DE968585C - Verfahren zur Erzeugung eines fuer die Kunstfaserherstellung geeigneten Zellstoffesaus Kiefernholz - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung eines für die Kunstfaserherstellung geeigneten Zellstoffes aus Kiefernholz Es ist bekannt, welche hohen Anforderungen in bezug auf Reinheit und Alpha-Cellulosegehalt an einen Kunstfaserzellstof£ gestellt werden müssen. Hat man in den Anfängen der Kunstfaserindustrie hauptsächlich Baumwollinters und Fichtenholz verarbeitet, so ist man in späterer Zeit dazu übergegangen, auch andere Hölzer und Pflanzen, wie Buchenholz oder Stroh, aber auch Kiefernholz zu verarbeiten.
• Im allgemeinen war man bisher der Ansicht, daß für die Herstellung eines hochwertigen, für die Kunstfasererzeugung geeigneten Zellstoffes praktisch nur ein Aufschluß von Fichten- oder Buchenholz nach dem Sulfitverfahren in Betracht käme, dem man häufig eine saure Vorhydrolyse des Holzes vorangehen läßt, für deren Durchführung bereits die verschiedensten Vorschläge bekanntgeworden sind. So wurde unter anderem beschrieben, pentosanreiche Materialien, insbesondere Buchenholz, in zerkleinertem Zustand mit 0,25- bis o,5o/oiger Schwefelsäure bzw. mit o, i- bis o,ao/oiger Salzsäure unter wechselndem Druck oder mit io/oiger Schwefelsäure unter Druck bei i 15 ° C zu erhitzen und den Rückstand dann nach dem Sulfitverfahren aufzuschließen. Andere bekannte Vorschläge gehen dahin, mit Säurekonzentrationen in der angegebenen Größenordnung ohne Druck oder auch mit wesentlich höherkonzentrierten Säuren mit oder ohne Druck vorzuhydrolysieren. Beschrieben wurden ferner Verfahren, welche einem alkalischen Aufschluß nach dem Sulfatverfahren eine Säurebehandlung vorangehen lassen. So ist es bekannt, zur Herstellung eines Kraftzellstoffes, der auch für die Verarbeitung von Cellulosederivaten geeignet sein soll, Holz, insbesondere Fichtenholz, nach einer Vorbehandlung mit Schwefelsäure von etwa i bis 35% dem Sulfataufschluß zu unterwerfen.
• Zur Aufarbeitung von Kiefernholz, das einen sehr leicht zugänglichen Rohstoff darstellt und von dem es bekannt ist, daß es sich nach dem Sulfitverfahren nur äußerst schlecht verarbeiten läßt, sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden. So empfiehlt ein bekanntes Verfahren, Kiefernholz zwecks Herstellung eines Futtermittels unter gleichzeitiger Gewinnung von Cellulose, Harz und sonstigen Begleitstoffen nach einer Vorhydrolyse mit 0,3- bis i%iger Mineralsäure, allenfalls unter Druck; mit verdünnten Alkalien, vorwiegend Ammoniak, zu behandeln. Es ist ferner bekannt, Kiefernholz mit einer verdünnten Mineralsäure, z. B. o,25- bis o,5%-iger Schwefelsäure, bei höheren Temperaturen und wechselndem Druck vorzubehandeln und dann nach dem Sulfitverfahren aufzuschließen. Nach . einem älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag wird Kiefernholz auf die Weise verarbeitet, daß man es in groben Stücken mehrmals jeweils 3 bis q. Stunden mit Wasser oder sehr verdünnten Säuren, beispielsweise mit etwa o,i- bis o,2%iger Salzsäure oder mit bezüglich der hydrolysierenden Wirkung äquivalenten Mengen einer anderen Säure, bei einer Temperatur von 95 bis iöo° C behandelt, um es harzfrei zu machen, und anschließend, gege- . benenfalls nach weiterer Entharzung, durch alkalische Lösungen, zu Holzstoff zerfasert oder nach dem Sulfitverfahren auf Zellstoff weiterverarbeitet. Die Säurebehandlung kann. auch. bei höherer,-oder. niedrigerer Temperatur als ioo° C erfolgen, wobei die Säure entsprechend schwächer bzw. stärker zu nehmen ist. Es ist ferner auch schon bekannt, Kiefernholz ohne eine vorangehende Säurebehandlung nach dem Sulfatverfahren zu Chemiezellstoffen aufzuschließen.
