DE4031597A1

DE4031597A1 - Verfahren zur chlorarmen bleiche und delignifizierung von zellstoff

Info

Publication number: DE4031597A1
Application number: DE4031597A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Sturm; Ludwig Eibl
Original assignee: SKW Trostberg AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1992-04-09
Also published as: FI914694A0; NO913848L; EP0479319A1; CA2052758A1; FI914694A; DE59105105D1; ATE120815T1; ES2070388T3; NO913848D0; EP0479319B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur chlorarmen Bleiche und Delignifizierung von vorgebleichtem Zellstoff in mehreren Stufen.

Zur Herstellung weißestabiler und/oder hochfester Papiererzeugnisse wird weitgehend ligninfreier Zellstoff benötigt. Zu diesem Zweck wird der Zellstoff, der aus pflanzlichen Rohstoffen wie Holz, Schilf, Stroh, Bagasse o. ä. durch einen chemischen Aufschluß (Sulfat-, Sulfit- oder Organosolvaufschluß) gewonnen wird, einer delignifizierenden Bleiche unterworfen. Bei diesen üblicherweise mehrstufigen Bleichverfahren wurden früher im wesentlichen elementares Chlor (C) und Hypochlorit (H) als Behandlungsmittel verwendet, wobei bspw. für Sulfitzellstoff folgende Bleichsequenz gängig war:
(C)-(E)-(H)-(H)
(C) = Chlorbleiche, (E) = Extraktion der Chlorlignine mit wäßriger Natronlauge, (H) = Hypochloritbehandlung.

Zur Verringerung des umweltbelastenden Einsatzes von elementarem Chlor wurde die Extraktionsstufe zunehmend mit Peroxid durchgeführt, wobei eine deutliche Reduzierung des Einsatzes von Elementarchlor erreicht werden konnte.

Weitere Verringerungen des Gebrauches von Elementarchlor gelangen durch den Einsatz von Chlordioxid und/oder die Vorschaltung einer Sauerstoffstufe (EO) bzw. einer mit Sauerstoff und Wasserstoffperoxid unterstützten Extraktionsstufe (EOP), wobei folgende Vorbleichsequenzen im Laufe der Zeit entwickelt wurden:

C-EP
EO(P)-C-EP
C/D-EP
EO(P)-D-EP
EOP-H-EP

EOP = Extraktion mit Unterstützung von Sauerstoff/Wasserstoffperoxid
EP = Extraktion mit Wasserstoffperoxid
C = Behandlung mit Chlor
C/D = Behandlung mit Chlor/Chlordioxid
D = Behandlung mit Chlordioxid
EO = Extraktion mit Unterstützung von Sauerstoff
H = Behandlung von Hypochlorit

Zellstoffe, die nach den oben genannten Bleichsequenzen behandelt wurden, weisen in der Regel einen für hohe Ansprüche zu geringen Weißgehalt auf. Da eine Endbleiche mit chlorhaltigen Bleichmitteln wie Hypochlorit und Chlordioxid mit Belastungen für Abwasser und Abluft sowie evtl. Organochlor-Rückständen im Zellstoff verbunden ist, wird zunehmend eine absolut chlorfreie Lösung angestrebt. Der Ersatz einer Fertigbleiche mit Hypochlorit oder Chlordioxid durch eine weitere Bleichstufe mit Wasserstoffperoxid führt in vielen Fällen nicht zum gewünschten Weißgehaltsniveau.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur chlorfreien Endbleiche von mit Elementarchlor und/oder chlorhaltigen Chemikalien vorbehandelten Zellstoffen zu entwickeln, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern mit geringem Aufwand und möglichst ohne Zuhilfenahme von chlorhaltigen Behandlungsmitteln die Herstellung von Zellstoffen mit hohen Weißgraden ermöglicht.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man vorgebleichten Zellstoff in einer extraktiven Bleichstufe mit einer wäßrigen Cyanamidlösung und einer alkalischen Wasserstoffperoxid-Lösung getrennt versetzt.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß man auf diese Weise den Einsatz von chlorhaltigen Chemikalien deutlich reduzieren kann, ohne Abstriche bei der Erzielung hoher Weißgrade hinnehmen zu müssen.

Die Aktivierung von Peroxid mittels Cyanamidderivaten ist zwar bspw. aus der DE-OS 35 44 398 bekannt, jedoch wird gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erreichung höherer Endweißgrade den chlorhaltigen Vorbleichen anstatt einer Extraktionsstufe mit Natronlauge eine mit Wasserstoffperoxid verstärkte Extraktionsstufe zur Entfernung der die Aktivierung störenden Bestandteile nachgeschaltet.

Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt eine extraktive Bleichstufe mit zwei Behandlungsmitteln, die in beliebiger Reihenfolge getrennt zugegeben werden.

Für diese extraktive Bleichstufe wird vorgebleichter Zellstoff, der üblicherweise Weißgrade von ca. 70 bis 80, Kappawerte von 1,5 bis 3,0 sowie Stoffdichten von 5 bis 30 Gew.-% (vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-%) aufweist, mit dem ersten Behandlungsmittel, nämlich einer wäßrigen Cyanamidlösung behandelt. Die Menge des zu verwendenden Cyanamids richtet sich nach dem Gewicht des Zellstoffs und beträgt 0,01 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zellstoffs.

Die Konzentration des verwendeten Cyanamids in der wäßrigen Lösung kann in weiten Grenzen variiert werden und beträgt 0,1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%.

