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Verfahren zur Herstellung von Zellstoff Die Erfindung betrifft die
Herstellung von Zellstoff aus zerkleinertem Holz in absatzweisem-Arbeitsgang mit
Hilfe bekannter Aufschlußflüssigkeiten und unter Verwendung eines Kochers mit Rührwerk,
durch das die Faserbündel während der Kochung zerfasert werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Holz bis zur Lockerung der Faserbündel
vorgekocht und dann erst die Zerfaserung durch das Rührwerk vorgenommen wird.
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Bei der Herstellung von Cellulose, beispielsweise Sulfitcellulose,
durch Kochen werden die die Cellulosefasern zusammenhaltenden Stoffe gelöst, ohne
daß indessen die Fasern vollständig voneinander getrennt sind, nachdem der Kochprozeß
beendet ist. Die Faserbündel behalten aus diesem Grunde fast dieselbe äußere Form,
wie sie die Holzstücke vor dem Kochen hatten, wenn die erwähnten Bündel nicht während
der Behandlung durch heftiges Rühren oder andere mechanische Einwirkungen getrennt
worden sind. Nach Beendigung des Kochens wird der Kocher unter Druck entleert, d.
h. der gekochte Stoff wird aus dem Kochgefäß durch Druck hinausgepreßt, wodurch
die Fasern in den Bündeln durch den expandierenden Dampf voneinander getrennt werden.
Unter dem Einfluß des Kochverfahrens und der Zersetzung der die Fasern zusammenhaltenden
Stoffe werden die ursprünglich harten Holzstücke zunächst erweicht und schließlich
in poröse Faserbündel umgewandelt. Beim Kochen von Cellulose ist es bekannt, daß
die Holzstücke erweichen und leicht zerlegbar werden, wenn der größere Teil ihres
Gehalts an Ligninstoffen gelöst worden. ist, was unter gewöhnlichen Bedingungen
io bis 12 Stunden nach dem Beginn. des Kochens der Fall ist. Zur Lösung des Restes
des Lignins, der erheblich weniger beträgt als die bereits gelöste Ligninmenge,
ist noch ein weiterer Zeitraum erforderlich, der keineswegs der dabei gelösten Menge
von Ligninstoffen proportional ist.
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Diese Verminderung der Lösungsgeschwindigkeit gegen Ende des Kochverfahrens
beruht großenteils auf dem Umstand, daß die Fasern der Bündel nicht zerlegt werden
und daher den Lösungsmitteln keine größere Einwirkungsmöglichkeit geben. Diese Wirkung
hängt nämlich noch von dem Widerstand ab, den die porösen Faserbündel dem Eindringen
der Lösungen oder ihrem Austritt bieten.
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Aus diesem Grunde ist es erwünscht, daß diese Bündel möglichst früh
während des
Kochverfahrens in einzelne Fasern zerlegt werden, -n
daß_die Einwirkung der lösenden Flüssigkeit auf die- Fasern erleichtert wird.
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In umlaufenden Kochern, in denen der gesamte Inhalt des Kochers in
Bewegung ist, tritt eine zerlegende Wirkung ein, sobald die Holzstücke einen genügenden
Weichheitsgrad erreicht haben, um :eine solche Wirkung zu ermöglichen. Es ist beobachtet
worden, daß in einem solchen umlaufenden Kochgefäß diese Wirkung gleichförmiger
wird und der Kochvorgang schneller durchgeführt werden kann ,als in einem feststehenden
Gefäß, vorausgesetzt, daß die übrigen Arbeitsbedingungen die gleichen sind.
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Die Erfindung bezweckt die Erleichterung der Reaktion und die Herabsetzung
der Kochdauer der Holzstücke bei der Herstellung von CelluIose aus Holz, indem man
eine Zerlegung der Faserbündel durch ein Rührwerk zu einem solchen Zeitpunkt während
des Kochvorganges bewirkt, daß die Bündel eine zur Zerlegung genügende Weichheit
.erhalten haben. Das Durchrühren wird mit Hilfe von Rührern bewirkt, die in den
Kochern angeordnet und so eingerichtet sind, daß sie m einem gewünschten Zeitpunkt
in Bewegung gesetzt werden können, wenn die Kochflüssigkeit die Holzstücke genügend
erweicht hat.
