DE1262754B

DE1262754B - Verfahren zur Herstellung von Neutralsulfitzellstoff

Info

Publication number: DE1262754B
Application number: DEST15539A
Authority: DE
Inventors: Karl Nicolaus Cederquist; Karl Esbjoern Eftring
Original assignee: Stora Kopparbergs Bergslags AB
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1958-09-11
Filing date: 1959-09-05
Publication date: 1968-03-07
Also published as: FR1236223A; BE582569A; CH379256A; GB885605A; FI40601B; US3078208A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. CL:

PATENTAMT

DEUTSCHES

AUSLEGESCHRIFT

D21c

Deutsche Kl.: 55 b-1/20

Nummer: 1262754

Aktenzeichen: St 15539IV a/55 b

Anmeldetag: 5. September 1959

Auslegetag: 7. März 1968

Neutralsulfitzellstoff wird gewöhnlich in Ausbeuten von 65 bis 90% durch Aufschließen von Holz, hauptsächlich Laubholz, durch eine mit Soda gepufferte Dinatriumsulfitlösung bei Temperaturen, die im allgemeinen zwischen 160 und 180 ⁰C liegen, und anschließende mechanische Zerfaserung des aufgeschlossenen Materials hergestellt.

Bei der Erhitzung von Holz im vorerwähnten Temperaturbereich entstehen organische Säuren, die eine Braunfärbung der Holzsubstanz bewirken. Um diesen Übelstand einigermaßen zu beseitigen, hat man die Natriumsulfitlösung mit Soda oder Bicarbonat versetzt, so daß deren Pufferungsfähigkeit erhöht wurde. Der Sodazusatz betrug gewöhnlich etwa ein Viertel der eingesetzten Sulfitmenge. Durch die gesteigerte Pufferungsfähigkeit wurden entstehende organische Säuren in größerem Umfang gebunden und die Verfärbung des Holzes erniedrigt. Eine reine Natriumsulfitlösung hat einen pH-Wert von etwa 9,5 und besitzt keine Pufferungsfähigkeit.

Es war jedoch auch schon bekannt, zum Aufschluß von Holz kohlensäurefreie Natriumsulfitlauge zu verwenden, da sich herausstellte, daß der Kohlensäuregehalt der Sulfitlösung, ob frei oder gebunden, dem Prozeß schädlich ist, weil sich beim Aufschließen Soda bzw. Bicarbonat unter Bildung gasförmiger Kohlensäure, die einen Teil der Kochflüssigkeit verdrängt, innerhalb der Holzspäne zersetzt. Es wird die Neutralisierung der entstehenden Säuren erschwert, wodurch die Gefahr der Braunfärbung der Holzspäne erhöht wird. Ferner wurde festgestellt, daß bei Anwendung von mit Soda bzw. Bicarbonat gepufferten Sulfitlösungen die eigentliche Imprägnierung erschwert wird. Gasförmige Kohlensäure setzt auch den Partialdruck des Wasserdampfes herab, so daß stets eine entsprechende Dampfmenge abgelassen werden muß, damit die gewünschte Reaktionstemperatur aufrechterhalten bleibt.

Ferner war es bekannt, das Dämpfen der Holzspäne bei Atmosphärendruck vorzunehmen, sie anschließend mit der Kochlösung bei einer Temperatur von 120 bis 125 ⁰C und darüber zu imprägnieren, nach dem Entfernen der überschüssigen Kochlösung unter Einhaltung einer Temperatur zwischen 140 und 160 ° C zu kochen und daran anschließend die Zerfaserung vorzunehmen. Dieses bekannte Verfahren führt jedoch bei den gewählten Temperaturen und der üblichen Imprägnierdauer von etwa 1 bis IV2 Stunden zu keinem befriedigenden Ergebnis, vor allem bezüglich des Weißgehaltes.

Es hat sich nämlich als außerordentlich wichtig erwiesen, die Holzspäne vor ihrer Erwärmung über Verfahren zur Herstellung von
Neutralsulfitzellstoff

Anmelder:

Stora Kopparbergs Bergslags Aktiebolag, Falun (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,

4000 Düsseldorf-Oberkassel, Dominikanerstr. 37

Als Erfinder benannt:

Karl Nicolaus Cederquist, Falun;

Karl Esbjörn Eftring, Kvarnsveden (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 11. September 1958 (8656),
vom 18. August 1959 (7682)

110 °C intensiv mit Kochflüssigkeit zu imprägnieren, um einer Verfärbung und einem zwecklosen Abbau der Holzsubstanz vorzubeugen. Falls die Holzspäne von der Kochflüssigkeit nicht völlig durchtränkt werden, tritt bei dem Erwärmen der Holzspäne über 110 "C eine allmähliche Verfärbung des Zellstoffs ein, die bei den in der Praxis gewöhnlich verwendeten Temperaturen von 140 bis 180⁰C noch verstärkt wird.