• Es hat sich gezeigt, daß sich die bekannten Vorschläge zur Vorhydrolyse, wie sie für Fichten- oder Buchenholz oder Stroh gemacht wurden, auf Kiefernholz nicht übertragen lassen und daß auch weder die mit einer sauren. Vorhydrolyse kombinierte Behandlung mit verdünnten Alkalien noch die sonst bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Aufarbeitung von Kiefernholz, wie z. B. der alkalische Sulfataufschluß allein, zum Ziele führen, soll aus diesem Rohmaterial ein hochwertiger Zellstoff für die Kunstseidenindustrie gewonnen werden. Um zu einem technisch brauchbaren Ergebnis zu kommen, ist es erforderlich, insbesondere für die saure Vorbehandlung der Kiefernholzschnitzel ganz bestimmte Bedingungen einzuhalten, wobei aber ebenso die Art der eigentlichen Aufschlußbehandlung von ausschlaggebender Bedeutung ist.
• Wie nun gefunden wurde, ist es für die Herstellung eines brauchbaren Kunstfaserzellstoffes aus Kiefernholz notwendig, die Vorhydrolyse mit einer o,2- bis o,6°/oigen Schwefelsäure bei Temperaturen über ioo° C vorzugsweise bei i 15 bis 13o° C, vorzunehmen und den anschließenden -alkalischen Aufschluß in an sich bekannter Weise nach dem Sulfatverfahren durchzuführen. Die Erfindung liegt lediglich in der Gesamtkombination der im Hauptanspruch gekennzeichneten Einzelmerkmale, während letztere für sich als bekannt gelten sollen.
• Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Arbeitsweise ermöglicht es, nunmehr auch Kiefernholz in einem technisch brauchbaren Verfahren auf für die Kunstseidenindustrie geeigneten Zellstoff zu verarbeiten, wobei aber die genaue Einhaltung der vorstehend für die Vorhydrolyse angegebenen Bedingungen sowie die Kombination dieser ganz bestimmten Vorbehandlung mit einem Sulfataufschluß für das Ergebnis entscheidend sind. Erhöht man die Säurekonzentration nur wenig, beispielsweise auf i0/&, so erhält man schlechtere Ausbeute an Zellstoff; außerdem ist der so erhaltene Zellstoff für die Herstellung von Kunstfasern weniger geeignet. Beispielsweise sind die aus einem solchen Stoff in üblicher Weise hergestellten Viskosespinnlösungen wesentlich schlechter filtrierbar als die aus bei einer Vorhydrolyse mit einer o,2o- bis o,6o-%igen Schwefelsäure erhaltenen Zellstoffe. -Sinkt die Säurekonzentration unter o,2 %, so werden zwar Zellstoffein guter Ausbeute erhalten, jedoch die Pentosane nicht genügend herausgelöst. Die erhaltenen pentosanreicherenZellstoffe ergeben dann schlechter filtrierbare Viskoselösungen.
• Ausführungsbeispiel Kiefernholzhackspäne in einer Menge von 34o kg, bezogen auf Holztrockensubstanz, werden . mit 0,25 %iger Schwefelsäure im Flottenverhältnis von z. :5,o i Stunde bei 125,° C vorhydrolysiert.
• Man erhält, auf Holztrockensubstanz berechnet, 29o kg eines schwach gefärbten Holzproduktes. Dies entspricht einer Ausbeute von 8-5%. Das noch feuchte Holz wird durch Auswaschen mit Wasser von anhaftender Säure befreit und anschließend in einer Lauge, die 2o % wirksames Alkali enthält, als Na OH berechnet, bezogen auf Trockensubstanz des vorhydrolysierten Materials, nach dem Sulfatverfahren aufgeschlossen. Die Kochlauge enthält 8o % des wirksamen Alkalis als NaOH und 20% als Nag S. Außerdem enthält die Lauge 15"/o Na2 C03 und 3 bis 4% NagS04 vom Gesamtanteil der anorganischen Substanz. Die Kochung wird mit einem Laugeverhältnis von 1:q.,6 bei 16o bis 170° C durchgeführt.
