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Verfahren zur Herstellung starker Pappen aus cellulosehaltigen Stoffen,
insbesondere aus Stroh oder einer Mischung verschiedener Stroharten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zurr Herstellung starker Pappen aus cellulosehaltigen Stoffen,
insbesondere aus Stroh oder einer Mischung von Stroharten, die in der üblichen Weise
durch Kochen mit Kalkmilch aufgeschlossen worden sind.
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Zur unmittelbaren Herstellung von Pappen, z. B. aus Stroh, mit besseren
Eigenschaften als die normalen Strohpappen hat man bis jetzt als einziges Verfahren
das Stroh anstatt mit Kalkmilch mit teureren Chemikalien, z. B. mit Natronlauge,
der auch Salze, z. B. Natriumsulfid oder Natriumsulfit, zugesetzt sein können, aufgeschlossen.
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Die Anwendung dieser Chemikalien ist jedoch nicht nur teuer, sondern
hat außerdem den großen Nachteil, daß die Ausbeute infolge der intensiveren Wirkung
dieser Stoffe zurückgeht. Beläuft sich z. B. die Ausbeute beim Aufschließen mit
Kalkmilch auf 85%, so geht diese beim Aufschließen mit Natronlauge bis auf
650/0 zurück. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das mit Natronlauge
aufgeschlossene Strohmaterial schlecht auf der Maschine läuft, wodurch die Produktion
niedriger wird als bei mit Kalkmilch aufgeschlossenem Strohmaterial. Das hat seine
Ursache in der schlüpfrigen Beschaffenheit des ersteren Strohstoffes, auf Grund
deren die Entwässerung auf der Papiermaschine schlecht ist.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es nun möglich, den auf
bekannte Weise
durch Kochen mit Kalk bei einer Temperatur oberhalb
roö° aufgeschlossenen Strohstoff derart zu verändern, daß man daraus eine Pappe
mit viel besseren Eigenschaften als d; normale Strohpappe herstellen kann, währen
die hierzu erforderlichen Mehrkosten seslxY niedrig sind und der Ausbeuteverlust
nur.; wenige Prozente beträgt. In den mit Kalk aufgeschlossenen oellülosehaltigen
Materialien befindet sich das Calcium größtenteils in gebundenem Zustände, z. B.
an Lignin oder an Cellulosie. Diese Calciumverhindüngen können nicht durch Auswaschen
entfernt werden, und zwar aus dem Grunde, weil das mit Kalle aufgeschlossene Material
als ein Halbstoff, also als ein sehr schlecht aufgeschlossener Stoff zu betrachten
ist, der gerade genügend aufgeschlossen worden ist; um auf Pappe verarbeitet werden
zu können. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß man die in dem
durch Kochen mit Kalk bei einer Temperatur oberhalb zöo° aufgeschlossenen Zellstoff
gebundenen Ca-Ionen gegen ein oder mehrere andere positive Ionen, wie Na-, Kg-,
(NH4)-, Al-" Fe- und H-Ionen austauscht, und zwar durch Behandlung der vollständig
ausgewaschenen, aufgeschlossenen Mässe mit Säuren bis zu einem pI.i von 6 bis 6,5,
woraufhin die so behandelte Masse gegebenenfalls auch mit Alkali schwach alkalisch
gemacht oder mit sauren Salzen, vorzugsweise mit Aluminiumsulfat, oder mit Säuren
und sauren Salzen bis zu einem pii von 4,5 bis 5,5 behandelt werden kann.
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Es stellte sich heraus, daß man auf diese Weise eine Pappe mit besseren
Eigenschaften als die normale Strohpappe, nämlich eine viel härtere und stärkere
Pappe -erhält. So ergibt z. B. das Na-Ion eine sehr starke Pappe, das.Al-Ion eine
starke Pappe, die zu gleicher Zeit wasserdicht ist, und das H-Ion eine starke Pappe,
die ziemlich wasserdicht ist. Man kann die in dem aufgeschlossenen Zellstoff gebundenen
Ca-Ionen aber auch gegen verschiedene andere Ionen austauschen.