Durch ein Dämpfen der Holzspäne wird das Imprägnieren weitgehend erleichtert, wobei die Dämpfdauer je nach Holzart, Trockengehalt, Größe der Späne usw. bestimmt wird. Die Dämpfdauer muß deshalb von Fall zu Fall ermittelt werden, kann jedoch innerhalb weiter Grenzen schwanken. Zum Beispiel für Späne verschiedener Birkenholzarten erwies es sich als notwendig, die Dämpfdauer zwischen 5 und 10 min zu variieren, damit eine einwandfreie Imprägnierung erreicht wird. Nach dem Dämpfen müssen normale Birkenholzspäne, je nach dem Feuchtigkeitsgehalt, mit der Kochflüssigkeit Va bis 2 Stunden vermischt bleiben, wenn die Imprägnierung so durchgreifend sein soll, daß der Zellstoff einen möglichst hohen Weißgehalt erhält.

Zur Verbesserung des bekannten Verfahrens zur Herstellung von Neutralsulfitzellstoff in hoher Ausbeute aus Laubholz durch Dämpfen und Imprägnie-

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ren von Holzspänen mit einer keine freie oder gebundene Kohlensäure enthaltenden Natriumsulfit- und -bisulfitkochlösung bei pH-Werten von etwa 6 bis 9,5, nachfolgendes Kochen in Dampfatmosphäre und anschließende Zerfaserung sieht die Erfindung daher vor, daß die Holzspäne bei einer unter 110 ° C liegenden Temperatur, vorzugsweise bei 100 °C oder weniger, mindestens 30 min., vorzugsweise 60 bis 120 min., imprägniert, danach in üblicher Weise von überschüssiger Imprägnierlösung befreit, bei einer Temperatur von 165 bis 175 °C gekocht und anschließend zerfasert werden.

Aus den im Zusammenhang mit der Erfindung angestellten Versuchen hat sich ergeben, daß bei einer sorgfältig durchgeführten Imprägnierung ein Weißgehalt, z. B. bei Birkenzellstoff von 62 bis 65 °/o bei einer Ausbeute von 80 bis 90 %, erreicht werden kann, wenn bei der Imprägnierung die bisher üblichen Temperaturen unterschritten werden, die Imprägnierdauer eingehalten und beim Kochen der angegebene Temperaturbereich gewählt wird. Erfindungsgemäß kann das Verfahren eine Abwandlung in der Weise erfahren, daß die gedämpften Holzspäne komprimiert und anschließend in der Imprägnierflüssigkeit bei einer unter 110 ⁰C liegen- as den Temperatur, vorzugsweise bei 100 °C oder weniger, mindestens 3 min., zweckmäßig mehr als 10 min., zu ihrer Entspannung gehalten, danach in üblicher Weise von überschüssiger Imprägnierlösung befreit, bei einer Temperatur von 165 bis 175 ⁰C gekocht und anschließend zerfasert werden.

H u s b a η d hat in einem Aufsatz in TAPPI, Vol. 36, Nr. 12, 1953, S. 529 ff., beschrieben, daß der Weißgehalt des Zellstoffs in hohem Maße von der Imprägnierung abhängig ist, was mit den Ergebnissen der Erfindung übereinstimmt. Obwohl Husband eine Evakuierung der Holzspäne vorgesehen hatte, ist die von ihm angewendete Imprägnierzeit von 15 min. bei allmählicher Erwärmung in dieser Zeit auf 100 "C zu kurz, um einen ausreichenden Weißgehalt zu ergeben.

Falls die Imprägnierung so ausgeführt wird, daß die Holzspäne nach dem Dämpfen komprimiert und unmittelbar in der Kochflüssigkeit bei Kochtemperatur entspannt werden, z. B. gemäß dem sog. Asplund-Verfahren, kann die Imprägnierdauer erheblich abgekürzt werden. Die Versuche haben jedoch ergeben, daß die Imprägnierdauer nicht kürzer als 3 bis 10 min. sein darf, wenn z. B. Birkenzellstoff einen Weißgehalt von etwa 60 bis 65 Einheiten erhalten soll.

Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung hat sich herausgestellt, daß eine weitere Erhöhung des Weißgehaltes möglich ist, wenn die Zellstoffsuspension nach erfolgter Koch- und Grobzerfaserung durch Auspressen unter allmählich steigendem Trockengehalt von Ablauge befreit wird, ohne daß Verdünnungswasser zugesetzt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann, wenn die Zellstoffsuspension nach erfolgtem Kochen mit Wasser verdünnt oder gewaschen wird, geringe Mengen feinkörniger organischer Substanz ausgefällt und von den Fasern absorbiert werden, wodurch der Weißgehalt des Zellstoffes nachläßt. Dies hat sich bei der Herstellung von Zellstoff aus Laubbäumen, wie Birke und Pappel, nachweisen lassen. Sulfitzellstoff von Fichte zeigt dieselbe Neigung, doch ist bei diesem die Erhöhung des Weißgehaltes wesentlich geringer.

