DE667615C - Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus harzreichem Holz, insbesondere Kiefernholz - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus harzreichem Holz, insbesondere Kiefernholz Seit Jahrzehnten bemüht sich die Technik, einen Weg zu finden, der es ermöglicht, harzreiche Hölzer, besonders Kiefer, auf dem Wege der Bisulfitkochung aufzuschließen. In jüngster Zeit hat dieses Problem für Mitteleuropa und die nordischen Länder in Zusaminenhang mit der Rohstoffversorgung erhöhte Bedeutung gewonnen. Für Deutschland ist es eine geradezu brennende Frage, da im deutschen Waldbestand die Kiefer überwiegt.
• Der alkalische Aufschluß nach dem Soda-oder Sulfatverfahren ist lange bekannt, aber keine Lösung des Problems, da diese Stoffe schwer bleichen und auch sonst die geforderten Eigenschaften eines Sulfitzellstoffes nicht besitzen. Dazu kommen verschiedene betriebstechnische und andere Schwierigkeiten, die den Ausbau der Soda- und Sulfatzellstoffindustrie verhindern oder wenigstens erschweren, so daß eine restlose Lösung der Nutzbarmachung solcher schwer aufschließbarer Hölzer nur in Verbindung mit dem Bisulfitverfahren gefunden werden kann.
• In der neueren Patent- und Fachliteratur finden sich zahlreiche Vorschläge, durch Abänderung des Sulfitverfahrens nach Laugenzusammensetzung, Konzentration, Art der Kochung, Kochdauer, Temperatur usw. den Aufschluß solcher Hölzer zu ermöglichen. Ferner sind schon zahlreiche Versuche gemacht worden, harzreiche Hölzer, insbesondere Kiefernholz, für die Herstellung von Sulfitzellstoff dadurch nutzbar zu machen, daß das Holz vor dem Aufschluß mit organischen Lösungsmitteln oder mit Alkalilösungen behandelt wird, wodurch das Harz und andere den Aufschluß erschwerende Stoffe entfernt werden sollen.
• Die Anwendung der organischen Lösungsmittel ist zu teuer. Starke alkalische Lösungen greifen die Holzfaser an und lösen zu viel heraus.
• Auch bei Anwendung der aus der Patentliteratur bekannten Netzmittel zur Erleichterung des Eindringens der Extraktionsflüssigkeit und trotz Anwendung sauerstoffverzehrender Mittel gelingt es nicht, altes, dichtes, kern- und harzreiches Kiefernholz mit befriedigender Ausbeute zu bleichbarem Sulfitzellstoff aufzuschließen, was auch daraus hervorgeht, daß die zahlreichen patentierten Verfahren zum Sulfitaufschluß von Kiefernholz sich bisher in der Praxis nicht eingeführt haben, obgleich in der Wirtschaft ein großes Bedürfnis in dieser Richtung besteht.
• Das war der Anlaß dazu, in systematischen umfangreichen Versuchen die Bedingungen zu erforschen, die erfüllt werden müssen, um den Sulfitaufschluß solcher Hölzer erfolgreich zu gestalten. Es hat sich dabei gezeigt, daß auch solche Hölzer unter gewissen Umständen dem Sulfitaufschluß zugänglich sind. Das gilt z. B. für junge Kiefern mit geringer Kernbildung, wie sie z. B. in mitteldeutschen Forsten auftritt. Das dürfte auch der Grund für manch Verfahren sein, die Kiefer ohne Vorbehand lung mit Abänderungen des Sülfitverfahrens aufschließen zu wollen. Bei älteren harz- und kernreichen Sorten, wie die nordischen Strandkiefern, scheitert jeder Versuch mit einem gewöhnlichen Sulfitäufschluß. Solche Hölzer müssen vorher für den Aufschluß zugänglich gemacht werden. Die notwendige und zureichende Voraussetzung für das Gelingen des Sulfitaufschlusses ist eine vorhergehende, und zwar eine möglichst erschöpfende Extraktion jener Stoffe, die das Eindringen des Aufschlußmittels in das Innere des Holzes verhindern und dadurch das Fortschreiten des Kochaufschlusses bis ins Innerste der Hackspäne hintanhalten.
• Bei Verwendung von- nicht vorextrahiertem Holz läßt sich nur der Splint leidlich aufschließen, während der Kern völlig roh bleibt. Da nun bei älteren Hölzern der Kern den Hauptanteil bildet, so ist das ein Ergebnis, das weder technisch noch wirtschaftlich brauchbar ist.
