DE2752081B2

DE2752081B2 - Verfahren und Vorrichtung für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignoceUulosehaltigem Fasergut

Info

Publication number: DE2752081B2
Application number: DE2752081A
Authority: DE
Inventors: Ingemar Danderyd Bystedt; Bo Jaerfaella Falk; Aake Taeby Sandstroem
Original assignee: DEFIBRATOR STOCKHOLM AB
Current assignee: DEFIBRATOR STOCKHOLM AB
Priority date: 1976-11-23
Filing date: 1977-11-22
Publication date: 1979-01-25
Also published as: FR2371544A1; FR2371544B1; US4270976A; FI773521A; DE2752081A1; FI61215B; GB1590704A; JPS6260298U; JPS5365401A; CA1112816A; BR7707797A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignocellulosehaltigem Fasergut durch Zerfaserung bzw. Raffination des Faserguts zwischen zueinander umlaufenden Mahlscheiben in einer Dampfatmosphäre bei erhöhter Temperatur unter einem Druck, der höher oder niedriger als atmosphärischer Druck sein kann. Die Behandlung des Faserguts erfolgt in alkalischer Umgebung unter Zusatz von auf das Gut chemisch wirkenden Mitteln, wie Perverbindungen, insbesondere Peroxyden, die wegen ihrer das Lignin schonenden Eigenschaft als Bleichmittel verwendet werden. Jedoch neigen Peroxyde dazu, u. a. durch Wärmeeinwirkung

j) abgebaut zu werden, weswegen die Wirkung des Gleichmittels schlechter wird, wenn das Fasergut, dem das Gleichmittel zugesetzt worden ist, einer längeren Dampfbehandlung unterworfen wird. Eine langzeitliche Dampfbehandlung verschlechtert auch die Bleichbar-

wi keit des Faserguts.

Bleichung von mechanischem Zellstoff mittels beispielsweise Wasserstoffperoxyd ist an sich bekannt, wurde aber nur bei Temperaturen von bis zu etwa 6O⁰C hin, wo sich der Abbau des Wasserstoffperoxyd

""> bemerkbar zu machen beginnt, vorgenommen. Bei Temperaturen von 100⁰C und mehr ist die Abbaugeschwindigkeit so hoch, daß sich eine wirksame Bleichung in Türmen auf herkömmliche Weise nicht

durchführen läßt Bleichung von mechanischem Raffineurstoff in verhältnismäßig hoher Konzentration, wie !0—20%, ist mit Erfolg in Scheibenraffineuren als sogenannte Nachraffination durchgeführt worden, weil diese verhältnismäßig wenig Energie erford in, weswegen sich die Temperatursteigerung in mäßigen Grenzen hält Ein Scheibenraffineur ist ein ausgezeichnetes Mischgerät, um Stoff und Lösungen schnell und innig miteinander zu vermischen, und dazu ziemlich unabhängig von der Konzentration des Stoffs. Jedoch muß man, um eine schikHiche Temperatursteigerung zu verhindern, die Konzentration oft niedriger halten, als oben angegeben wurde.

Aufgrund der kurzen Verweilzeit in dem Raffineur und der mäßig hohen Temperatur von etwa 60—80° C kann für gewöhnlich nicht das ganze Bleichvermögen des Peroxyds in dem Raffineur ausgenutzt werden; vielmehr muß der Faserbrei nach dem Durchgang durch den Raffineur während einer längeren oder kürzeren, von der Menge an in dem Brei verbliebentn Peroxyd abhängigen Zeit eine Nachbleiche durchzumachen Gelegenheit erhalten.

