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Verfahren zur Herstellung von hydrophoben bitumenähnlichen Stoffen
aus Abfällen der Zellstofferzeugung Hydrophobe Stoffe finden in der Technik ihren
speziellen Eigenschaften entsprechende Anwendung, und zwar in der Hauptsache als
Schutzmittel für Oberflächen der verschiedensten Art, z. B. von Papier, Pappe. Metallen,
Holz usw. Aber auch als Dichtungsmittel, Vergußmassen, Bindemittel für plastische
Massen und andere Produkte sowie zu anderen Zwecken werden sie verwendet. Es werden
z. B. für diese Zwecke Paraffine, Wachse, Harze und bituminöse Stoffe, wie Teer,
Pech, Asphalt u. a. m., benutzt. Wo nicht eine hellere Farbe erforderlich ist, werden
in der Hauptsache die bituminösen Stoffe herangezogen, die als Rückstände oder Abfallprodukte
anfallen können, sich jedoch in wirtschaftlicher Weise verarbeiten lassen.
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Die Imprägnierung von Papier, Pappe, Faserplatten und ähnlichen Stoffen
hat in der Regel den Zweck, die behandelten Oberflächen gegen bestimmte Einflüsse,
meist gegenüber Feuchtigkeit und Witterung beständig zu machen. Zu diesem Zweck
wendet man solche hydrophoben Stoffe, wie Fette, Harze, Wachse, Kohlenwasserstoffe
sowie Bitumina, an. Die Imprägnierung erfolgt entweder durch direktes Einbringen
der feinverteilten hydrophoben Stoffe in den Papierbrei und Niederschlagen auf der
Faser oder mit Hilfe eines Streich- oder
Tauchverfahrens in geschmolzenem
Zustand oder in Lösung. Alle diese Verfahren zeigen einen relativ hohen :Materialverbrauch,
während bei der Einbringung der hydrophoben Stoffe in emulgierter Form der Effekt
wegen der nachträglich möglichen Quellung des im Film verbliebenen Emulgators nur
bei Amvendung besonderer Verfahren möglich ist.
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Die Wirtschaftlichkeit aller bisher bekanntgewordenen Verfahren leidet
aber darunter, daß die Imprägnierungsmittel sozusagen industriefremd sind, d. h.
von anderen Industrien hergestellt werden müssen. Bisher ist es nicht möglich gewesen,
mit Hilfe der Nebenprodukte der Zellstoffindustrie ,entsprechend wirksame hydrophobe
Stoffe zu erhalten. Versuche, Tallöl ,als solches zur Imprägnierungi heranzuziehen,
hatten bisher nicht den gewünschten Erfolg.
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Es wurde nun .gefunden, daß man hydrophobe Stoffe von bitumenähnlichem
Charakter, die zu den verschiedensten. Verwendungszwecken herangezogen werden können,
leicht und in wirtschaftlicher Weise in der Zellstoffindustrie selbst herstellen
kann, wenn man bestimmte Abfallstoffe des alkalischen Holzaufschlusses mit solchen
des saueren Aufschlusses in Kontakt bringt. Diese wasserabweisenden Stoffe werden
in der Weise gewonnen, daß man die auf der Oberfläche der bei der Natro@nzellstoffherstellung
anfallenden Schwarzlauge sich abscheidende Tallölseife mit dem bei der Gewinnung
von S O# zur Herstellung der Sulfitzellulose anfallenden Kiesabbrand bz-,v.