• Die Bedeutung der Vorexträktion ist in der Patentliteratur zwar angedeutet und vorausgeahnt. So ist es bekannt, zur Herstellung von Zellstoff aus harzreichem Holz, insbesondere Kiefernholz, das zu Hackspänen zerkleinerte Holz mit einer Lösung milder Alkalien, wie Soda, in einer Konzentration von 0,5 bis 2°1o und unter Zusatz von Reduktionsmitteln, wie Sülfit oder Hydrosulfit, zu extrahieren und anschließend mittels Bisulfit zu kochen. Nach diesem bekannten Verfahren wird jedoch ebenfalls kein befriedigender Erfolg erzielt, da offenbar noch mit zu hoher Alkalikonzentratiön gearbeitet und die entscheidenden Bedingungen für den Erfolg nicht oder wenigstens nicht in ihrer Gesamtheit erkannt wurden.
• Es wurde nun gefunden, daß man harzreiches Holz, insbesondere Kiefernholz, in einwandfreier Weise zu Zellstoff aufschließen kann, wenn man sich des Verfahrens der Erfindung bedient. Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus harzreichem Holz, insbesondere Kiefernholz, gemäß dem das zu Hackspänen zerkleinerte Holz mit einer Lösung milder Alkalien unter Zusatz von Reduktionsmitteln extrahiert und anschließend mittels Bisulfit gekocht wird, und zwar besteht die Erfindung darin, daß die Extraktionsflüssigkeit in einer Konzentration unter 0,5 °/a verwendet und die Extraktion so geleitet wird, daß keine sauren Resinate entstehen. Erfindungsgemäß wird ferner zur Bereitung der Extraktionsflüssigkeit von Härtebildnern und Metallsalzen freies Wasser verwendet.
• R Nach dem Verfahren der Erfindung sind @y,@lso folgende Bedingungen zu beachten: ' ' z. Die Konzentration der Extraktionsflüssigkeit, bestehend aus milden Alkalien, muß unter 0,5 °jö liegen, damit eine Quellung der Holzfaser möglichst verhindert wird. Die Quellung schließt die Holzsporen und behindert das Eindringen der Extraktionslauge ins Innere des Holzes und damit eine genügende Extraktion. Es dürfen daher auch keine ätzenden oder kaustischen Alkalien, wie NaOH, selbst nicht in Konzentrationen von 0,3 °/o, wie ferner bekannt, sondern nur milde Alkalien, wie Soda, als Extraktionsmittel verwendet werden und diese nur in der oben angegebenen Konzentration, so daß eine Quellwirkung keinesfalls eintreten kann: Ferner muß die Verfärbung des Holzes während der Extraktion durch Ausschaltung der Oxydationswirkung - -des Luftsauerstoffes möglichst vollständig verhindert werden. Eine derartige Maßnahme ist bei der Extraktion harzreicher Hölzer vor dem Sulfitaufschluß, wie oben dargelegt, an sich bekannt und geschieht durch Zusatz von Reduktionsmitteln in geringer Menge, die jedoch auf die Faser ebenfalls nicht quellend wirken dürfen. Als solche kommen in erster Linie Sulfite, Hydrösulfite u. dgl. in Betracht.
• 2. Die Extraktion muß auch richtig durchgeführt werden, sonst verlängert sich nicht nur ganz erheblich die Kochzeit des extrahierten Holzes, sondern es verschlechtert sich auch die Beschaffenheit des erhaltenen Kochgutes. Es: bilden sich nämlich andernfalls beim Arbeiten mit einer derart geringprozentigen Extraktionsflüssigkeit leicht saure Resinate. Diese sind schwer löslich, verstopfen die Horzsporen und verhindern sowohl das Auslaugen des Holzes als auch in der Folge das Eindringen der Kochlauge, um so mehr, als die sauren Resinate durch die Kochsäuren nur schwer zersetzt werden. Um das zu vermeiden, muß die genügende Alkalimenge während der Extraktion vorhanden sein. Steht zur Bereitung der Extraktionsflüssigkeit kein reines Wasser zur Verfügung, sondern nur solches, das durch Härtebildner oder Salze verunreinigt ist, so ist dieses von den Härtebildnern und Metallsalzen zu befreien, da sie die Extraktion vollständig verhindern können. Sie treten in das Holzgefüge ein, bilden dort unlösliche Verbindungen und verschließen so die Poren. Deswegen kann die Extraktionslauge nicht eindringen, und die Extraktion wird unterbunden. In der Folge kann auch die Kochsäure nicht in das Innere des Holzes eindringen, da diese unlöslichen Verbindungen von ihr schwer angegriffen werden.