Als zweites Behandlungsmittel wird eine alkalische Wasserstoffperoxid-Lösung dem Zellstoff zugesetzt. Solche Behandlungsmittel sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und enthalten üblicherweise als Alkalisierungsmittel Natriumhydroxid, Soda bzw. Magnesiumoxid. Die Menge an Alkaliverbindung (wie z. B. NaOH) richtet sich nach dem eingesetzten Zellstoff und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 2,5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zellstoffs.

Ebenfalls in Abhängigkeit vom Trockengewicht des Zellstoffs wird die Menge an Wasserstoffperoxid eingesetzt, die üblicherweise bei 0,1 bis 3,0 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 1,5 Gew.-%, liegt.

Der Wasserstoffperoxid-Zusatz verstärkt die alkalische Lösung in ihrer Wirkung, die bei der Bleiche störenden Bestandteile zu extrahieren.

Es ist erfindungswesentlich, daß beide erfindungsgemäßen Behandlungsmittel nicht gleichzeitig, sondern getrennt dem Zellstoff zugegeben werden, wobei es - wie bereits dargelegt - nicht entscheidend auf die Reihenfolge der Zugabe ankommt. Es hat sich jedoch in den meisten Fällen als besonders vorteilhaft herausgestellt, zuerst die wäßrige Cyanamidlösung und daran anschließend die alkalische Wasserstoffperoxid-Lösung in den Zellstoff einzuarbeiten.

Die Reaktionstemperaturen für die extraktive Bleichstufe können ebenfalls in weiten Grenzen variiert werden. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird die Bleiche bei 20 bis 90°C, vorzugsweise 40 bis 80°C, durchgeführt.

In der Regel resultieren hierbei Bleichzeiten von 15 bis 420 Minuten, vorzugsweise 60 bis 240 Minuten. Nach der üblichen Aufarbeitung des Zellstoffs wie Verdünnen mit Brauchwasser, pH-Werteinstellung auf neutralen Bereich und Nachwaschen erhält man einen Zellstoff mit einem Weißgrad von ca. 85 bis 88.

Aufgrund dieser hohen Weißgrade und niedrigen Ligningehalte der erzeugten Zellstoffe eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut für den technischen Bereich, da es gleichzeitig mit sehr wenig chlorhaltigen Behandlungsmitteln auskommt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Beispiele

Alle Bleichstufen wurden in Polyethylenbeuteln durchgeführt.

Bestimmungen:

- Weißgrad:
Vom gewaschenen Zellstoff wurden am Blattbildner (nach Rapid Köthen) normgerechte Weißeblätter gebildet und mit einem Meßgerät der Marke Elrepho 2000 (Datacolor) der Weißegehalt in % nach der Iso-Norm 2470 ermittelt.

- Kappazahl:
Die Bestimmung dieser Kenngröße, welche ein Maß für den Ligningehalt im Zellstoff ist, erfolgte nach Iso-Norm 302.

Beispiel 1 (Vergleich)

In 67,11 g Fichten-Magnesiumbisulfit-Zellstoff (20 g otro) nach einer C-EP-Vorbehandlung mit 77,0% Weiße und Kappa 2,3 wurden 132,89 g einer wäßrigen Lösung, die 3,0 g NaOH (10%ig) und 0,67 g Wasserstoffperoxid (30%ig) enthielt, intensiv eingeknetet. Zum Ausreagieren wurde die 10%ige Zellstoffaufschlämmung in ein etwa 50°C warmes Wasserbad gegeben. Nach 240 Minuten Bleichdauer wurde die Suspension mit Brauchwasser verdünnt, auf pH 6,0 eingestellt, abgesaugt und nachgewaschen. Es wurde ein Weißgrad von 81,9 und ein Kappawert von 1,6 erhalten.

Beispiel 2

In 67,11 g Fichten-Magnesiumbisulfit-Zellstoff (20 g otro) nach einer C-EP-Vorbehandlung mit 77,0% Weiße und Kappa 2,3 wurden 51,89 g einer wäßrigen Lösung, die 0,34 g Cyanamid (10%ig) enthielt, eingearbeitet. Nach 2 bis 5 Minuten wurden weitere 80,99 g einer wäßrigen Lösung, die 3,0 g NaOH (10%ig) und 0,67 g Wasserstoffperoxid (30%ig) enthielt, zugegeben und ebenfalls intensiv eingemischt. Bleichbedingungen und Aufarbeitung entsprachen Beispiel 1. Es wurde ein Weißgrad von 85,7 und ein Kappawert von 1,3 erhalten.

Claims

1. Verfahren zur chlorarmen Bleiche und Delignifizierung von Zellstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man vorgebleichten Zellstoff in einer extraktiven Bleichstufe mit einer wäßrigen Cyanamidlösung und einer alkalischen Wasserstoffperoxid-Lösung getrennt versetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Cyanamids 0,01 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zellstoffs, beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Cyanamids in der wäßrigen Lösung auf 0,1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, einstellt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalisierungsmittel für die Wasserstoffperoxid-Lösung Natriumhydroxid einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumhydroxid in einer Menge von 0,1 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zellstoffs, verwendet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Wasserstoffperoxid 0,1 bis 3,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zellstoffs, beträgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst die wäßrige Cyanamidlösung und anschließend die alkalische Wasserstoffperoxid-Lösung dem Zellstoff zusetzt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die extraktive Bleichstufe bei 20 bis 90°C, vorzugsweise bei 40 bis 80°C, vornimmt.