den darin. enthaltenen löslichen Metallsalzen zur Reaktion bringt. Die so erhaltenen
Reaktionsprodukte stellen bituminöse, braunschwarze Stoffe dar, die je nach Zusammensetzung
der Tallölseife und der Metallsalze einen relativ niederen Tropf- und Erweichungspunkt
von etwa 6o bis 8o° besitzen. Sie sind nicht einheitliche Stoffe, sondern. stellen
Gemische dar, deren einzelne Bestandteile gegebenenfalls gesondert gewonnen werden
können. Je nach Art der Gewinnung und der Reinigung können Stoffe von verschiedenem,
voneinander abweichendem Charakter gewonnen werden, die auch variable Verwendungsmöglichkeiten
bieten. Bei geeigneter Herstellungsweise kann man schon mittels Extraktion die einzelnen
Fraktionen gewinnen.. Die auf einfachste Weise gewonnenen hydrophoben Stoffe stellen
Gemische von verschiedenen Metallsalzen der Fett- und Harzsäuren des Tallöls, in
der Hauptsache Eisensalze mit unverseifbaren Neutralstoff@en dar, in, welch letzteren
das Phytosterin enthalten ist. Die Gewinnung der rohen hydrophoben Stoffe kann mit
Hilfe einfacher Kessel und Trockenapparate vor sich gehen, während die Gewinnung
der Fraktionen z. B. in einer Extraktionsanlage erfolgen kann. Für gewöhnlich ist
.es bei Extraktionen meist nötig, die zu extrahierenden Stoffe auf7ulock:ern, um
so erst ein wirtschaftliches Arbeiten zu ermöglichen, was in den meisten Fällen
unangenehm und zeitraubend ist. Wird :aberTalläls:eife mit@einem Üb@erschuß an Kiesabbrand
in der Wärme zur Reaktion gebracht, so erhält man ein grobkörniges Produkt, das
leicht getrocknet werden kann und sich ohne andere Bearbeitung zur Einbringung in
den Extrakteur eignet. Wird nun mit Benzin, Benzol usw., also mit urpolaren Lösungsmitteln
extrahiert, so geht das Reaktionsprodukt in seiner Gesamtheit in Lösung und verbleibt
nach der Entfernung der Lösungsmittel im Kessel. Wendet man zuerst polare Lösungsmittel,
also z. B. Alkohole, zur Extraktion an, so erhält 'man eine Fraktion von rohvaselinartigem
Charakter, welche aus Neutralstoffen besteht und aus der sich die Phytosterine in
Kristallform abscheiden und auf an sich bekannte Weise gewonnen und gereinigt werden
können. Die vom Phytosterin befreiten Stolte ähneln in ihren Eigenschaften dem Wollfett
oder Lanolin, sind jedoch von dunkler Farbe und können zu verschiedenen Zwecken
angewendet werden, z. B. in der Kosmetik, als Weichmacher, Schmierstoffe usw. Das
vom Lösungsmittel befreite Extraktionsgut wird nun neuerlich mit Benzin, Benzol
oder anderen unpolaren Lösungsmitteln extrahiert. Man erhält so Stoffe, die erheblich
härter und spröder sind, z. B. einen Tropfpunkt von 170' haben, infolge der
vorherigen Entfernung der weichmachenden Stoffe. Im übrigen kann ein. Reaktionsgemisch
aus Tallölseife und Kiesahbrand nach dem Trocknen und Vermahlen, gegebenenfalls
nach der Entfernung der Weichmacher durch Extraktion, mit oder ohne Zusatz von Füllmitteln
Lind Farben direkt zur Herstellung von Preßmassen verwendet werden. Die Verpressung
in der Wärme ergibt Preßlinge von guten mechanischen Eigenschaften, die durch Zusatz
oder Entzug der Weichmacher weitgehend variiert werden können.
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Die rohen Reaktionsprodukte, die für viele technische Zwecke vollkommen
genügen, stellt man in einfacher Weise dadurch her, daß man Kies,abbrand, der gegebenenfalls
mit Säuren vorbehandelt wurde und dadurch mehr Salze abgibt, mit Wasser wäscht und
in die heißen Extrakte Lösungen von Tallölseife einrührt, worauf man das ,gefällte
Produkt ent, wässert und schmilzt, worauf es für technische Zwecke verwendbar ist.
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Das Reaktionsprodukt, dessen Eigenschaften man einstellen kann, läßt
sich dann mit größter Wirtschaftlichkeit als Imp.rägnierungsmittel für die verschiedensten
Arten bituminöser Papiere und Pappen verwenden. Will man imprägniertes Papier in
der Masse herstellen, so wird das bituminöse Reaktionsprodukt vorteilhaft mit möglichst
kleinen Mengen Tallöl oder Montanwachs verschmolzen und mit einer geringen Menge
Alkali emulgiert und im Holländer dem Faserbrei zugesetzt, worauf man in üblicher
Weise leimt und auf der Faser niederschlägt. Das Imprägnierungsmittel schmilzt beim
Trocknen auf dem heißen Zylinder und umhüllt die Fasern. Auch die Herstellung von
Teerpapier oder teerkaschiertem Papier kann mit Hilfe des bitumenähnlichen Reaktionsproduktes
erfolgen; diese Oberflächenbehandlung wird vorteilhaft auf geheizten Streichmaschinen
vorgenommen unter Anwendung des geschmolzenen Reaktiönsproduktes. Übrigens ist auch
eine Teerkaschierung auf kaltem Wege möglich, wenn man das Reaktionsprodukt mit
Hilfe eines Lösungsmittels, z. B. Sttlfatterpentinöl,
auf streichfähige
Konsistenz bringt. Durch direkte Verarbeitung der Reaktionsprodukte oder entsprechende
Auswahl der Zusätze können Erzeugnisse von verschiedenen Eigenschaften, z. B. weiche
elastische oder härtere und festere technische Papiere, erzeugt werden. Bei der
Herstellung von Faserplatten und Spezialpappen wird durch Anwendung des von den
Weichmachern befreiten Reaktionsproduktes ein Produkt von großer Härte und Widerstandsfähigkeit
erhalten. Auch bei der Herstellung von Faserplatten und Pappe ist die Imprägnierung
in der Masse wie auch auf der Oberfläche möglich. Letzten Endes kann man die Imprägnierung
auch im Tauchverfahren mit Hilfe von Emulsionen durchführen; dabei hat das Produkt
den Vorteil, daß es in der Trockenpartie, besonders über dem heißen Zylinder fließt,
die Faser umhüllt und so das imprägnierte Papier weitgehend frei macht von den eventuell
nachträglich auftretenden Quellungserscheinungen der mitverwendeten Emulgatoren.