Es ist auch versucht worden, bei der Herstellung sogenannten thermomechanischen Stoffs (sog. TMP-Stoffs) aus Holzhackspänen in einem Scheibenraffineur gleichzeitig mit der Zerfaserung dem Spangut Peroxyd zuzuführen, was bedeutet, daß das Peroxyd bereits in der Einlaßleitung in den Raffineur den Spänen zugesetzt wird. Dies Vorgehen hat jedoch bisher keinen größeren Erfolg gehabt. Dies wird durch einen Aufsatz in der Zeitschrift Pulp& Paper Canada, März 1976, Seite 63 bestätigt wo sich u. a. ein Bericht über Versuche befindet, bei der Herstellung von TMP-Stoff mittels Druckzerfase; ung Peroxydlösung unter verschiedenen Bedingungen, z. B. vor und nach der Zerfaserung, zuzusetzen. In einer Zusammenfassung der Ergebnisse wird als beste Lösung eine Zuführung der Peroxydlösung nach der Druckbehandlungsstufe empfohlen und damit die Durchführung der Bleichung des erhaltenen Stoffes unter milderen Temperaturbedingungen als den während der Druckbehandlungsstufe herrschenden. Es ist wahrscheinlich, daß die früher angestellten Versuche, das Fasergut im Zusammenhang mit Druckzerfaserung bei Temperaturen über 100° C wegen der außerordentlich hohen Abbaugeschwindigkeit des Peroxyds und des dadurch bedingten wesentlichen Verlusts an Bleichwirkung nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt haben. Demzufolge ist es dem Fachmann als die beste Lösung für die Herstellung gebleichten Faserstoffs der hier in Rede stehenden Art erschienen, die Bleichung des Stoffs getrennt von der Zerfaserung vorzunehmen, wie oben beschrieben wurde.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignocellulosehaltigem Fasergut, bei dem die Bleichung des Stoffs in Verbindung mit der Zerfaserung erfolgt, jedoch auf solche Weise, daß die Wirkung des Bleichmittels nicht nennenswert beeinträchtigt wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß die Zusetzung des Bleichmittels derart vorgenommen wird, daß eine längere thermische Einwirkung auf das Bleichmittel vor der Zerfaserung vermieden wird. Das Bleichmittel wird also dem Bleichgut oder dem Faserbrei unmittelbar vor seinem Eintritt in den Mahlspalt zwischen den Mahlscheiben oder an einer Stelle dahinter zugesetzt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das auf das Fasergut chemisch wirkende Mittel, wie ein Peroxyd, dem Fasergut erst dann zugesetzt, wenn dieses in die Mahlzone eintritt oder sich in dieser befindet oder in dem Einspeiseabschnitt in diese Zone zwischen den

■> Mahlscheiben und vorzugsweise in dem Augenblick, wo die Faserfreilegung begonnen hat

Gemäß einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens soll auch das Mahlgut von der Einwirkung des bei der Zerfaserung entwickelten Dampfes so lange wie

ίο möglich vor dem Eintritt des Mahlguts zwischen die Mahlscheiben abgeschirmt werden, und dies geschieht gemäß der Erfindung mit Hilfe des Mahlguts selbst

Mit Bleichung in einem Druckraffineur bei Zerfaserung von Holzhackspänen bei Temperaturen im

ij Raffineur zwischen 100—150°C, vorzugsweise 110-130°C und stellenweise in der Mahlzone noch 20° C und höher, durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß sich bei einem solchen Vorgehen ein befriedigendes Ergebnis sogar mit einer rein alkalischen Peroxydlösung erhalten läßt, ohne daß es eines Zusatzes von stabilisierenden oder puffernden Stoffen bedarf.

Es ist unverkennbar, daß ein Zusatz von Peroxydbleichlösung im Zerfaserungsaugenblick in gewissem Ausmaß die Bildung von chromophoren Gruppen und

j) gefärbten Strukturen verhindert wie sie sonst bei der Zerfaserung von Holzhackspänen unter Dampfdruck und bei Temperaturen über 100°C eintritt, und daß die kurze Reaktionszeit ein günstiges Verhältnis zwischen der Bleichreaktion des Peroxyds und seinem Abbau

ju ergibt. Eine äußerst kurze Reaktionszeit, wie ein Bruchteil einer Sekunde, ergibt auch einen im Vergleich mit der üblichen Bleichung in Türmen niedrigen Alkaliverbrauch, was auf die Helligkeit des Stoffs günstig einwirkt. Die hohe Stoffkonzentration zusam-

r> men mit der sehr wirksamer Einmischung der Bleichflüssigkeit hat auch den Vorteil, daß man mit einer hohen Peroxydkonzentration, wie 10—15 g/l, bleichen kann.

