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Verfahren zur Gewinnung eines als Holzstoffersatz geeigneten, hellgefärbten
Papierstoffes. Die Gewinnung von Halbzellstoffen für Zwecke der Papierfabrikation
ist sowohl aus Holz .als :auch aus anderen Pflanzenarten schon wiederholt,auf alkalischem
wie auch auf dem Wege saurer Aufschließung versucht worden. Die Anwendung geringer
Chemikalienmengen, Abkürzung der Kochzeit und,die sich ergebenden höheren Ausbeuten
ließen aus wirts8haftlichen Gründen eine Lösung dieser Aufgabe erstrebenswert erscheinen.
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Hierbei stützte man sich vor allem auf die zur Zellstoffgewinnung
benutzten .bekannten Verfahren, die in der Weise abgeändert wurden, daß entweder
Gemische bereits gebrauchter und frischer Laugen oder -schwächere Frischlaugen unter
Verkürzung der Kochzeit oder Herabsetzung der Temperaturen angewendet wurden.
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So erzeugt man nach dem alkalischen Verfahren unter Anwendung von
Schwarz- und Frischlaugen die sogenannten Kraftzellstoffe, die einen mehr oder weniger
-braungefärbten und aufgeschlossenen Halbzellstoff darstellen.
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Alle nach dem alkalischen Verfahren gewonnenen Halb- und auch Ganzzellstoffe
zeigen eine mehr oder weniger braune Färbung nicht nur beim Holz, sonidern auch
bei anderen Pflanzenarten.
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So ergeben z. B. die in neuerer Zeit stärker zur Papserstofferzeugung
herangezogenen Pflanzengattungen der Hydroflora; Schilf, Rohrkolben und Binsen sowohl
bei alkalischen Teil- als auch Ganzaufschlüssen immer :eine stark braune Färbung,
die idie Halbzellstoffe lediglich für braune Pappen und Packpapier brauchbar, idde
Ganzzellstoffe stets schwer bleichb.ar erscheinen lassen, sofern im letzteren Falle
die Alkalimengen nicht so .gesteigert werden, idaß durch die :dadurch entstehende
geringere Ausbeute und,den großen Chemikalienaufwand die Wirtschaftlichkeit in Frage
gestellt wird.
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Die .sauren Sulfitverfahren, mit schwachen Laugen .ergeben zwar hellere
graue Halbzellstoffe. Diese haben jedoch die Eügenschaft, sich unter dem Einfluß
,der atmospärischen Luft immer dunkler zu färben, zu röten und sind :dann ebenfalls
nur für dunkle Papiersorten brauchbar. .Stark kieselsäurehaltige Pflanzen, wie Stroh,
Schilfrohr und andere lassen seich aber nach,dem Sulfitverfahren nur unvollkommen
aufschließen.
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Auch idie Anwendung der Alkalisulfite in neutralen oder mehr oder
weniger alkalischen Laugen auch in Verbindung mit Alkalisulfiden und Thiosulfaten
zur Gewinnung von Halbzell;stoffan hat sich als nicht günstig erwiesen, ,da aus
wirtschaftlichen Gründen für diese Salze nur geringe Mengen anwendbar sind.
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Eis ist aber durch eingehende Versuche festgestellt, .daß man bei
Anwendung solcher Mengen dieser Salze in den Kochlaugen, wie sie zur Erzeugung von
Ganzzell:stoffen nötig sind, sehr gute und helle Zellstoffe erhält, daß aber bei
-solch geringen Mengen, wie sie der Wirtschaftlichkeit halber zur Halbzellstofferzeugnug
nötig sind, sich iSchwverigkeiten ergeben.
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Entweder wird die schweflige Säure des Alkalisulfits beim Kochprozeß
völlig aufgebraucht, wenn eine Aufschließung des Rohmaterials in solchem Maße erfolgen
soll, daß
das erhaltene Kochgut sich auf mechanischem Wege, Kollern,
Holländern oder im Zerfaserer aufarbeiten läßt und auch eine brauchbare Faser ergibt.
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In diesem Falle erweist sich der erhaltene Halbzellstoff stark braun
gefärbt, läßt sich auch mit. Säuren oder z. B. Natriu mbisitilfitlösnmgen: nur wenig
aufhellen und ist mit Chlor in wirtschaftlichen Mengen unbleichbar.
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Oder aber die schweflige Säure der Alkalisulfite wird nur .bis zu
einem gewissen Rest heruntergekocht, :das Kochgut ist jedoch ungenügend aufgeschlossen,
setzt einer mechanischen Aufanbeiüung großen Widerstand entgegen und ergibt einen
rauhen, splitterigen, Sägespänen ähnlichen Stoff, der allerdings eine hellere Färbung
zeigt und sich durch Säuren und saure Salze aufhellen läßt.