Mit Vorteil ,kann man Lösungen von Tallölseife mit Lösungen der löslichen Anteile
von Kiesabbrand umsetzen, wobei an wässerige, gegebenenfalls Säure enthaltende Lösungen
gedacht ist. Beispiele i. Kiesabbrand wird auf geeignete Weise, möglichst in der
Wärme, mit wässerigen Lösungen extrahiert und die gewonnenen Extrakte erforderlichenfalls
konzentriert. Der die Metallsalze enthaltende Extrakt wird dann so lange mit einer
Lösung von Tallölseife versetzt, bis nur noch geringe Mengen gelöster Metallsalze
vorhanden sind, worauf man abtrennt, wäscht und vom Wasser befreit. Man erhält so
eine schwarzbraune Masse von bituminösem Charakter und mittlerem Tropf- und Erweichungspunkt,
welche an Stelle von Teer, Asphalt und anderen Bitumen verwendet werden kann.
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a. Kiesabbrand wird vor der Extraktion mit Mineralsäure angefeuchtet
und einige Zeit liegengelassen, bevor man extrahiert, oder man führt die Extraktion
mit angesäuertem Wasser so durch, daß der entstehende Extrakt von Mineralsäure frei
ist, wodurch sich die Konzentration desselben erübrigt, und verfährt weiter wie
bei Beispiel i.
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3. Gesiebter Kiesabbrand wird in der VVänne mit Hilfe eines geeigneten
Mischers mit Tallöls.eife innig vermischt, und zwar werden auf einen Teil Tallölseife
drei bis vier Teile Kiesabbrand verwendet, worauf man trocknet und vermahlt. Man
erhält auf diese Weise ein Pulvez, aus dem die bitumenähnlichen Stoffe durch Extraktion
gewonnen werden können. Das Pulver kann direkt als Preßmasse verwendet werden und
gibt beim Verpressen in der Wärme Preßlinge von guten mechanischen Eigenschaften.
Will man die Preßmasse härter und spröder gestalten, so kann man sie vor dem Verpressen
mit polaren Lösungsmitteln, z. B. Alkohol, extrahieren und hierdurch die ass Weichmacher
wirkenden neutralen Fette und die Phytosterine entfernen, die gesondert verwendet
werden können. q.. Tallölseife wird wie bei Beispiel 3, jedoch mit einem
überschuß an Kiesabbrand behandelt und ohne Vermahlung getrocknet, wobei, man ein
grobkörniges Produkt erhält, das ohne weitere Vorbehandlung in den Extrakteur gebracht
werden kann. Man extrahiert .mit unpolaren Lösungsmitteln, wie Benzin, Benzol, wobei
man ein Produkt wie bei Beispiel i, jedoch von großer Reinheit erhält.
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5. Man arbeitet wie anfänglich bei Beispiel q. beschrieben, extrahiert
aber vorerst mit polaren Lösungsmitteln, z. B. Alkoholen, wodurch man vaselinartige
Neutralstoffe erhält, aus denen Phytosterine auskristallisieren, die man auf bekannte
Art gewinnen kann. Nach Abtreibung der polaren Lösungsmittel wird anschließend mit
unpolaren Lösungsmitteln (Benzin, Benzol) extrahiert, wodurch man ,einen bituminösen
Stoff erhält, der sich gegenüber dem nach Beispiel ¢ erhaltenen durch größere Härte
und Sprödigkeit (Tropfpunkt 170°) sowie durch höheren Tropfpunkt auszeichnet.