Mit peroxydhaltigen Bleichmitteln gemäß der Erfin-

4(i dung sind Lösungen gemeint, die zur Hauptsache Peroxyde des Typs Wasserstoffperoxyd und Natriumperoxyd enthalten, von denen ersteres das wichtigste und am meisten für die Bleichung von mechanischen und gewissen chemo-mechanischen und halbchemischen

ι ■> Stoffen benutzte Bleichmittel ist.

Der Bleichprozeß, der in alkalischer Umgebung durchgeführt wird, findet normalerweise mit in bekannter Weise stabilisierter und gepufferter wasserstoffperoxydhaltiger Bleichflüssigkeit statt, die, auf trockenes

">o lignocellulosehaltiges Ausgangsgut berechnet, 3-8% Natriumsilikat (Na₂SiO₃) und gegebenenfalls 0,1-0,5 Magnesiumsulfat (MgSO₄) enthalten kann. Wie bereits erwähnt, hat sich der Bleichprozeß erfolgreich auch mit reinem Wasserstoffperoxyd ohne die Gegenwart von

Vi puffernden Substanzen durchführen lassen. Zur Erzielung eines guten Bleichergebnisses muß das lignocellulosehaltige Ausgangsgut durch Zusetzen von Komplexbildnern, wie z. B. Diäthylentriaminpentatssigsäure, DTPA, und Ethylendiamintetraessigsäure, EDTA, von Schwermetallionen weitestmöglich befreit werden, und diese Behandlung kann entweder vor oder gleichzeitig mit der Bleichung vorgenommen werden. In letzterem Fall werden die Komplexbildner dei peroxydhaltigen Bleichflüssigkeit zugesetzt. Die alkalische Umgebung bei der Bleichung erhält man am besten durch Einspeisen von Alkalilösung unmittelbar in die Mahlzone, was durch Einmischen in die peroxydhaltige Bleichflüssigkeit oder getrennt von, aber parallel zu der

Bleichflüssigkeit erfolgen kann.

Bei der Herstellung von chrmo-mechanischem und halbchemischem Stoff aus Laubholz erhält man die alkalische Umgebung bei der bleichenden Zerfaserung am besten durch Tränken von Holzhackspänen mit verdünnter Alkalilösung von 3 —40 g NaOH/1 bei einer Temperatur von 30-100°C, vorzugsweise 30-60°C, wodurch der fertige Stoff außer Helligkeit auch gute Stärkeeigenschaften erhalten kann. Die Tränkung kann einesteils eine Diffusionstränkung während eines Zeitraums von 15 — 60 Minuten sein und andernteils eine sogenannte »PREX«-Tränkung, bei der die Holzhackspäne nach Zusammenpressen in z. B. einer Schraubenpresse in die Alkalilösung eingespeist und in dieser sich wieder ausdehnen gelassen werden, wobei die Alkalilösung in die Späne eingesaugt wird.

Die Peroxydmenge (H₂O₂) kann zwischen 0,8 und 4,0%, berechnet auf das trockene Ausgangsfasergut, liegen, selbstverständlich aber bei besonderen Umständen auch noch niedriger und noch höher sein.

Die gemäß der Erfindung hergestellten gebleichten Faserbreie können mechanische, chemo-mechanische und halbchemische Stoffe sein, die aus Fasergut verschiedenartigsten Ursprungs, wie beispielsweise Nadel- und Laubholz, Bagasse, Stroh usw., wie auch aus solchem Ausgangsgut durch Zerfaserung unter verschiedenen Bedingungen hergestellte Faserbreie. In den Fällen, wo das lignocellulosehaltige Fasergut zerfasert wird, ist es zweckmäßig, es vor der Zerfaserung in bekannter Weise zu geeigneter Stückgröße wie Hackschnitzel, Sägespäne oder Hackspäne zu zerkleinern. Das Fasergut, das zugleich mit der Bleichung zerfasert wird, soll nachstehend auch als Hackspäne oder Holzhackspäne bezeichnet werden.