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Es ist bereits bekannt, bei Herstellung von Holzschliff, .z. B. Sägespäne
oder sonstige Holzabfälle, mit Wasser, dem zur Entfernung von Verunreinigungen aus
dem Holz geringe Mengen alkalischer Stoffe zugefügt sen können, in einem geschlossenen
Behälter mittels eingeblasenen Dampfes zu .kochen, wodurch das Fasergut geschmeidig
und zäh wird, :ohne aber daß dadurch die die Fasern zusammenhaltenden inkrustierenden
Stoffe gelöst werden. Der erhaltene Stoff wird.danach unter Benutzung von rotierenden
Walzen oder Kugeln zerfasert, wodurch aber kein von den inkrustierenden Stoffen
freier 'Zellstofferhalten wird, sondern, .diese inkrustierenden Stoffe bleiben in
dem Endprodukt zurück.
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Gemäß einem anderen bekannten Verfahren wird zerteiltes Holz in derselben
Weise wie bei Herstellung von Sulfit- oder Sulfatcellulose gekocht, jedoch nicht
vollständig., sondern nur so weit, daß nur .ein kleinerer Teil des Lignins ausgelöst
wird. Der Stoff wird dann in .eine Stabmühle übergeführt, in welcher er zerfasett
wird. Die Stäbe der Mühle zerquetschen die Faserbündel, ohne aber die zurückgebliebenen
inkrustierenden Stoffe zu entfernen. Der Stoff enthält daher nicht nur Fasern, sondern
auch Inkrusten.
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Es ist auch ein Verfahren bekannt, gemäß welchem der Ausgangsstoff
zur Herstellung von Cellulose am einen Ende eines mit Kochflüssigkeit gefüllten
Kochers eingeführt und durch den Kocher fortlaufend mit Hilfe einer Rühr- und Transportvorrichtung
nach dessen. anderem Ende bewegt wird, um an diesem Ende des Kochers entfernt zu
werden. Hier handelt es sich also um eine ununterbrochene Kochung, bei welcher der
Ausgangsstoff einer stufenweisen Aufschließung unter ständiger Umrührung ausgesetzt
wird.
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Ferner ist eine Behandlung von Stroh und anderen Faserstoffen. durch
Kochen mit einer alkalischen Kochflüssigkeit in einem liegenden Kocher vorgeschlagen.
Dieser Kocher besitzt eine zentrale Welle mit Armen, welche während des ganzen Kochvorganges
umlaufen und der Stoff dauernd vom unteren Teil des Kochers aus der Kochflüssigkeit
aufheben und ihn in die letztere wieder hinabfallen lassen. Endlich ist ein Verfahren
zur Gewinnung eines Faserstoffes aus Koniferennadeln vorgeschlagen worden, gemäß
welchem der Ausgangsstoff bis zur Quellung der Nadeln in alkalischen Laugen gekocht
und gleichzeitig zerfasert wird, um -anschließend einer weiteren mechanischen Behandlung
(z. B. in Kollergängen) ausgesetzt zu werden, wodurch die anhaftenden Blatteile
von dem Faserstoff getrennt werden. Hierbei wird jedoch das Rührwerk gleich zu Beginn
der Kochung in Betrieb gesetzt. Keines dieser Verfahren stimmt somit mit dem vorliegenden
überein, gemäß welchem zerteiltes Holz in absatzweisem Arbeitsgang zuerst in einer
Kochflüssigkeit bis zur Lockerung der Faserbündel gekocht und erst dann durch die
Einwirkung eines Rührwerkes zerfasert wird.
