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Verfahren zur Vorbehandlung von chemisch abzubauendem Holz durch Pressung
Bei Verfahren zur Zellstoffgewinnung aus Holz ist es bekannt, das Holz einer mechanischen
Vorbehandlung zu unterwerfen. Zu diesem Zweck werden Holzschnitzel, Späne usw. ,einem,
Walz- oder Quetschvorgang unterworfen und in dünne Faserbündel, Fließe, Filze o.
dgl. zerlegt. Man bezweckt mit diesezn. Verpressen des Holzes zugleich eine Erhöhung
des Fassungsvermögens der Zellstoffkocher.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung
von chemisch abzubauendem und in seiner Struktur zu änderndem Holz, für die Zellstoffgewinnung,
bei dem das Holz ebenfalls einer Pressung unterworfen wird, und zwar, wie bekannt,
quer zur Faser.
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Gemäß der Erfindung wird das Holz der Pressung in grobstückiger Form,
also beispielsweise in Gestalt von Stammabschnitten, Scheiten, Prügeln o. dgl. innerhalb
eines geschlossenen Preßraumes unterworfen und dabei auf geringe Bruchteile seines
ursprünglichen Volumens verdichtet. Die Volumenverringerung wird so stark gewählt,
daß das Normalvolumen beispielsweise auf die Hälfte oder ein Viertel verringert
wird und somit eine entsprechende Erhöhung des Raumgewichtes eintritt. Die Verdichtungsdrücke
werden vorteilhaft bei i oo bis i 5o atü gewählt, können aber auch außerhalb dieser
Grenzen liegen.
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Durch die Erfindung werden Vorteile erreicht, die den bekannten Verfahren
nicht eigen sind. Die Güte des aus dem verpreßten Holz gewonnenen Zellstoffs hängt
davon ab; da.ß die Zellfasern bei der Verdichtung unversehrt erhalten bleiben, also
nicht geknickt, gestaucht, gebrochen, äufgesprengt oder sonstwie verletzt oder zerstört
werden. Dies läßt sich aber nur erreichen, wenn die Pressung des Holzes ausnahmslos,
quer zur Faserrichtung erfolgt und dies derum ist nur möglich, wenn man das Holz
in groben Stücken preßt, in denen die Zellfasern von Natur aus gleichgerichtet sind.
Holzschnitzel
so auszurichten, daß sie regelmäßig quer zur Faser verpreßt werden, wie dies in
der Theorie bereits vorgeschlagen wurde,, wäre praktisch undurchführbar oder mindestens
nicht in wirtschaftlicher Weise möglich.
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Versuche mit Papier, das aus dem erfindungsgemäß behandelten Holz
gewonnen wurde, zeigen., daß sowohl bezüglich der Reißlänge als der Dehnung und
der Anzahl der zulässigen Doppelfalzungen Werte erreicht werden, die denen von unbehandeltem
Holz nicht nachstehen und sie teilweise sogar übertreffen, wogegen längs der Faser
gepreßtes Holz mit jedenfalls zertrümmerten Zellfasern zu unbrauchbaren Ergebnissen
führt.
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Eine eigentliche Verdichtung andererseits, auf die es beim Erfindungsgegenstand
ankommt, ist nur möglich, wenn das Holz dem Preßdruck nicht seitlich ausweichen
kann, sich also in einem geschlossenen Raum befindet. Das ist aber bei den bekannten
Verfahren, bei denen Holzschnitzel o. dgl. beispielsweise zwischen Walzen hindurchwandern,
nicht der Fall.
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Die Verdichtung des Holzes in :einem geschlossenen Raum läßt es zugleich
zu, daß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das fertig gepreßte
Holz sofort, d. h. noch ehe es wieder entlastet wird, fest umschnürt werden kann.
Die Erfahrung lehrt, daß Holz nach dem Pressen zunächst wieder stark zurückfedert,
so .daß ein großer Teil der in die Verdichtung gesteckten Arbeit wieder verlorengeht,
wig egen das Holz, wenn .es, nach dem Verpressen umschnürt wird und längere Zeit
liegenblenbt, allmählich das Zurückfederungsvermögen ganz oder großenteils verliert;
dieser Erfolg bleibt auch dann ethalten, wenn man das Holz vor dem Einbringen in
den Zellstoffkocher zu Schnitzeln verarbeitet. Als besonders vorteilhaft erweist
es sich, die Verdichtung und Umschnürung des Holzes am Gewinnungsort vorzunehmen.
