DE1951816B - Verfahren zur Herstellung von mecha nisch chemischen, semichemischen oder chemischen Holzzellstoffen oder Holzfaser breien fur die Fabrikation von Papier, Karton u dgl - Google Patents

Description

1 2

Es ist bekannt, die chemische Behandlung von Holz vorliegt. Diese Uneinheitlichkeit rührt davon her, daß zwecks Gewinnung von Holzschliff und/oder Zeil- es nahezu unmöglich ist, Späne von absolut einheitstoff zur Herstellung von Papier dadurch vorzuneh- licher Größe herzustellen, selbst wenn man Siebe bemen, daß man den Wirkstoff auf das faserige Mate- nutzt und die größeren Späne weiter verkleinert und rial mit seinem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt ein- 5 die zu kleinen aus dem weiteren Verfahren auswirken läßt, wobei, was die Größe der allgemein scheidet.

Holzschuppen genannten Holzspäne betrifft, eine Dabei ist zu beachten, daß in dem Gesamtverfah-Stärke von etwa 9 bis 30 mm und Schnitte in Win- ren der Herstellung von Zellstoff oder Holzbrei für kein von ungefähr 30° in der Richtung der Fasern in die Papierfabrikation eine der eigentlichen Industriaden halbchemischen und chemischen Holzzellstoffen io lisierung vorangehende Stufe zu beachten ist, die den verwendet werden, um die den einen Bestandteil des weiteren Verlauf der Behandlung ebenfalls negativ Holzes (Lignin und Kohlehydrate) bildenden, inter- beeinflußt. Es handelt sich hierbei um die Lagerung zellulären Polymeren eigenen Klebekräfte aufzulösen des Ausgangsmaterials, sei dieses nun das in Scheite oder auszuschalten. Daraus geht hervor, daß der geschnittene, aber sonst unbearbeitete Holz oder aber Charakter des Schliffs oder Zellstoffs von der zur 15 die Späne. Wenn die Hölzer oder Holzspäne im Erreichung der Trennung und Unterteilung zugeführ- Freien oder in Nässe gelagert werden, geschieht es, ten Energie abhängt. Hierfür benutzt man chemische in dieser Vorstufe, daß die im Holzmaterial enthal- oder mechanische Energie, oder beide miteinander, tene natürliche Feuchtigkeit, selbst wenn sie in der aber im allgemeinen werden vollkommen getrennte gesamten Masse mehr oder weniger einheitlich ist, Fasern erlangt, wenn nur chemische Energie zu- 20 durch das Wetter (Sonnenschein, der die Austrockgeführt wird, während bei der Herstellung von nung der oberen Schicht des Holzhaufens, und mechanischen und semichemischen (Kombination von Regen, der eine Feuchtigkeitszunahme in den am chemischen und mechanischen Verfahren) Breien mit meisten ausgesetzten Teilen des Haufens verursacht) ganze Fasern, Faserbündel, fehlerhaft behandelte eine Veränderung erfährt, die sich insbesondere in Fasern, Faserbruchstücke und feines, strukturloses 25 den äußeren Schichten bemerkbar macht, sich zum Material erzeugt werden; dieses letztere ist typisch für Schaden der nachfolgenden Bearbeitung des Matedas mechanische Verfahren. Die durch Lauge ein- rials auswirkt, indem die verschiedenen Mengen von gebrachte Energie führt den Abbruch einiger der Feuchtigkeit enthaltenden Späne auch der Lauge interzellulären Klebekräfte herbei. gegenüber mehr oder weniger empfindlich sind.

