EP0791099A1 - Verfahren zur gewinnung von zellstoff - Google Patents

Verfahren zur gewinnung von zellstoff

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EP0791099A1
EP0791099A1 EP95939246A EP95939246A EP0791099A1 EP 0791099 A1 EP0791099 A1 EP 0791099A1 EP 95939246 A EP95939246 A EP 95939246A EP 95939246 A EP95939246 A EP 95939246A EP 0791099 A1 EP0791099 A1 EP 0791099A1
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EP
European Patent Office
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radicals
sio
monovalent
values
units
Prior art date
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EP95939246A
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English (en)
French (fr)
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EP0791099B1 (de
Inventor
Willibald Burger
Outi Neubig
Kimmo Lappalainen
Hannu Wahlberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Chemie AG
Original Assignee
Wacker Chemie AG
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Publication date
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Publication of EP0791099A1 publication Critical patent/EP0791099A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0791099B1 publication Critical patent/EP0791099B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22—Other features of pulping processes
    • D21C3/222—Use of compounds accelerating the pulping processes

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of pulp from fibrous materials, in which organosilicon compounds are added to the chemical pulping process.
  • lignin a polymer made up of hydroxyphenylpropane units.
  • lignin a polymer made up of hydroxyphenylpropane units.
  • Lignin is dissolved out of the fibrous material by an aqueous digestion solution which contains NaOH and Na 2 S as the main components.
  • organic surfactants can be added to increase the cellulose yield.
  • ethylene oxide / propylene oxide block copolymers is known from US Pat. No. 3,909,345 and the use of ethoxylated alcohols and ethoxylated dialkylphenols in the alkaline sulfate process from US Pat. No. 5,250,152.
  • the object was to provide an improved process for obtaining pulp from fibrous materials by means of a chemical pulping process.
  • the invention relates to a method for obtaining pulp from fibrous materials, in which the fibrous materials are reacted with a chemical digestion solution in the presence of organosilicon compounds.
  • a measure of the residual lignin content in the pulp is the kappa number, which corresponds to the consumption of milliliters of 0.1 normal (3.161 g / l) potassium permanganate solution per gram of pulp.
  • the reduction in digestion solution causes an increase in the cellulose yield based on the fiber used, since fewer carbohydrates, in particular hemicelluloses, are liberated, and thus fewer by-products are formed.
  • a certain kappa number can also be achieved when using the organosilicon compounds by shortening the cooking time.
  • the kappa number is reduced under constant digestion conditions.
  • organosilicon compounds improve the strength values of pulp and reduce cellulose degradation.
  • Preferred organosilicon compounds are organic siloxanes and silanes which have an organic polar group and a hydrophobic siloxane or sil content and thereby have surface-active properties at the phase boundaries liquid / liquid, liquid / gaseous and liquid / solid.
  • Preferred organosilicon compounds are the organopolysiloxane compounds which consist of units of the general formulas (I) to (VII)
  • R monovalent hydrocarbon radicals with 1 to 18 carbon atoms
  • R 1 divalent C 1 to C 18 hydrocarbon residues
  • R 2 is hydrogen or monovalent C 1 to C 6 alkyl radicals
  • R 3 are hydrogen atoms, monovalent C 1 to C 6 acyl radicals, C 1 to C 6 hydrocarbon radicals or OSO 3 X,
  • X are hydrogen atoms, alkali or optionally substituted with C 1 - to C 18 -hydrocarbon radicals
  • d denotes the values 0, 1, 2, 3 or 4,
  • organopolysiloxane compounds have at least one unit of the general formulas (V) to (VII).
  • organosilicon compounds are the organosilanes of the general formula (XII)
  • R has the above meanings.
  • a can be within the formula be reichs [O (CR 2 ) a ] b of a remainder assume different values.
  • the formula range [O (CR 2 ) a ] b can be a polyethylene glycol / polypropylene glycol block copolymer.