• Es ist zwar ferner bereits bekannt, bei der Extraktion von zellstoffhaltigem Fasergut enthärtetes Wasser zu verwenden, doch handelt es sich hierbei nicht um eine Vorextraktion von harzreichem Holz vor dem Sulfitaufschluß, so daß die gemäß der Erfindung erzielten Vorteile hierbei nicht in Erscheinung treten können. Selbstverständlich muß die Extraktion erschöpfend durchgeführt werden, so daß alle aufschlußhemmenden Stoffe möglichst vollständig entfernt werden.
• Nur wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird die Extraktion Erfolg haben und das extrahierte Holz einen guten Aufschluß ergeben. Wird auch nur eine dieser Bedingungen vernachlässigt, so bleibt die folgende Sulfitkochung erfolglos und liefert einen schlecht aufgeschlossenen Stoff.
• Um die verbrauchte, das gelöste Harz in Form von Harzseife enthaltende Extraktionsflüssigkeit in wirtschaftlicher Weise verwerten zu können, wird erfindungsgemäß mit möglichst wenig Extraktionsflüssigkeit gearbeitet und die Extraktion bis zu einer solchen Konzentration der Extraktionsflüssigkeit geführt, daß diese unmittelbar zur Papierleimung, wie dies für Zellstoffkochlauge bekannt ist, nutzbar gemacht werden kann. Ausführungsbeispiel 5oo Teile (trocken gedacht) Kiefernholz werden mit einer Lösung von ro Teilen Soda und a,5 Teilen eines Reduktionsmittels in a5oo Teilen von Härtebildnern und anderen Metallen freiem Wasser, also in einer Konzentration von 0,4 °1o, bezogen auf die Soda, einige Stunden extrahiert, wobei darauf zu achten ist, daß das Holz stets von genügender Alkalimenge umgeben sein muß, damit keine sauren Resinate entstehen. Dann wird die Lösung abgezogen, das Holz mit ebensolchem Wasser ausgelaugt, gewaschen und dann dem Sulfitaufschluß unterworfen. Die Extraktionsflüssigkeit wird nach Bedarf mit Alkali bis zur Ausgangsalkalinität aufgefrischt und kann so mehrmals zur Extraktion verwendet werden, bis die für eine wirtschaftliche Weiterverarbeitung erforderliche Konzentration erreicht ist. Die Extraktion kann kontinuierlich oder halbkontinuierlich gestaltet werden, z. B. unter Verwendung von Diffusionsbatterien, wie es die örtlichen Verhältnisse je- weils bedingen.
• Nach dem Sulfitaufschluß ergibt sich eine Gesamtausbeute von 43 bis 45 °1o Zellstoff, wovon 3 bis 5 °%o nicht völlig aufgeschlossen, aber so weich sind, daß sie für geringere Packpapiere oder Pappen verarbeitet werden können. Die Ausbeute an gutem Zellstoff, welcher sich gut bleichen läßt, beträgt ungefähr q.o bis 42 °/o.
• Die Extraktionslauge kann entweder, wie erwähnt, unmittelbar zur Papierleimung verwendet oder eingedickt und versandt oder aber auch auf die Extraktstoffe (Harze, Öle, Gerbstoffe, Acetate u. dgl.) aufgearbeitet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus harzreichem Holz, insbesondere Kiefernholz, gemäß dem das zu Hackspänen zerkleinerte Holz mit einer Lösung milder Alkalien unter Zusatz von Reduktionsmitteln extrahiert und anschließend mittels Bisulfit gekocht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionsflüssigkeit in einer Konzentration unter o,5 % verwendet und die Extraktion so geleitet wird, daß keine sauren Resinate entstehen. a. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitung der Extraktionsflüssigkeit von Härtebildnern und Metallsalzen freies Wasser verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß mit möglichst wenig Extraktionsflüssigkeit gearbeitet und die Extraktion bis zu einer solchen Konzentration der Extraktionslösung geführt wird, daß diese unmittelbar zur Papierleimung nutzbar . gemacht werden kann.