Die geringe Wirksamkeit des Eindringens der 30 Aus der Fachliteratur (L'Industria della Carta-Lauge, die auf die wegen der in den Faserstoffen Volume Primo — Enrico Gianni —, S. 574 und enthaltenen Feuchtigkeit eingetretenen Verdünnung 577, Ausgabe 1961) ist es bekannt, daß das Holz der Lauge zurückzuführen ist, ist der Grund, welcher versuchsweise bis zur Größe von Streichhölzern nicht erlaubt, eine Gleichförmigkeit im Erweichen (etwa 3 mm) mit ziemlich guten Ergebnissen verklei- und in der Auflösung von Lignin, Kohlehydraten, 35 nert werden kann, wenn man es stets bei dem natür-Wachsen und Harzen (die zusammen mit den Fasern liehen Feuchtigkeitsgehalt des Holzes beläßt,
das Gerippe des Holzes bilden) zu erlangen. Das be- Bei der Herstellung bestimmter, mechanischdeutet, daß man, um ein Erweichen und eine Auf- chemisch oder halbchemisch genannter Holzbreie für lösung von annehmbaren Durchschnittswerten zu er- die Papierfabrikation hat man bereits das Eindringen reichen, gezwungen ist, relativ hohe und das Verhält- 40 der Lauge dadurch verbessern wollen, daß man diese nis Wirkstoff zu Holz überschreitende Laugenkon- direkt auf die Holzklötze einwirken ließ, indem man zentrate einzusetzen, wodurch es aber wiederum dazu die Klötze in einen Autoklav einbrachte, um durch kommt, daß ein Teil der Fasern, der im ersten Augen- die Erzeugung eines Unterdrucks die im Holz entblick mit der Lauge in Berührung kommt, auf Grund haltene Luft auszuziehen, wodurch das Eindringen von deren Konzentration degradiert wird, während 45 der unter hydrostatischem Druck eingeführten Lauge die Fasern, die erst später mit der Lauge in Beruh- begünstigt werden sollte. Diese Holzklötze oder rung kommen, keine solche Degradierung erfahren. Scheite werden dann in altbekannter Weise (durch Denn die Stärke der Konzentration der Lauge hat Holzschleifsteine) entfasert, aber trotz allem wird inzwischen abgenommen, weil sie durch die dem nicht die erforderliche Einheitlichkeit der Durchdrin-Fasermaterial innewohnende Feuchtigkeit verdünnt 50 gung erreicht, da das Verfahren, welches man als wurde. »ALB-semioell« kennt, wiederum wegen der im Aus-So kommt es, daß man in der Verarbeitung von gangsmaterial unverändert verbleibenden Feuchtig-Holzzellstoff gut imprägnierte oder durchtränkte keit unzulänglich ist.

Holzschuppen oder Späne von geringer Größe (un- Man hat auch Späne einem ähnlichen Verfahren

gefähr 15 bis 20 mm) erhält, wogegen die größeren 55 unterworfen, ohne aus den gleichen Gründen zu

Späne, aus denen das zersplitterte Holzmaterial be- einem besseren Resultat zu gelangen (Escher-Wyss-

steht, unvollständig durchtränkt werden, besonders Verfahren).

im Inneren, bis zu welchem die Lauge nicht mit ihrer Auch hat man in der Herstellung eines halbvollen Wirksamkeit, sondern nur in verdünnterer chemischen Breis, um ein besseres Eindringen der Form und mit geringerer Kraft gelangt. 60 Lauge zu erreichen, das Ausgangsmaterial hohen Wenn auch die nicht degradierten Fasern des inne- Drücken (9 oder 10 At) und entsprechend hohen ren Kerns der Späne oder Holzschuppen später durch Temperaturen von 170 bis 180° C ausgesetzt. Aber mechanische oder chemische Behandlung von dem auch hier fand die Degradierung nur in den äußeren nachfolgenden Zerfaserungs- und Bleichverfahren ge- Faserschichten statt, während die des inneren Kerns trennt werden können, so haben weder der erste noch 65 der Holzschuppen oder Späne weniger von der Imder zweite Verfahrensschritt einen gleichförmigen prägnierung mit Lauge betroffen werden, da diese Einfluß auf das gesamte Material, weil es in diesen durch die vorhandene Feuchtigkeit und unter dem Verfahrensabschnitten eben ziemlich uneinheitlich Einfluß des Niederschlags des im Verfahren verwen-