  • hydrocarbon radicals R are alkyl radicals, such as the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neo Pentyl, tert-pentyl; Hexyl radicals, such as the n-hexyl radical; Heptyl residues, such as the n-heptyl residue; Octyl radicals, such as the n-octyl radical and iso-octyl radicals, such as the 2,2,4-trimethylpentyl radical; Nonyl radicals, such as the n-nonyl radical; Decyl radicals, such as the n-decyl radical; Dodecyl radicals, such as the n-dodecyl radical; Octadecyl radicals, such as the n-octt
  • At least 90 mol% of the radicals R are preferably methyl, ethyl or phenyl radicals, in particular methyl radicals.
  • divalent radicals R 1 are saturated straight-chain or branched-chain or cyclic alkylene radicals, such as the methylene and ethylene radical, and also propylene, butylene, pentylene, hexylene, 2-methylpropylene, cyclohexylene radicals, or unsaturated alkylene or arylene radicals, such as Hexenylene and phenylene
  • Examples of the monovalent alkyl radicals R 2 and R 3 are listed in the above examples of R.
  • Examples of the hydrocarbon radicals on the ammonium ions in X are the hydrocarbon radicals mentioned for R.
  • Examples of the C 1 - to C 6 -acyl radicals R 3 are the acetyl, propionyl and n-butyryl radical.
  • glycoside residues Z examples include hexoses and pentoses, such as glucose, fructose, galactose, mannose, talose, allos, altrose, idose, arabinose, xylose, lyxose and ribose, with glucose being particularly preferred.
  • the glycoside residues Z preferably contain one or two monosaccharide units.
  • a means the values 2 or 3.
  • b means integer values from 3 to 100, in particular 10 to 70.
  • the units of the organopolysiloxane compound Preferably 2 to 50%, in particular 5 to 20%, of the units of the organopolysiloxane compound have the general formulas (V) to (VII).
  • At least 95%, in particular at least 99%, of the units of the organopolysiloxane compound are preferably units of the general formulas (II), (VI) and (I). It is further preferred that the organopolysiloxane compound has an average viscosity of 20 to 500,000 mPa.s, particularly 200 to 60,000 mPa.s at 25 ° C.
  • One organosilicon compound can be used, or mixtures of several organosilicon compounds can also be used.
  • organosilicon compounds are preferably used per 100 parts by weight of dry fibrous materials.
  • chemical digestion processes can be used:
  • the digestion solution also known as white liquor, consists of the main components NaOH and Na 2 S.
  • the sulfate process is preferably used.
  • the process preferably contains 10 to 35, in particular 20 to 30 parts by weight of Na 2 O in the form of NaOH per 100 parts by weight of dry wood.
  • the process is preferably carried out at 0.1 to 3 MPa, in particular at 0.5 to 1.5 MPa.
  • the chemical processes can be carried out batchwise or continuously in a pulp cooker.
  • the residence time of the mixture in the pulp cooker is preferably 10 minutes to 7 hours.
  • all vegetable raw materials (fiber plants) which have a sufficient cellulose content and can be processed sufficiently easily can be used as fiber materials.
  • Wood is preferably used, although in many countries wood waste from sawmills is also used as a raw material on a large scale. In addition, however, certain annual plants and grasses also play a subordinate role.
  • the wood is used in the form of, for example, wood chips, chips or wood flour.
  • the organosilicon compound a polyglykolether Kunststoff- tional water-soluble silicone surfactant was used (Pulpsil ® 950 S Wacker-Chemie GmbH, Kunststoff). Pulpsil ® 950 S will by reacting the organosiloxane compound of the formula
  • H 2 C CH-CH 2 -O [CH 2 CH 2 O] 25 [CH 2 CH (CH 3 ) O] 25 H (XIV), in the presence of a platinum catalyst.
  • the resulting organosilicon compound is represented by the formula (XV)
  • a continuous pulp cooker with a capacity of 270 tons of dry wood substance in the form of sawdust per day was operated at 172 ° C and 0.95 MPa.
  • the residence time of the mixture in the cooker was 15 minutes.
  • 28 parts by weight of Na 2 O and 7 parts by weight of Na 2 S were present per 100 parts by weight of dry wood.
  • the pulp obtained had a kappa diameter of about 52.
