleicht werden.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Zellstoff, dadurch gekennzeichnet, daß Holz unter Druck und bei erhöhter Temperatur der Einwirkung einer nicht sauren Flüssigkeit ausgesetzt wird, die im wesent- n° liehen aus einer Lösung von normalem schwefligsauren Alkali mit oder ohne einen Zusatz von Ätzkali besteht, dessen Höhe sich nach der zu behandelnden Holzart richtet.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz zuerst nur mit dem normalen schwefligsauren Alkali und danach mit dem Ätzkali behandelt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'das normale

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schwefligsaure Alkali in einem Überschuß die dem -Druck gesättigten Dampfes von

von etwa 25 Prozent über das Gewicht des etwa 4,5 bis 5 Atm. entspricht,
lufttrockenen Holzes verwendet wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch 1, da-

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, da- durch gekennzeichnet, daß das Verfahren

durch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei einem Druck von etwa 8 bis 10,

5 Atm.

bei einer Temperatur durchgeführt wird, durchgeführt wird.

IiERUN. GKDRUCKT IN DER REfCHSIWUCKF-REI.