3 4

deten Dampfes verdünnt wird. Dieses Verfahren ist Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

als »Chemipulver« bekannt. findung erfolgt die Zerkleinerung des Holzes bis auf

In allen bekannten Verfahren zur Herstellung von eine einheitliche, zwischen etwa 0,1 und 3 mm lie-

Holzfaserbrei für Papier ist aus den vorstehend ange- gende Stärke.

gebenen Gründen die Verwendung eines Überschusses 5 Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform von Wirkstoff in den verschiedenen benutzbaren der Erfindung wird die weitere Zerkleinerung der aus Laugen (sauere, basische oder neutrale, wie sie nor- der ursprünglich vorgenommenen Zerkleinerung malerweise in der Papierindustrie verwandt werden) stammenden Holzschuppen durchgeführt, wonach die notwendig, um die richtige Durchdringung des inne- erwähnte Entwässerung vorgenommen wird,
ren Kerns der Späne zu erreichen. Diese Überschüsse io Das Ausgangsmaterial in dieser Verfassung an Wirkstoff bedingen wiederum große Rück- (trockene, schuppenförmige Gebilde) ermöglicht ein gewinnungsanlagen, welche die Produktion erheblich leichtes Eindringen und Imprägnierung der Lauge, verteuern. Ein weiterer Nachteil der oben erwähnten das sich schnell und einheitlich in der gesamten bekannten Verfahren liegt darin, daß die starke Masse jeder Schuppe vollzieht, ohne daß die Laugen-Konzentration des Wirkstoffs in der Lauge eine 15 konzentration geändert oder eine Degradation der Degradation der äußeren Fasern herbeiführt, was im Fasern bewirkt würde.
Endergebnis den erhaltenen Ertrag vermindert. Mittels dieses Verfahren werden verschiedene Be-

Bei allen bisher bekannten Verfahren zur Her- dingungen geschaffen, die in den bisher bekannten Stellung von Holzzellstoff oder Faserbrei aus Holz- und üblichen Verfahren nicht vorliegen. Diese sind schuppen oder Spänen für die Papierindustrie sind 20 vor allem: Einheitlichkeit der Imprägnierung, minialso zwei Hauptnachteile zu überwinden, nämlich die male Degradation der Fasern, bessere Regelung der Größe und Form, zu welcher das Holz zerkleinert zu verwendenden Mengen von Wirkstoff, je nach wird, um die Holzschuppen oder Späne zu erhalten; dem Typ des verwendeten Holzes und der Qualität und die Feuchtigkeit, die im Inneren der Holz- des herzustellenden Breis, sowie eine Verminderung schuppen oder Späne verbleibt, ob diese nun die 25 des Verhältnisses von Lauge oder sonstigen Flüssignatürliche Feuchtigkeit ist, oder ob sie durch die keiten zu Holz, welches Verhältnis in den bekannten Lagerweise erzeugt wurde. Verfahren einen Mindestwert von 2:1 hat und erfin-

Diese beiden Nachteile treten nicht bei der Her- dungsgemäß auf die Proportion 1:1 zurückgeführt Stellung von mechanischem Holzschliff aus Chips oder werden kann. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß die Spänen auf; es ist aber zu bedenken, daß der so 30 angegbenen Proportionen auf das absolut trockene erlangte Schliff oder Brei nicht als solcher für die Gewicht des Holzes zu beziehen sind.
Fabrikation von Papier geeignet ist, sondern erst zu Diese Senkung des das Verhältnis Lauge zu Holz verbessern ist, indem man chemischen Zellstoff bei- darstellenden Wertes macht es möglich, kleinere Vermischt. Für Zeitungspapier z. B. verwendet man 20 arbeitungsanlagen zu benutzen oder gleich großen bis 25 °/o von Chemiezellstoff, der Rest ist mechani- 35 Anlagen eine größere Leistungsfähigkeit und Produkscher Brei. tionskapazität zu verleihen.