  • Birch (Betula birch) from one
  • the total yield of pulp was then determined before the fraction of undigested fibers (rejects) was determined in a Wennberg fiberiser for 10 minutes and after sieving again through a sieve with a 0.35 mm mesh size (Mantta sieve).
  • the sifted pulp yield (total yield minus rejects) was given in percent, based on the oven-dried weight of wood chips.
  • Wacker ® LO66 silicone oil is obtained by reacting the organosilicon compound of the formula (XVII)
  • H 2 C CH-CH 2 O [CH 2 CH 2 O] 6.5 CH 3 (XVIII), prepared in the presence of a platinum catalyst.
  • the resulting organosilicon compound is represented by the formula (IXX)
  • Wacker ® SPG 120 VP from Wacker-Chemie GmbH, Kunststoff
  • Wacker ® SPG 120 VP is a 50% solution of a siloxane-modified glycoside in water / isopropanol, the active ingredient being converted by reaction of the organosiloxane compound of the form (XVII) with the allyl polyglycol of the formula (XXI)
  • H 2 C CH-CH 2 O [CH 2 CH 2 O] 1 - (glycosidyl) 1.8 (XXI), is produced in the presence of a platinum catalyst.
  • the resulting organosilicon compound is represented by the formula (IXX), where Y is the formula (XXII)
  • the organic surfactant B1 is a 1: 1 mixture of ethoxylated isostearyl alcohol (isostearyl (EO) 10 OH) and ethoxylated oleyl alcohol (Oleyl [EO] 20 OH).
  • the organic surfactant B2 is a 1: 1 mixture of di-n-nonylphenol ethoxylates with different EO contents.
  • the two phenol derivatives are identified by the formulas (XXIII) and (XXIV).

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff aus Faserstoffen, bei dem Organosiliciumverbindungen dem chemischen Aufschlußverfahren zugesetzt werden.
Die in Faserstoffen, wie Holz enthaltenen Cellulosefasern und Hemicellulosefasern werden durch Lignin, ein Polymer, aufgebaut aus Hydroxyphenylpropaneinheiten, zusammengehalten. Bei der Gewinnung von Zellstoff, einer mehr oder minder verunreinigten Cellulose, wird Lignin von der Cellulose getrennt. Das weitaus wichtigste Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff aus Faserstoffen ist das als alkalischer Sulfatprozeß oder Kraftprozeß bezeichnete Verfahren, bei dem
Lignin durch eine wäßrige Aufschlußlösung, welche als Hauptkomponenten NaOH und Na2S enthält, aus dem Faserstoff herausgelöst wird.
Zur Steigerung der Zellstoffausbeute können in chemischen Aufschlußverfahren organische Tenside zugesetzt werden. Beispielsweise ist aus US-A-3,909, 345 der Einsatz von Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymeren und aus US-A-5,250, 152 der Einsatz von ethoxylierten Alkoholen und ethoxylierten Dialkylphenolen im alkalischen Sulfatprozeß bekannt. Es bestand die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff aus Faserstoffen durch ein chemisches Aufschlußverfahren bereitzustellen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff aus Faserstoffen, bei dem die Faserstoffe mit einer chemischen Aufschlußlösung in Gegenwart von Organosilicium- verbindungen umgesetzt werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird für einen bestimmten Restligningehalt im Zellstoff weniger Aufschlußlösung benötigt. Ein Maß für den Restligningehalt im Zellstoff ist die Kappazahl, die dem Verbrauch an Millilitern 0,1 normaler (3,161 g/l) Kaliumpermanganatlösung pro Gramm Zellstoff entspricht.
Die Verringerung an Aufschlußlösung bewirkt eine Erhöhung der Zellstoffausbeute bezogen auf eingesetzten Faserstoff, da weniger Kohlehydrate, insbesondere Hemicellulosen herausgelöst werden, und somit auch weniger Nebenprodukte entstehen.
Eine bestimmte Kappazahl kann bei Verwendung der Organosili- ciumverbindungen auch erreicht werden, indem die Kochzeit verkürzt wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kappazahl unter konstanten AufSchlußbedingungen erniedrigt.