Vor allem eignet sich der hier in Rede stehende Bleichprozeß für die Herstellung von sogenannten thermomechanischem Faserstoff (TMP-Zellstoff) durch Zerfaserung von Holzhackspänen in einem Scheibenraffineur bei einer in diesem herrschenden Temperatur von 100-150° C, normalerweise 110-130° C, in einer Sattdampfatmosphäre und unter einem der Temperatur entsprechenden Dampfdruck von 1 -4 kg/cm². Stellenweise kann in der Mahlzone die Temperatur wesentlich höher sein. Die Bleichung kann bei hoher Stoffkonzentration, die hinter der Mahlzone zwischen 25-60% betragen kann, durchgeführt werden.

Desgleichen ist der Bleichprozeß gemäß der Erfindung sehr brauchbar in Verbindung mit einer Raffination von Faserbreien des oben näher angegebenen Typs bei hoher Konzentration von 15—40%, wobei normalerweise so viel Energie für die Raffination zugeführt werden muß, daß die Temperatur in einem unter atmosphärischem Druck stehenden Raffineur auf 100⁰C und in der Mahlzone stellenweise sogar auf 120— 140⁰C ansteigen kann.

Wenn das faserhaltige Ausgangsgut aus Holzhackspänen besteht und die Herstellung von TMP-Zellstoff oder chemomechanischem Stoff beabsichtigt ist, erfolgt die Behandlung des Gutes zweckmäßig in zwei Stufen: Zerfaserung unter Druck und bsi einer Temperatur im Raffineur von 110-130⁰C unter kontinuierlicher Zufuhr von Bleichchemikalien in die Mahlzone und Raffinierung bei atmosphärischem Druck in der Gegenwart von in dem Mahlgut verbliebenen Resten von Bleichmittel, wobei sich die Temperatur des austretenden Stoffes gewöhnlich auf 100° C belauft

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigt F i g. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine Mahlanlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, wobei das Bleichmittel dem Mahlgut unmittelbar vor dem Eintritt in die Mahlzone zwischen den Mahlscheiben des in der Anlage enthaltenen Mahlapparats zugesetzt wird,

F i g. 2 einen gleichartigen Schnitt durch einen Teil einer abgewandelten Ausführungsform des Mahlapparats, wobei das Bleichmittel in der Mahlzone zugesetzt wird, und

Fig.3 ein Kurvenbild zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen zugeführter Bleichmittelmenge und erzielter Helligkeit bei dem Verfahren gemäß der Erfindung und bei herkömmlichen Bleichmethoden.

Die in der F i g. 1 dargestellte bevorzugte Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung enthält einen Mahlapparat mit zueinander umlaufenden Mahlscheiben und einen an diesen angeschlossenen, verdichtenden Förderer zur Bildung eines dampfdichten Pfropfens aus Mahlgut.

Das Ausgangsgut, das gegebenenfalls durch Zufuhr von beispielsweise Dampf auf eine Temperatur von höchstens 100° C vorgewärmt sein kann, wird dem Einlaß 20 eines das Gut zusammenpressenden Förderers 22 zum Zustandebringen einer dampfdichten Überführung des Guts zu dem Mahlapparat oder Zerfaserer 24 zugeführt. Dieser Förderer 22 umfaßt bei dem Ausführungsbeispiel ein inwendig sich in der Richtung des Mahlgutstromes kegelstumpfförmig verjungendes Rohr, in dem eine Schraube oder Schnecke 26 derselben Form arbeitet. An die Auslaßseite des Rohres kann ein Gegendruckglied 27 angeschlossen sein. Dieses kann die Form eines Rohrstutzens haben, in welchem Klappen 28 gelagert sind, die von Kolbenservomotoren 30 derart betätigt werden, daß sie sich in den Innenkanal 32 des Rohrstutzens, der eine zweckmäßig zylinderförmige Fortsetzung des Endes des Schraubenverdichters bildet, hineinschwenken lassen und dadurch die freie Durchströmfläche dieses Kanals verkleinern. Hierdurch läßt sich eine hochgradige Zusammenpressung oder Verdichtung des Ausgangsgutes, z. B. der Hackspäne, erzielen. Diese enthalten in der Regel Wasser, das bei der Zusammenpressung ausgepreßt wird und durch Löcherungen 34 in dem Rohr 22 austritt und über einen Trichter 35 weggeleitet wird.