Ziel der Erfindung ist, bei einem Verfahren zur Bei Anwendung des erfindungsgemäßen VerHerstellung von mechanisch-chemischem, halb- fahrens ergeben sich die folgenden Vorteile: Klötze chemischem und chemischem Holzschliff und/oder oder Scheite jedes Durchmessers und jeder Länge Faserbrei für die Fabrikation von Papier, Karton 40 können verwertet werden, um daraus die schuppenu. dgl. die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Dies förmigen Holzsplitter zu gewinnen. Die Benutzung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das jeglicher Holzarten ist möglich. Es besteht der Verfahren von »schuppen«-förmigen Holzsplittern Präparation des Ausgangsmaterials (Schuppen) für ausgeht, die durch ihre geringe Stärke und ihre jede Art Brei (mechanisch-chemisch, halbchemisch physischen und strukturellen Eigenschaften ein nach- 45 oder chemisch). Es erfolgt eine homogene Trocknung heriges Senken der darin erhaltenen natürlichen sowie eine schnelle und homogene Imprägnierung der Feuchtigkeit durch irgendein den Fasern nicht schäd- Holzschuppen durch die Lauge, ferner eine Nichtliches Trocknungsverfahren zuläßt. Verdünnung der Lauge während der Imprägnierung,

Ggenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren eine genaue Dosierung des in der Lauge zu verwenzur Herstellung von mechanisch-chemischen, halb- 50 denden Wirkstoffs je nach der gewünschten Art von chemischen und chemischen Holzzellstoffen und Faserbrei, eine minimale Degradation des faserigen Faserbreien für die Fabrikation von Papier, Karton Ausgangsmaterials während dessen Behandlung, da u. dgl. aus Holzarten, bei welchem das Holz bis auf es ja nicht mehr nötig ist, einen Überschuß von eine Größe zerkleinert wird, die seine Entwässerung Wirkstoff einzusetzen und die Benutzung eines homoerlaubt, und das zerkleinerte Material mit sauren, 55 gencn Materials in den nachfolgenden Zerfaserungsbasischen oder neutralen Flüssigkeiten imprägniert und Bleichverfahren. Darüber hinaus erhält man und hierauf gekocht und entfasert wird, das dadurch einen größeren Ertrag an Brei, für die Herstellung gekennzeichnet ist, daß man die Zerkleinerung durch einer bestimmten Qualität eine Verminderung des Abschuppen des Holzes mittels einer quer und paral- Verhältnisses von Flüssigkeit zu Holz, eine Vermin-IeI zur Achse des Holzstamms verschiebbar vor- 60 derung der Dauer der Entfaserungs- und Kochverrückenden Schneidetrommel vornimmt, die in dem fahren, welche Abschnitte der Verfahren zur Herzylinderförmigen Holzstamm kreisförmige Sekanten Stellung von chemischen und semichemischen Breiten bildet, wobei die Stärke der Schuppen einheitlich ist bilden, wobei die kürzere Dauer dieser Abschnitte und zwischen etwa 0,1 und 3 mm liegt, und daß man der größeren Schnelligkeit der Imprägnierung zu zwischen der Zerkleinerung und der Imprägnierung 65 danken ist und eine Verminderung der Drücke und die Holzschuppen einer wahrnehmbaren Entwässe- Temperaturen im Falle von chemischen und halbrung unterwirft, die bis zum Erreichen einer chemischen Breien, aus den vorstehend angegebenen lOO°/oigen Trockenheit durchgeführt werden kann. Gründen. Da das Kochen oder Dämpfen im Ver-

Claims (3)