Da die Aufschlußlösung nun besser wirkt, weist der Zellstoff eine geringere Menge an gröberen, nicht aufgeschlossenen Faserrohstoffen ("rejects") auf. Generell führen Organosiliciumverbindungen zu einer höheren Zellstoffausbeute und geringeren Mengen an nicht aufgeschlossenen Faserstoffen.
Ferner verbessern die Organosiliciumverbindungen die Festigkeitswerte von Zellstoff und vermindern den Celluloseabbau.
Bevorzugte Organosiliciumverbindungen sind organische Silo- xane und Silane, welche eine organische polare Gruppe und einen hydrophoben Siloxan- oder Silanteil aufweisen und dadurch grenzflächenaktive Eigenschaften an den Phasengrenzen flüssig/flüssig, flüssig/gasförmig und flüssig/fest aufweisen.
Bevorzugt als Organosiliciumverbindungen sind die Organopolysiloxanverbindungen, welche aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) bis (VII)
R3SiO1/2 (I),
R2SiO (II),
RSiO3/2 (III),
SiO4/2 (IV),
R2R'SiO1/2 (V),
RR'SiO (VI),
R'SiO3/2 (VII), aufgebaut sind, worin
R einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlen- stoffatomen,
R' einwertige Reste der allgemeinen Formeln (VIII), (IX), (X) oder (XI)
bedeuten, in denen
R1 zweiwertige C1- bis C18-Kohlenwasserstoffreste,
R2 Wasserstoffatome oder einwertige C1- bis C6-Alkylreste,
R3 Wasserstoffatome, einwertige C1- bis C6-Acylreste, C1- bis C6-Kohlenwasserstoffreste oder OSO3X,
X Wasserstoffatome, Alkali- oder gegebenenfalls mit C1- bis C18-Kohlenwasserstoffresten substituierte
Ammoniumionen,
Z Glycosidylreste, aufgebaut aus 1 bis 10 Monosaccharideinheiten,
a die Werte 1, 2, 3, 4 oder 5,
b ganzzahlige Werte von 0 bis 200,
c die Werte 0 oder 1 und
d die Werte 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten,
mit der Maßgabe, daß die Organopolysiloxanverbindungen mindestens eine Einheit der allgemeinen Formeln (V) bis (VII) aufweisen.
Ebenfalls bevorzugte Organosiliciumverbindungen sind die Organosilane der allgemeinen Formel (XII)
R3SiR' (XII), worin R' einwertige Reste der vorstehenden allgemeinen
Formel (VIII) bedeutet und
R die vorstehenden Bedeutungen aufweist.
Wenn in den allgemeinen Formeln (VIII) bis (XI) b einen Wert von mindestens 2 aufweist kann a innerhalb des Formelbe reichs [O(CR2)a]b eines Restes unterschiedliche Werte annehmen. Beispielsweise kann der Formelbereich [O(CR2)a]b ein Polyethylenglykol/Polypropylenglykol Blockcopolymeres sein.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, isoButyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert.-Pentylrest; Hexylreste, wie der n-Hexylrest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest; Octylreste, wie der n-Octylrest und iso-Octylreste, wie der 2,2,4-Trimethylpentylrest; Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie der n-Decylrest; Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest; Octadecylreste, wie der n-Octadecylrest; Alkenylreste, wie der Vinyl-, Allyl- und der 5-Hexen-1-ylrest; Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptylreste und Methylcyclohexylreste; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl- und Anthrylund Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p-Tolylreste, Xylylreste und Ethylphenylreste; Aralkylreste, wie der Benzylrest, der alpha- und der ß-Phenylethylrest.
Vorzugsweise sind mindestens 90 Mol-% der Reste R Methyl-, Ethyl- oder Phenylreste, insbesondere Methylreste.