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Ein vollständiges Auswaschen der aufgeschlossenen Masse ist bei dem
Verfahren gemäß der Erfindung unbedingt erforderlich. Würde dieses unterbleiben,
so würde eine sehr unangenehm sauer riechende Pappe erhalten werden, da beim Ansäuern
die in der Kochbrühe vorhandenen verschiedenen organischen Säuren frei gemacht werden.
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Diese Stoffe werden nun vorher durch Auswaschen entfernt. Erfindungsgemäß
wird denn auch die Ausbeute nicht erhöht, sondern geht im Gegenteil zurück; da die
organischen Stoffe, die gefällt werden könnten, nach dem Auswaschen nicht mehr vorhanden
sind und die Ausbeute auch durch die nahezu vollständige Entfernung des Kalkes zurückgeht.
Die Erfindung wird nun an Hand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden.
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I. Man läßt zu dem umlaufenden Sieb-,;;i@ässer der Papiermaschine
Schwefelsäure in zritlr derartigen Menge zufließen, daß die -'aufgeschlossene Masse
eine einem PH-Wert von 6 bis 6,5 entsprechende H-Ionenkonzentration hat.
Als Endprodukt erhält man eine Pappe, die einen Berstdruck nach Mullen von q.,9kg/cm2
aufweist und ziemlich wasserdicht ist.
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II. Dem Strohstoff, erhalten durch Aufschließen von Stroh mit Kalk,
setzt man im Holländer eine derartige Schwefelsäuremenge zu, daß die Masse einen
PH-Wert von 6 bis 6,5 aufweist. Man setzt daraufhin in der Papiermaschine
dem umlaufenden Siebwasser Natronlauge in einer etwas größeren Menge zu, als der
zugesetzten Schrvefelsü;uremenge ;äquivalent ist. Als Endprodukt erhält man eine
Pappe von sehr großer Stärke, die einen Berstdruck nach Mullen von 5,8 kg/cm2 zeigt,
während die aus dem mit Kalk aufgeschlossenen und nicht weiterbehandelten Strohstoff
hergestellte Strohpappe ;einen Berstdruck von nur z,7 kg/cm2 aufwies.
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III. Dem Strohstoff, hergestellt durch Aufschließen von Stroh mit
Kalk; setzt man im Holländer eine Lösung zu, die 4()/o Schwefels,äure und 8% Aluminiumsulfat
enthält. Die Menge dieser Lösung ist derart zu wählen. daß die Mässe einen pH-Wert
von .4,5 bis 5,5 aufweist. Nach Beendigung des Mahlens kommt der Zellstoff in den
Trog für .die Bahn und wird weiter auf die übliche Weise verarbeitet. Als Endprodukt
erhält man eine vollständig wasserdichte Tappe, die einen Berstdruck von 5,3 kg/cm2
zeigt.
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Wie aus dem: Obenstehenden hervorgeht, erteilt jedes Ion der Pappe
besondere Eigenschaften. Zum Beweis der Richtigkeit des oben beschriebenen lonenaustausches
diene folgendes Mit Natronlauge aufgeschlossenes Stroh ergibt eine Pappe mit einem
Berstdrück von 5,8 kg/cm2 nach Mullen: Tauscht man jetzt das Na-Ion gegen das H-Ion
aus, so sinkt der Berstdruck auf q.,9 kg/cm2. Das stimmt genau, da ja, mit Bezug
auf die Ca-Ionen, die H-Ionen eine größere und die Ka-Ionen eine noch größere Stärke
des Endproduktes ergeben. Umgekehrt geht die Stärke der Natronlaugepappe durch Austausch
der Na-Ionen gegen H-Ionen, zurück.