5 6 fahren zur Herstellung des chemischen oder halb- stände der Stämme mittels einer mit schwimmenden chemischen Breis in homogener Weise erfolgt, hat Backen ausgerüsteten Entrindungsmaschine üblichen man auch im Bleichverfahren den Vorteil, daß man Typs vorgenommen. Die so behandelten Stämme eine geringere Menge von Wirkstoff anwenden und werden dann in eine Holzverschuppungsmaschine ge- folglich eine geringere Degradation der Fasern er- 5 bracht, deren verschiebbare Messer so eingestellt reichen kann. werden, daß Holzschuppen mit einer Durchschnitt- Die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Ver- stärke von 0,2 mm erzeugt werden. Nachdem der fahrens verwendeten technischen Maßnahmen sind Stamm dem bereits geschilderten Verfahren unterdie folgenden: Der Holzstamm oder Klotz wird auf worfen worden ist, werden die so erhaltenen HoIzan sich bekannte Weise zu 0,1 bis 3 mm dicke Holz- io schuppen zu einer mit einem Sieb versehenen Mahlschuppen geschnitten, wobei beste Ergebnisse mit vorrichtung gebracht, wo man die Holzschuppen einer Schneidtrommel des in den Preßholzjndustrien weiter zerkleinert, deren Größe mittels des Siebes üblichen Typs durch einen quer durch den Stamm vereinheitlicht wird. Die zerkleinerten Holzschuppen gehenden und parallel zur Achse des Stammes hin wurden sodann zum Trocknen in einen indirekt mit verschobenen Schnitt erzielt werden, der in dem 15 Dampf beheizten Drehofen eingeführt, wo sie auf zylinderförmigen Stamm eine kreisförmige Sekante eine 100 °/oige Trockenheit gebracht werden. Dieser formt. Danach wird ein Trocknen durchgeführt, das Trockenheitsgrad wurde im Laboratorium mit einem so lange dauern kann, bis lOO°/oige Trockenheit er- Muster von 20 g nachgeprüft, welches in einem Ofen reicht ist. 48 Stunden lang einer beständigen Temperatur von Die funktionell Beziehung zwischen allen Ver- ao 105° C ausgesetzt wurde, ohne daß man bei den f ahrensschritten (d. h. im Rahmen dieser Beschrei- verschiedenen Versuchen irgendeine Veränderung des bung sowohl die an sich bekannten wie die eigent- Gewichts hätte feststellen können, liehen neuen Schritte) ist folgende: Vorbereitung des Von dem in diesem Zustand befindlichen Material Holzes, nachdem zunächst die Rinde vom Stamm werden 500 kg in einer in der Papierindustrie als abgetrennt ist, worauf man das Holz zu den die 25 »Kollergang« bekannten Vorrichtung zusammen mit gewünschte Dicke zwischen 0,1 und 3 mm aufwei- 750 kg Lauge oder Flüssigkeit behandelt, die aus senden Holzschuppen schneidet. Die Schuppen Wasser (Raumtemperatur) und 25 kg NaOH besteht, werden am besten erhalten, wenn man mit einer was einem Verhältnis von 5 % Wirkstoff auf das Schneidetrommel des in der Preßholzindustrie üb- Gewicht des 100 % trockenen Holzes entspricht, so liehen Typs, mit quer zum Stamm und parallel zur 30 daß man auf das Verhältnis Holz zu Lauge oder Achse des Stammes hin verschobenem Schnitt, Flüssigkeit von 1:1,5 (d. h. 1 kg trockenes Holz auf arbeitet der in dem zylinderförmigen Stamm eine 1,5 kg Lauge oder Flüssigkeit) kommt. Dieses kreisförmige Sekante bildet. Danach werden die Holz- Material nimmt dank der im Kollergang vollzogenen schuppen gemahlen und das Mahlerzeugnis in einen Behandlung fast augenblicklich alle Merkmale eines Trockner geleitet, in dem es auf den gewünschten 35 Faserbreis an, weil es vollkommen mit Lauge durchGrad von Trockenheit gebracht wird, je nach der drungen wurde. Es wird dann in eine mit Messern Qualität des Breis, den man zu erhalten wünscht. ausgerüstete als »Holländer« bekannte Raffinations-Dieses Trocknen kann so vorgenommen werden, daß maschine übergeführt, wo es möglichst wenig enerman die völlige Trockenheit der Holzschuppen er- gisch behandelt wird, um das Brechen der Fasern zu reicht. Die einheitliche und trockene, auf diese Weise 40 vermeiden. Während der Behandlung im Holländer gewonnene gemahlene Holzschuppe unterwirft man wird der Brei gleichzeitig gewaschen, um ihn mit sodann dem Imprägnierungsverfahren, und zwar einer Waschtrommel von den in NaOH gelösten innerhalb irgendeines gewünschten Bereichs von Er- Substanzen zu befreien. Nach dem Entfaserungstrag und Reinheit. abschnitt wird der Brei in einer Mischbütte geladen Dabei ist ein besonders wesentliches Merkmal 45 und durch eine, mit Messern ausgerüstete Kegelstofferfindungsgemäßen Verfahrens die die Zerkleinerung mühle in der Maschinenbütte überführt, des Holzes zu Holzschuppen, deren Stärke nach Danach wird mittels einer kontinuierlich arbeiten-Wunsch von 0,1 bis 3,0 mm variieren kann, wobei den Maschine zur Herstellung von Papier Typ sich die Verkleinerung von der bisher üblichen »Yankee« aus dem gesamten so gewonnenen Faser-Arbeitsweise dadurch unterscheidet, daß man diese 50 brei Papier von einer Stärke von 27 g/m2 mit einer bislang gemäß dem Schnitt in der Form von zwischen Geschwindigkeit von 100 m pro Minute hergestellt, 9 und 30 mm dicken Holzschuppen oder Spänen aus- ohne daß bei der Produktion irgendwelche Störungen führte, unter einem Winkel von etwa 30° mit Bezug auftreten. Die mikroskopische Analyse eines so herauf die Achse des Stammes. Nach den bisher üb- gestellten Produkts ergab, daß ungefähr 60% von liehen Methoden, werden diese Holzschuppen oder 55 ganzen, vollkommen befreiten Fasern und ungefähr Späne mit ihren oder selbst oberhalb ihres natür- 40% von geschnittenen Faserbündeln vorhanden liehen Feuchtigkeitsgehalts weiter verarbeitet, wäh- waren, rend es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich ist, daß die Holzschuppen erst getrocknet werden, damit sie bestrebt sind die Lauge fast äugen- 60 Patentansprüche: blicklich aufzunehmen.