Beispiele für die zweiwertigen Reste R1 sind gesättigte gerad- oder verzweigtkettige oder cyclische Alkylenreste wie der Methylen- und Ethylenrest sowie Propylen-, Butylen-, Pentylen-, Hexylen-, 2-Methylpropylen-, Cyclohexylenreste, oder ungesättigte Alkylen- oder Arylenreste wie der Hexenylenrest und Phenylenreste
Beispiele für die einwertigen Alkylreste R2 und R3 sind Dei den vorstehenden Beispielen für R aufgeführt. Beispiele für die Kohlenwasserstoffreste an den Ammoniumionen in X sind die für R genannten Kohlenwasserstoffreste.
Beispiele für die C1- bis C6-Acylreste R3 sind der Acetyl-, Propionyl- und n-Butyrylest.
Beispiele für Monosaccharide, aus denen die Glycosidreste Z aufgebaut sein können, sind Hexosen und Pentosen, wie Glucose, Fructose, Galactose, Mannose, Talose, AIlose, Altrose, Idose, Arabinose, Xylose, Lyxose und Ribose, wobei Glucose besonders bevorzugt ist. Vorzugsweise enthalten die Glycosidreste Z eine oder zwei Monosaccharideinheiten.
Vorzugsweise bedeutet a die Werte 2 oder 3. Vorzugsweise bedeutet b ganzzahlige Werte von 3 bis 100, insbesondere 10 bis 70.
Vorzugsweise weisen 2 bis 50 % insbesondere 5 bis 20 % der Einheiten der Organopolysiloxanverbindung die allgemeinen Formeln (V) bis (VII) auf.
Vorzugsweise sind mindestens 95 %, insbesondere mindestens 99 % der Einheiten der Organopolysiloxanverbindung Einheiten der allgemeinen Formeln (II), (VI) und (I). Weiterhin ist bevorzugt, daß die Organopolysiloxanverbindung eine durchschnittliche Viskosität von 20 bis 500 000 mPa.s, insbesondere von 200 bis 60 000 mPa.s bei 25ºC aufweist.
Es kann eine Organosiliciumverbindung, es können auch Gemische mehrerer Organosiliciumverbindungen eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden auf 100 Gewichtsteile trockene Faserstoffe 0,001 bis 1, insbesondere 0,01 bis 0,1 Gewichtsteile Organosiliciumverbindungen eingesetzt. Als chemische Aufschlußverfahren können beispielsweise angewandt werden:
1) das Sulfitverfahren
Beim Sulfitaufschluß werden Hackschnitzel mit Lösungen von Hydrogensulfiten gekocht. Je nachdem, ob die Hydrogensulfit- Lösungen überschüssiges Schwefeldioxid enthalten oder nicht, bezeichnet man die Verfahren als saure Bisulfit-Verfahren oder nur als Bisulfit-Verfahren. Als Überbegriff hat sich "Sulfitverfahren" eingebürgert.
2) das Sulfatverfahren
Beim Sulfatverfahren besteht die Aufschlußlösung, auch als Weißlauge bezeichnet, aus den Hauptkomponenten NaOH und Na2S.
Vorzugsweise wird nach dem Sulfatverfahren gearbeitet.
Wenn das alkalische Sulfatverfahren angewendet wird, sind im Verfahren vorzugsweise pro 100 Gewichtsteile trockenes Holz 10 bis 35, insbesondere 20 bis 30 Gewichtsteile Na2O in Form von NaOH vorhanden. Vorzugsweise sind im Verfahren pro 100 Gewichtsteile trockenes Holz 3 bis 15, insbesondere 6 bis 10 Gewichtsteile Na2S vorhanden. Vorzugsweise wird das Verfahren bei 0,1 bis 3 MPa, insbesondere bei 0,5 bis 1,5 MPa durchgeführt.
Die chemischen Verfahren können absatzweise oder kontinuierlich in einem Zellstoffkocher durchgeführt werden.
Die Verweilzeit der Mischung im Zellstoffkocher beträgt vorzugsweise 10 min bis 7 h. Als Faserstoffe können beispielsweise eingesetzt werden alle pflanzlichen Rohstoffe (Faserpflanzen), die einen hinreichenden Cellulose-Gehalt besitzen und sich genügend leicht verarbeiten lassen.