Schon durch Pressen auf einen Trockengehalt von 30 °/o vor der Verdünnung mit Wasser ist eine Weißgehalterhöhung von etwa 2 Einheiten im Vergleich zu einem Auswaschen in einem Diffusor erzielbar.

Nach der Erfindung hat es sich ferner als zweckmäßig erwiesen, den Zellstoff nach der Zerfaserung ohne nennenswerte Verdünnung mit Wasser auf einen Trockengehalt von mindestens 40 °/o unter Abscheidung der wesentlichen Menge an Ablauge auszupressen.

Beim Pressen auf einen Trockengehalt von 40 % haben Messungen eine Weißgehaltserhöhung von etwa 3 Einheiten ergeben. Bei einem Trockengehalt von 50% ergab sich eine weitere Erhöhung um 1 Einheit.

Die Weißgehaltsmessung erfolgte nach dem Pressen des Zellstoffes und seiner Verdünnung mit Wasser in einer Konzentration von 3 bis 4°/o, dem anschließenden Raffinieren, Auswaschen und dem Formen zu einem Papierbogen.

Da das Aufschließen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ohne Anwesenheit freier Flüssigkeit erfolgt, kann es zweckmäßig sein, den Zellstoff nach der Zerfaserung und vor dem Pressen mit Ablauge, die von der Presse kommt, zu verdünnen.

Das Pressen erfolgt zweckmäßig in kontinuierlich arbeitenden Pressen, z. B. Schraubenpressen oder Scheibenpressen der in der Zellstoffindustrie üblichen Art.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es weiterhin, einen bisher nicht erzielten Weißgehalt bei einem verhältnismäßig niedrigen Chemikalieneinsatz, der bestenfalls 42 kg Na₂O und 45 kg SO₂ pro Tonne Trockengewicht des Holzes betragen kann, zu erhalten. Bei der Durchführung der Imprägnierung, wie sie das Verfahren nach der Erfindung vorsieht, wird nämlich erreicht, daß sämtliche Holzspäne eine vorbestimmte, erforderliche Chemikalienmenge erhalten, ohne daß sich in den Holzspänen ein. unnötiger Überschuß ergibt, was beim Aufschließen zu einem höchstmöglichen Weißgehalt und höchstmöglicher Festigkeit bei Einsatz nur geringer Chemikalienmengen führt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Neutralsulfitzellstoff in hoher Ausbeute aus Laubholz durch Dämpfen und Imprägnieren von Holzspänen mit einer keine freie oder gebundene Kohlensäure enthaltenden Natriumsulfit- und -bisulfitkochlösung bei pH-Werten von etwa 6 bis 9,5, Kochen in Dampfatmosphäre und anschließende Zerfaserung, dadurch gekennzeichnet, daß die gedämpften Holzspäne bei einer unter 110° C liegenden Temperatur, vorzugsweise bei 100° C oder weniger, mindestens 30 min, vorzugsweise 60 bis 120 min, imprägniert, danach in üblicher Weise von überschüssiger Imprägnierlösung befreit, bei einer Temperatur von 165 bis 175° C gekocht und anschließend zerfasert werden.

2. Abänderung des Verfahrens zur Herstellung von Neutralsulfitzellstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedämpften Holzspäne komprimiert und anschließend in der Imprägnierflüssigkeit bei einer unter 110° C liegenden Temperatur, vorzugsweise bei 100° C oder weniger, mindestens 3 min, zweckmäßig mehr als 10 min, zu ihrer Entspannung gehalten, danach

in üblicher Weise von überschüssiger Imprägnierlösung befreit, bei einer Temperatur von 165 bis 175° C gekocht und anschließend zerfasert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff nach der Zerfaserung ohne nennenswerte Verdünnung mit Wasser auf einen Trockengehalt von mindestens 40% unter Abscheidung der wesentlichen Menge an Ablauge ausgepreßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff nach der Zer-

IO faserung und vor dem Pressen mit Ablauge, die von der Presse kommt, verdünnt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 809 111;
Das Papier, Heft 3/4, 1954, S. L9 bis LlO;
Der Papierfabrikant, Heft 46, 1926, S. 709 bis 713; Chemisches Zentralblatt, 1955, S. 4731 bis 4732; Tappi, Vol. 40, Nr. 6, 1957, S. 412 bis 419; Nr. 10, 1955, S. 577 bis 588; Nr. 12, 1953, S. 529 bis 534;
Paper Trade Journal, v. 23. 9.1926, S. 50 bis 53.