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Die Erfindung ist für die heutigen Formen des nicht fortlaufenden
- also :diskontinuierlichen - Kochens in den jetzt allgemein üblichen Kochvorrichtungen
bestimmt. Wie das Kochen heute gewöhnlich ausgeführt wird, werden die Holzstücke
bei der Einfüllung in die Kocher und vor dem Einlassen der Kochflüssigkeit sowie
beim Beginn des Kochvorganges so dicht zusammengepackt, daß eine Rührung derselben
mit mechanischen Mitteln nicht stattfinden kann. Falls also eine solche Rührung
denkbar wäre, so müßten diese Mittel so kräftig und mit einer so kräftigen Kraftquelle
verbunden sein, daß die Wirkung dieser Mittel nicht eine umrührende, sondern eine
zermahlende wird. In der Praxis kann beim Kochen .eine mechanische Rührung des Kocherinhaltes
nicht früher in Frage kommen, als bis die Holzstücke in dem Kocher einer solchen
chemischen Einwirkung unterworfen worden sind, daß die Bindemittel zwischen den
Zellstoffasern erweicht worden sind. Aber auch hierbei soll gemäß der Erfindung
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gewisse Vorsicht beobachtet und die Rührung nicht eher in Gang gesetzt werden, bis
die Faserbündel eine gewisse optimale Weichheit erlangt haben.
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Der Einwand wäre hinfällig, daß dies bei Vorhandensein eines Rührwerkes
in einem nicht rotierenden Kocher für den Sachverständigen selbstverständlich sei;
denn für die Sachverständigen konnte eben bisher in diesen dicht vollzupackenden
Kochern die Anordnung eines Rührwerkes überhaupt keinen Sinn gewinnen, bevor die
Erfindung einen Weg gewiesen hat, gegen alle Erwartung doch ein derartiges Rührwerk
in nutzbringender Weise anzuwenden.
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Es gibt ferner ein Verfahren, um die obenerwähnte Wirkung rotierender
Kocher dadurch zu erhöhen, daß an dem Boden des Kochers Walzen angeordnet sind,
die dem Boden folgen und dort eine zermahlende Wirkung ausüben.
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Dieses Verfahren zur Verarbeitung von Holzstücken leidet aber an wesentlichen
technischen und wirtschaftlichen Mängeln; denn es erfolgt ein Zermahlen gleichzeitig
mit dem Ingangsetzen des Kochens, und bevor die chemische Einwirkung so weit fortgeschritten
ist, daß infolge der Auflösung der Inkrusten die Zellstoffasern durch eine verhältnismäßig
schwache Behandlung getrennt werden können, ohne daß die Fasern dabei geschädigt
werden.
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Es ist weiterhin durch Versuche nachgewiesen, daß das Rühren nicht
vorgenommen werden darf, bevor eine gewisse Auflösung der Holzstücke stattgefunden
hat. Geschieht die genannte Behandlung vor diesem Zeitpunkt, so trennt sich -ein
-Teil der . Fasern früher ab und wird übergekocht und sehwach, während der andere
Teil zu wenig gekocht wird; mit anderen Worten, der Stoff wird nicht gleichförmig.
Ein zu früh erfolgtes Rühren trägt auch zur Bildung von mechanisch angegriffenen
Fasern und schleimigem Zellstoff bei.
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Aus diesem Grunde ist das Rühren der Holzstücke schon beim Anfang
des Kochvorganges schädlich und darf deshalb von der Umdrehung des Kochers und dem
gleichzeitigen Ingangsetzen des Kochvorganges wie bei den bekannten Fällen nicht
abhängig sein. Im Gegensatz dazu soll das Rühren gemäß der Erfindung einen vollständig
unabhängigen Vorgang bilden, das erst dann beginnen soll, wenn die chemische Einwirkung
der Kochflüssigkeit auf das 'Holz so weit fortgeschritten ist, daß die Fasern der
Faserbündel sich leicht voneinander trennen lassen.