Vorzugsweise werden Hölzer eingesetzt, wobei man in vielen Ländern heute auch in großem Umfang die in den Sägewerken anfallenden Holzabfälle als Rohstoff verwendet. Daneben spielen jedoch auch gewisse Einjahrespflanzen und Gräser eine untergeordnete Rolle.
Das Holz wird in Form von beispielsweise Hackschnitzeln, Spänen oder Holzmehl eingesetzt.
In den nachfolgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, a) alle Mengenangaben auf das Gewicht bezogen; b) alle Drücke 0,10 MPa (abs.); c) alle Temperaturen 20º C d) EO Ethylenethereinheit (-CH2-CH2-O-). Beispiele
Beispiel 1
Zellstoffaufschluß im kontinuierlichen Zellstoffkocher
Als Organosiliciumverbindung wurde ein polyglykoletherfunk- tionelles wasserlösliches Silicontensid (Pulpsil® 950 S von Wacker-Chemie GmbH, München) eingesetzt. Pulpsil® 950 S wird durch Umsetzung der Organosiloxanverbindung der Formel
(XIII)
(H3C)3SiO[(H3C)2SiO]75[HCH3SiO]5Si(CH3)3 (XIII), mit dem Allylpolyglykol der Formel (XIV)
H2C=CH-CH2-O[CH2CH2O]25[CH2CH(CH3)O]25H (XIV), in Gegenwart eines Platinkatalysators hergestellt. Die dabei entstehende Organosiliciumverbindung wird durch die Formel (XV)
(H3C)3SiO[(H3C)2SiO]75[Y(CH3)SiO]5Si(CH3)3, (XV), wobei Y die Formel (XVI)
-(H2C)3O[CH2CH2O]25[CH2CH(CH3)O]25H (XVI), aufweist, gekennzeichnet.
Ein kontinuierlicher Zellstoffkocher mit einer Kapazität von 270 to Trockenholzsubstanz in Form von Sägespänen pro Tag wurde bei 172ºC und 0,95 MPa betrieben. Die Verweilzeit der Mischung im Kocher betrug 15 Minuten. Im Verfahren waren pro 100 Gewichtsteile Trockenholz 28 Gewichtsteile Na2O und 7 Gewichtsteile Na2S vorhanden. Der erhaltene Zellstoff wies eine Kappazahx von etwa 52 auf.
Nach 36 Stunden wurden kontinuierlich zusätzlich 0,022 Gewichtsteile der vorstehenden Organos liciumverbindung pro 100 Gewichtsteile Trockenholzsubstanz in die Aufschlußlösung unmittelbar vor dem Kocher gegeben. Die Kappazahl des Zellstoffs sank daraufhin auf etwa 48. Anschließend wurde die Menge an Na2O auf 25 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Trockenholz gesenkt. Der erhaltene Zellstoff wies wieder eine Kappazahl von etwa 52 auf.
Beispiel 2:
Zellstoffaufschlußversuche im Labor
Die nachfolgend beschriebenen Zellstoffaufschlußversuche in Gengewart von Organosiliciumverbindungen im Labor demonstrieren ebenfalls deren Wirksamkeit bei der Herstellung von Zellstoff.
AufSchlußbedingungen für die Laborversuche:
* Laborkocher:
Zellstoffkocher, in welchem gleichzeitig 6 Autoklaven mit je einem Volumen von 2,5 1 unter gleichen Bedingungen betrieben werden können.
* Holzarten:
- Nadelholz: Kiefer ("Scot spine", pinus silvestris) aus Ostfinnland;
- Laubholz: Birke ("Betula birch") aus einer
finnischen Zellstoffmühle
* Einwaage an Holzschnitzel:
300 g gemäß Prüfmethode SCAN-CM 39 : 38 ofengetrocknete Holzschnitzel
* effektives Alkali:
(als NaOH in %, bezogen auf Trockengewicht an Holzschnitzel)
20 % bei Laubholz bzw. 21 % bei Nadelholz (gemäß Prüfmethode SCAN-N 2 : 88) * Sulfidität: 32 %
(gemäß Prüfmethode SCAN-N 2 : 88)
* Kochlauge/Holz-Verhältnis:
5 : 1, einschließlich des Wassergehalts der Holzschnitzel
* Zugabemenge an oberflächenaktiven Verbindungen:
0,04 % bezogen auf Trockengewicht an Holzsubstanz
* Aufheizzeit:
Die Zeit, die benötigt wird, um von 80 ºC auf 161 ºC bei Laubholz bzw. 173 ºC bei Nadelholz zu kommen; die exakten Angaben sind in der Tabelle aufgeführt.