Man erreicht hierdurch nicht nur eine wesentliche Verbilligung des Transportes,
insbesondere aus Übersee., wegen der starken Erhöhung des Raumgewichtes, sondern
hat vor allem den Vorzug, daß während des längere Zeit in Anspruch nehmenden, Transportes
infolge der Umschnürung keine Verdichtungsverluste eintreten, vielmehr das Holz
bei der Entfirnung der Umschnürung am Verarbeitungsort im wesentlichen seine Volumenverringerung
behält, so daß durch die Erfindung im Gegensatz zu bekannten Verfahren eine tatsächliche
fühlbare Erhöhung der Kocherkapazität erzielt werden kann.
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Eine vorteilhafte Auswirkung der Erfindung besteht sodann vor allem
darin, daß das verdichtete Holz eine bemerkenswerte Tränkungsfähigkeit besitzt,
was für den chemischen Aufschließungs- bzw. Abbauprozeß von außerordentlicher Bedeutung
ist. Die Lauge dringt, wie die Erfahrung zeigt, sehr intensiv und schnell in alle
Teile, also auch in die inneren Zonen des Holzes ein, so da.ß die bei bekannten
Verfahren oftmals auftretende Zerstörung der äußeren Faserschichten, die sonst durch
das langsame Vordringen der Lauge verursacht wird, vermieden werden kann. Durch
die Erfindung kann so die Gesamtausbeute des Zellstoffs, bezogen auf die Trockensubstanz
des gekochten Holzes, erheblich gesteigert werden, da jene zu weit aufgeschlossenen
Teile fehlen, die sonst entweder ganz unbrauchbare oder doch minderwertige Faserstoffe
liefern.
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Die rasche Tränkungsfähigkeit des erfindungsgemäß verdichteten Holzes
ist, mindestens zum Teil, auch die Ursache für die hervorragenden Festigkeitseigenschaften
der aus dem Zellstoff hergestellten Erzeugnisse. Normalerweise wird ja zur Bleichtrog
des Zellstoffs Chlor verwendet, das beim erfindungsg emä ißen Verfahren infol-e
des raschen Eindringens, in die Zellstruktur in verminderter Menge und während kürzerer
Zeit zur Einwirkung gebracht werden kann.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen. Diese zeigt in Fig. i zunächst ein Kurvenbild, das die erhebliche Tränkungsfähigkeit
des verdichteten Holzes erkennen läf,)t.
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Von zwei gleichen Prismen aus Schirmbaumholz (Musanga Smithii) mit
gleichem natürlichem Raumgewicht wurde das eine unbehandelt, das andere nach Zusammenpressung
auf ein Viertel seines Volumens in Wasser gelegt. Die Abszisse des Diagramms gibt
die Tauchzeit in Stunden an, während die Ordinate einerseits die Gerichtszunahme
(Wasseraufnahme) in Gramm, andererseits die Volumenzunahme in Millimeter anzeigt.
Die voll ausgezogenen Kurven betreffen die Wasseraufnahme, die gestrichelten Kurven
die Volumenzunahme., Die unbehandelte Holzprobe I hat hiernach in 24. Stunden erst
5o0'0 ihres Gewichtes an Wasser . aufgenommen, wobei ihr Volumen um etwa
2a'0 gestiegen ist. Die gepreßte Probe II hatte schon nach i?'@ Stunden 5oo0'o ihres
Gewichtes an Wasser, also das überhaupt mögliche Maximum aufgesaugt, wobei das ursprüngliche
Volumen trotz der starken Pressung bis auf etwa 80,'o wiedergewonnen wurde.
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Die Pressung, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen
ist, kann verschieden gewählt werden, je nach der Holzart, dem erforderlichen Grad
an Zusammenpressung und dem erwünschten Verhalten des Holzes nach der Pressung.
Mit
besonderem Vorteil lassen sich aber spezifische Drücke von etwa i oo bis i 5o atü
verwenden, bei denen das Holz ' auf etwa ein Viertel seines ursprünglichen Volumens
verdichtet wird. Die beiliegende Fig. z zeigt dies an Hand von Kurven, deren Abszisse
die Volumenverringerung, und deren Ordinate den .spezifischen Druck angibt. Kurve
I zeigt die maximale Zusammenpressung von regelmäßigen Versuchskörpern aus Schirmbaumholz,
Kurve II zeigt die unmittelbar nach der Entlastung eintretende Wiederausdehnung
und Kurve III die bleibende Volumenverrm- . gerung des Holzes.