1. Verfahren zur Herstellung von mechanisch-

Ausführungsbeispiel chemischen, halbchemischen und chemischen

Holzzellstoffen und Faserbreien für die Fabri-

Man nimmt Stämme von verschiedenen Durch- 65 kation von Papier, Karton u. dgl. aus Holzarten,

messern und Längen aus Pappeln vermischt mit bei welchem das Holz bis auf eine Größe zer-

Pappelweiden, die aus dem Paranadelta stammen. kleinert wird, die seine Entwässerung erlaubt, und

Die Entfernung der Rinde wird im natürlichen Zu- das zerkleinerte Material mit sauren, basischen

oder neutralen Flüssigkeiten imprägniert und hierauf gekocht und entfasert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerkleinerung durch Abschuppen des Holzes mittels einer quer und parallel zur Achse des Holzstamms verschiebbar vorrückenden Schneidetrommel vornimmt, die in dem zylinderförmigen Holzstamm kreisförmige Sekanten bildet, wobei die Stärke der Holzschuppen einheitlich ist und zwischen etwa 0,1 und 3 mm liegt, und daß man zwischen der Zerkleinerung und der Imprägnierung die Holzschuppen einer wahrnehmbaren Entwässerung

unterwirft, die bis zum Erreichen einer lOO°/oigen Trockenheit durchgeführt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung des Holzes bis auf eine einheitliche, zwischen etwa 0,1 und 3 mm liegende Stärke erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Zerkleinerung der aus der ursprünglich vorgenommenen Zerkleinerung stammenden Holzschuppen durchgeführt wird, wonach die erwähnte Entwässerung vorgenommen wird.