* Verweilzeit:
Die Zeit, bei der der Aufschluß der Holzschnitzel in dem Autoklaven des Zellstoffkochers nach Erreichen der Endtemperatur von 161 ºC bei Laubholz und 173 ºC bei Nadelholz stattfindet; die exakten Angaben sind in der Tabelle aufgeführt.
Generelle Beschreibung der Laborversuche:
Die nach der Anlieferung zunächst eingefrorenen Holzschnitzel wurden innerhalb von 48 h wieder aufgetaut.
Danach wurden sie über eine sorgfältige Siebung in verschiedene Fraktionen aufgetrennt, und deren Trockengewicht wurd nach SCAN-CM 39 : 38 (24 h, 105 ºC) bestimmt.
Für den anschließenden Aufschluß der Holzschnitzel wurde jeweils eine definierte Zusammensetzung aus den Fraktionen der Siebung herangezogen. Dazu wurden je 300 g Holzschnitzel - bezogen auf Trockengewicht - in den Autoklaven vorgelegt und mit Weißlauge (der eigentlichen Kochlauge als Aufschlußlösung, welche als
Hauptkomponenten NaOH und Na2S enthält) und Schwarzablauge (dem Filtrat aus der Zellstoffwasche, welches in verdünnter Form NaOH und Na2S enthält) von einer finnischen Zellstoffmühle versetzt, um die vorstehend erwähnten Aufschluß- bedingungen einzustellen (effektives Alkali,
Flüssigkeit/Holz-Verhältnis, Sulfidität).
Danach wurden 0,04 % der in der Tabelle angegebenen oberflächenaktiven Verbindungen als 2 %ige Lösungen in
destilliertem Wasser zugegeben.
Nach Beendigung der Verkochung wurde der Zellstoff aus den jeweils 6 Autoklaven gewaschen (16 h mit ca. 45 ºC warmem Wasser), zentrifugiert und homogenisiert.
Es folgte die Bestimmung der Gesamtausbeute an Zellstoff, bevor 10 Min. lang in einem Wennberg-Zerfaserer aufgeschlagenen und nach erneutem Sieben über einem Sieb mit 0,35 mm Maschenweite (Manttä-Sieb) der Anteil an unaufgeschlossenen Faserstoffen (rejects) bestimmt wurde.
Die Angabe an gesiebter Zellstoffausbeute (Gesamtausbeute minus rejects) erfolgte in Prozent, bezogen auf ofengetrocknete Einwaage an Holzschnitzel.
Beschreibung der verwendeten Tenside:
Verwendete Tenside
Als Organosiliciumtenside wurden folgende Produkte verwendet: 1. Siliconöl Wacker ® LO66 (von Wacker-Chemie GmbH,
München)
Siliconöl Wacker ® LO66 wird durch Umsetzung der Organosiliciumverbindung der Formel (XVII)
H3CSiO[Si(CH3)HO]1,4SiCH3 (XVII), mit dem Allylpolyglykol der Formel (XVIII)
H2C=CH-CH2O[CH2CH2O]6,5CH3 (XVIII), in Gegenwart eines Platinkatalysators hergestellt. Die dabei entstehende Organosiliciumverbindung wird durch die Formel (IXX)
H3CSiO[Si(CH3)YO]1,4SiCH3 (IXX), wobei Y die Formel (XX)
(CH2)3O[CH2CH2O]6,5CH3 (XX), aufweist, gekennzeichnet.