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Aus Fig. a ist abzulesen, daß über 15oatü nur noch eine im wesentlichen
asymptotisch verlaufende Zusammenpressung stattfindet, während bei Drücken unter
etwa ioo atü der verbleibende federnde Anteil für den Normalfall zu groß ist.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man sich beliebiger,
z. B. hydraulischer Pressen, bedienen, die stationär oder fahrbar gestaltet sind.
Die letzteren, beispielsweise durch die Maschine eines Traktors betrieben, besitzen
den Vorzug, daß sie unmittelbar am Ort des Holzschlages aufgestellt werden können.
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Die Untersuchung des Preßvorganges zeigt, daß in seinem ersten Teil,
der sich auf etwa zwei Drittel des Kolbenhubes, erstreckt, im wesentlichen nur ;eine
engere Zusammenlegung und erste Verslichtung der einzelnen Holzstücke erfolgt, und
daß demgemäß der Preßstempel in diesem Teil mit geringem Kraftaufwand verhältnismäßig
schnell bewegt werden kann. Im zweiten Teil der Pressung dagegen ist eine Verlangsamung
des Stempels und höherer Preßdruck erforderlich. Man wird aus, diesem Grunde zweckmäßig
eine zwei- oder mehrstufige Presse verwenden, deren Stufen selbsttätig schaltbar
sein können.
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Mit Rücksicht darauf, daß die Holzscheite o. dgl. zum Pressen alle
in einer bestimmten Richtung geschichtet werden müssen, wird man vorteilhaft eine
liegende Presse mit horizontal beweglichem Stempel benutzen. In Fig. 3 ist ein lotrechter
Schnitt und in Fig.4 ein waagerechter Schnitt durch eine schematische Pressekonstruktion
veranschaulicht, wie sie für die Ausführ-ung der Erfindung brauchbar ist. Mit 5
ist hier ein z. B. hydraulisch gesteuerter Preßstempel bezeichnet, der in einem
Preßkasten 6 waagerecht bewegt wird. Der PYeßkasten ist vorzugsweise so gebaut,
daß .sowohl die obere Wand 7, als die Rück--wand 8 entfernt, etwa weggeschwenkt
oder -geschoben werden kann. Nach Wegnahme des oberen Deckels kann dann das Holz
gemäß Fig.4 von oben in den Preßkasten hineingestellt werden, während nach Abschluß
der Pressung und nach Entfernung des rückwärtigen Deckels 8 das gepreßte Holzbündel
durch den Stempel 5 ausgestoßen wird.
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Naturgemäß könnte statt der @oberen Preßkastenwand auch eine Seitenwand
entfern:-bar sein, so daß das Holz von, der Seite her in den Kasten geschichtet
werden kann.
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Die Fig. 3 und _q. lassen zugleich eine Einrichtung erkennen, die
es in bequemer zuverlässiger Weise ermöglicht, das gepreßte Holz zu bündeln. Zu
diesem Zweck sind in gegenüberliegenden Wandungen io und I I des Preßkastens
jeweils eine oder mehrera parallel zur Preßrichtui@g verlaufende Nuten 12, 13 usw.
vorgesehen, in welche vor dem! Füllen des Preßkastens Bandeisenstreifen o. dgl.
vorteilhaft in Gestalt U-förmiger, gegen die abnehmbare Rückwand 8 hin offene Bügel
:entsprechender Schenkellänge eingelegt werden. Die freien Enden dieser Bügel 14
werden mit vorwärts dringendem Preßstempel durch Führungen 15, 16 der Rückwand 8
nach außen geschoben und nach dem Abnehmen dieser Wand vor dem Ausstoßen des gepreßten
Holzbündels in geeigneter Weise miteinander verbunden.
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Die Bündelung des Holzes wäre natürlich auch in anderer Weise möglich,
z. B. derart, daß an den Preßkasten an Stelle der Rückwand 8 eine Vorrichtung ansetzbar
ist, bei welcher das gepreßte Holz gegen ein: z. B. von Vorratsrollen abwickelhares
Band geschoben wird, das nach dem völligen Ausstoßen des Holzes aus dem Preßkasten
auf der dem Preßstempel zuliegenden Holzseite geschlossen wird.