• Das nach beendeter Kochung durch Waschen von den Resten der Kochlauge befreite Material wird zweistufig gebleicht. Die Bleiche erfolgt teils im Turm und teils im Holländer. Auf ioo kg Zellstoff werden etwa 5,5 kg aktives Chlor verbraucht. Zwischen beiden Bleichstufen findet eine schwach alkalische Zwischenbehandlung statt. Nach gründlicher Wäsche wird der Stoff - auf einer Siebpresse entwässert.
• Der erhaltene Zellstoff besitzt einen Gehalt an Alpha-Cellulose von 94%; der Holzgummigehalt liegt bei 1,5 bis 2%. Die Zellstoffausbeute beträgt 290io, bezogen auf eingesetztes atro Holz. Ein zum Vergleich unter den gleichen alkalischen Kochbedingungen bezüglich Aufschlußtemperatur und Aufschlußzeit ohne Vorbehandlung mit Säure erhaltener Zellstoff wies demgegenüber bei einer Ausbeute von 36% nur einen Alphagehalt von 88% bei einem Holzgummigehalt von 6% auf. Der Alkaliverbrauch beim Aufschluß des nicht vorhydrolysierten Kiefernholzes ist größer. Es ist erforderlich, mit einem Alkaliverhältnis (Verhältnis der Holztrockensubstanz zu dem in der Kochlauge vorhandenen Alkali) von i :o,23 aufzuschließen. Der Chlorverbrauch beträgt 6,5 kg auf ioo kg Zellstoff.
• Der ohne Vorhydrolyse erhaltene Zellstoff ist weit weniger für die Herstellung von Kunstfasern geeignet als der aus vorhydrolysiertein Kiefernholz. Eine aus unter Benutzung der Vorhydrolyse hergestelltem Zellstoff erzeugte Viskose wies eine Filterleistung von 3001/m2/h Filterfläche auf gegenüber einer Filterleistung von 1551/m2/h bei einer Viskose aus nicht vorhydrolysiertem Kiefernholz.
• Die größere Reinheit des Zellstoffes drückt sich auch in den Faserwerten der aus den erhaltenen Viskosen ersponnenen Zellwollen aus. Die Faserwerte der Zellwolle aus dem vorhydrolysierten Material (Reißlänge) waren 25,o km trocken und 14,o km naß gegenüber 23,0 km trocken und 13,5 km naß bei der Viskose aus nicht vorhydrolysiertem Zellstoff.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung eines für die Kunstfaserherstellung geeigneten Zellstoffes aus Kiefernholz durch Vorhydrolyse des Holzes mit verdünnter Mineralsäure und anschließenden alkalischen Aufschluß, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhydrolyse mit 0,2- bis o,6%iger Schwefelsäure bei Temperaturen über ioo° C und der Aufschluß in an sich bekannter Weise nach dem Sulfatverfahren durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung bei einer Temperatur von 115 bis i30° C vorgenommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 77598, 92079, 265483 284715. 363997 574924 576498 österr. Patentschrift Nr. 8408; französische Patentschriften Nr. 83 1702, 847 463, 864478; USA.-Patentschrift Nr. 1880 043; Erik H ä g g 1 u n d : Holzchemie, 2. Auflage, Leipzig, 1939, S. 256 bis 259 und 31i bis 313; Cellulosechemie, Jahrg. 1941, S. i05 bis 113; Holz als Roh- und Werkstoff, Jahrg. 1940, S. 273 l)is 282, Jahrg. 1941, S. 205 bis 2o8 und 31q. bis 325; Der Papierfabrikant, Jahrg. 1938, S.552, 553 wid 565 bis 571; Jahr-. 1939, S. i bis 6; Jahrg.1940, S. 277 bis 285; Jahrg. 194, S. 46 bis 48 und 161 bis 166. Entgegengehaltene ältere Rechte: Patente Nr. 734 771, 747 454.