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Man hat also .entweder eine Bräunung .des Stoffes oder einen ungenügenden
Aufschluß -in Kauf zu nehmen, wenn nicht die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in
Frage gestellt werden soll.
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,Bei derartigen schwachen Aufschlüssen konnte die Beobachtung gemacht
werden, daß der Verbrauch der schwefligen ,Säure der Alkalisulfite ein außerordentlich
rascher und beendet ist, ehe eine genügende Aufschließung erzielt ist. Sobald aber
keine schweflige Säure mehr vorhanden ist, tritt die Bräunung des Kochgutes ein.
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Ein völlig verändertes und durchaus zufriedenstellerrdes Erzeugnis
wird aber erhalten, wenn man Kochlaugen anwendet, ,die Alkalisulfite und die sauren
Salze schwacher Säuren enthalten. Die Auswahl dieser schwach sauren Salze erfolgt
so, daß weder schweflige Säure während der Kochung frei wird, noch die eisernen
Kocherwandu gen angegriffen werden. Hierzu sind am :besten die Alkali- und Erdalkal,ibikarbonate
geeignet.
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Der Kochprozeß läßt sich bei dieser Laugenzusammensetzung bei der
Mehrzahl der aufzuschließenden Pflanzen auch mit niedrigeren Temperaturen .durchführen.
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Benutzt man beispielsweise eine Kochlauge, die aus schwachen Lösungen
von Natriumsulfit und Natriumbikarbonat ;besteht, und kocht :mit dieser im eisernen
Kocher unter Druck bei Temperaturen bis zu 16o° C, so erhält man gut aufgeschlossene
Halbzellstoffe von sehr heller Färbung, :die sich :mechanisch leicht und splitterfrei
aufschließen, durch geringe Mineralsäuremengen, Natriumbisulfit oder Natriumhydrosuafit
so aufhellen lassen, daß sie eine hellgelbe Färbung zeigen und für viele Zwecke
als Holzschliffersatz benutzt w# erden können.
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Die gute Faserbeschaffenheit der so erhaltenen Halbzellstoffe, :die
hohen Ausbeuten und der geringe Chemikalienaufwand bieten hervorstechende technische
und wirtschaftlich( Vorteile.
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Während der Kochung herrscht im Koche ein etwas höherer Druck, als
der jeweiliger Temperatur entspricht, was durch die fre: werdende Kohlensäure der
Bikarbonate zu erklären ist. Dieser Überdruck wird gegen Ende der Kochung abgeblasen.
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Für .dieses Kochverfahren sind sowohl die Alkalisulfite in Verbindung
mit den Alkali-und Erdalkalibikarbonataem als mich die Stilfite der Erdalkalien
mit .den vorgenannten Bikarbonaten verwendbar.
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Schweflige Säure wird während des Kochprozesses nicht frei, vielmehr
zeigt die Kochlauge am Schluß der Kochung noch schwach alkalische Reaktion. Laie
schweflige Säure der Alkalisulfite wird bis auf wenige Hundertstel Prozent heruntergekocht.
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Ein Ausführungsbeispiel möge das Verfahren veranschaulichen.
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roo kg gehäckseltes Schilfrohr werden in einen eisernen, am besten
Sturzkocher eingefüllt und zugesetzt 5oo 1 Lauge, enthaltend 6,5 kg kristallisiertes
Magnesiumsulfit, 2 kg Natritimbikarbonat.
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Der Kocher wird hierauf geschlossen und unter ständigem Drehen etwa
:1, 5 Stunden bei Temperaturen bis .zu 16o° C gekocht. Die genannte Höchsttemperatur
soll mindestens r Stunde gehalten werden. Die Kochung ist beendet, wenn der Gehalt
an schwefliger Säure, durch Jodtitration festgestellt, noch o,or Prozent beträgt.
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Dann wird der Kocher rasch abgeblasen, das Kochgut mit Wasser im Kocher
gewiaschen, geleert und gekollert.
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Bei richtiger Führung der Kochung zeigt der Stoff eine hellgelbe Färbung,
.die durch schwaches Ansäuern mit Mineralsäuren, sauren Salzen oder Bleichen mit
Natriumlzisulfit oder Natriumhydrosulfit noch wesentlich aufgehellt werden kann.
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Der so erhaltene Halbzellstoff zeigt .mit den bekannten Holzstoffreagenzien
die bekannten Reaktionen und ist von vorzüglicher Beschaffenheit. Er läßt sich durch
Behandlung mit Chlorgas oder den Salzen der unterchlorigen Säure leicht in Ganzzell@stoff
überführen.
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Ganzz@ellstoffe lassen sich mit dem gleichen Verfahren auch durch
Erhöhung der Zusätze an Stilfiten und Bikarbonaten und Erhöhung der Kochzeiten im
vorzüglicher Beschaffenheit herstellen. Je nach der Höhe des Bikarbonatzusatzes
hat man es in der Hand, hellere oder dunklere Stoffe zu erzeugen.