2. Wacker ® SPG 120 VP (von Wacker-Chemie GmbH, München)
Wacker ® SPG 120 VP stellt eine 50 % ige Lösung eines siloxanmodifizierten Glycosids in Wasser/Isopropanol dar, wobei der Wirkstoff dv ch Umsetzung der Organo- siloxanverbindung der Form (XVII) mit dem Allylpolyglykol der Formel (XXI)
H2C=CH-CH2O[CH2CH2O]1-(Glycosidyl)1,8 (XXI), in Gegenwart eines Platinkatalysators hergestellt wird.
Die dabei entstehende Organosiliciumverbindung wird durch die Formel (IXX), wobei Y die Formel (XXII)
(CH2)3O(CH2CH2O)1(Glycosidyl)1,8 (XXII), aufweist, gekennzeichnet.
Zum Vergleich wurden die in US-A-5,250, 152 beschriebenen organischen Tenside Bl und B2 herangezogen.
3. Organisches Tensid B1:
Das organische Tensid B1 stellt eine 1:1-Mischung aus ethoxyliertem Isostearylalkohol (Isostearyl(EO)10OH) und ethoxyliertem Oleylalkohol (Oleyl[EO]20OH) dar.
4. Organisches Tensid B2:
Das organische Tensid B2 stellt eine 1:1-Mischung aus Di-n-nonylphenolethoxylaten mit unterschiedlichen EO- Anteilen dar. Die beiden Phenolderivate werden mit den Formeln (XXIII) und (XXIV) gekennzeichnet.
Ergebnisse der Zellstoffaufschlußversuche im Labor:
Mit den Organosiliciümtensiden und den rein organischen Tensiden Bl und B2 wurden 3 Zellstoff-Aufschlußversuche in dem vorstehend beschriebenen Zellstoffkocher bei unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt.
Bei all den Verkochungen führte der Aufschluß mit dem Silicontensid SPG 120 VP zu den höchsten, gesiebten Zellstoffausbeuten.
Daneben führten die Laborversuche mit LO66 zu Zellstoffqualitäten mit den niedrigsten Kappazahlen und relativ geringen "rejects".

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff aus Faserstoffen, bei dem die Faserstoffe mit einer chemischen Aufschlußlösung in Gegenwart von Organosiliciumverbindungen umgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Organosiliciumverbindungen die Organopolysiloxanverbindungen eingesetzt werden, welche aus Einheiten der allgemeinen Formeln (I) bis (VII)
R3SiO1/2 (I),
R2SiO (II),
RSiO3/2 (III),
SiO4/2 (IV),
R2R'SiO1/2 (V),
RR'SiO (VI),
R'SiO3/2 (VII), aufgebaut sind, worin
R einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen,
R' einwertige Reste der allgemeinen Formeln (VIII), (IX), (X) oder (XI)
bedeuten, in denen
R1 zweiwertige C1- bis C18-Kohlenwasserstoffreste,
R2 Wasserstoffatome oder einwertige C1- bis C6-Alkylreste,
R3 Wasserstoffatome, einwertige C1- bis C6-Acylreste, C1- bis C6-Kohlenwasserstoffreste, oder OSO3X,
X Wasserstoffatome, Alkali- oder gegebenenfalls mit C1- bis C18-Kohlenwasserstoffresten substituierte Ammoniumionen,
Z Glycosidylreste, aufgebaut aus l bis 10 Monosaccharideinheiten,
a die Werte 1, 2, 3, 4 oder 5,
b ganzzahlige Werte von 0 bis 200,
c die Werte 0 oder 1 und
d die Werte 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeuten,
mit der Maßgabe, daß die Organopolysiloxanverbindungen mindestens eine Einheit der allgemeinen Formeln (V) bis
(VII) aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Organosiliciumverbindungen die Organosilane der allgemeinen Formel (XII) eingesetzt werden,
R3S iR' (XII), worin
R' einwertige Reste der vorstehenden allgemeinen Formel
(VIII) bedeutet und
R die vorstehenden Bedeutungen aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem mindestens 95 % der Einheiten des Organopolysiloxans Einheiten der allgemeinen Formeln (II), (VI) und (I) sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem auf 100 Gewichtsteile trockene Faserstoffe 0,001 bis 1 Gewichtsteile Organosiliciumverbindung eingesetzt werden.
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