Der Mahlapparat oder Zerfaserer 24 umfaßt in einem Gehgäuse 36 eingeschlossene Mahlscheiben, bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel eine nicht umlaufende, fest mit dem Gehäuse verbundene Mahlscheibe 38 und eine auf einer durch einen Motor zu Umdrehung antreibbaren Welle 44 sitzende Mahlscheibe 40. Zwischen dem Motor und der umlaufenden Mahlscheibe 40 ist in bekannter Weise ein Servomotor vorgesehen, der, wie z.B. auf der DE-PS 1043 062 hervorgeht, mittels eines axial verschiebbaren, aber nichtumlaufenden Druckkolben den Druck eines hydraulischen Mittels über Wellenlager auf die umlaufende Welle 44 überführt, wodurch der erforderliche hohe Mahldruck für das in dem Spalt 48 zwischen den einander zugekehrten Mahlflächen der Mahlscheiben radial nach außen strömenden Mahlguts erzeugt wird.

An das Mahlgehäuse 36 ist eine Auslaßleitung 50 für den fertigen Faserstoff angeschlossen. In dieser ist ein Ausblaseventil 52 vorgesehen. Im Innern des Mahlgehäuses wird ein Druck aufrechterhalten, der von einem im Innern des Gehäuses untergebrachten Fühlers 54 überwacht wird Die freie Auslaßfläche des Ventils wird mit Hilfe eines Servomotors eingestellt, in welchem ein

Kolben arbeitet, der mittels einer Transmission mit dem beweglichen Ventilkörper des Ventils 52 verbunden ist. Dem Servomotor wird Druckmittel durch Leitungen zugeführt, die beiderseits des Kolbens münden und die an einen Regler angeschlossen sind. Dieser steht durch eine Leitung in Verbindung mit einer Druckmittelquelle und wird von dem Fühler 54 über eine Leitung 68 betätigt. Mit Hilfe dieser Einrichtung läßt sich in dem Gehäuse 36 ein Überdruck von gewünschter Größe aufrechterhalten.

Nachdem das Ausgangsgut in dem Förderer 22 bzw. dem Gegendruckglied 27 zusammengepreßt worden ist, wandert es weiter durch ein inwendig zweckmäßig zylindrisches Rohr 70, dessen freies Ende nahe bei der umlaufenden Mahlscheibe 40 gelegen ist. Hierbei ist dieses Rohr außermittig zur Drehachse der Mahlscheibe 40 angeordnet, um die Zerschlagung des hochgradig zusammengepreßten und dadurch verdichteten Mahlgutpfropfens vor der Einspeisung des Mahlgutes in den Spalt 48 zwischen den Mahlscheiben zu erleichtern. Die Zerschlagung des Pfropfens erfolgt am besten durch eine oder mehrere Schaufeln 72 an der umlaufenden Mahlscheibe 40 gegenüber der Mündung des außermittig gelagerten Rohrs 70. Das im Rohr 70 vorwärts gepreßte Gut ist nämlich so kompakt, daß es durch besondere Mittel zu seiner früheren Konsistenz zerlegt werden muß. Bei der Zusammenpressung des Ausgangsguts wurde das in ihm vorhandene Wasser so weit ausgepreßt, daß sein Trockengehalt auf 50% und mehr gestiegen ist Diese Beschaffenheit ist ungeeignet für die Vermahlung, und deswegen wird auf der Innenseite des Mahlspalts Wasser beispielsweise durch die nicht umlaufende Mahlscheibe 38 in den Mahlspalt selbst eingespeist, wie durch die Pfeile 76 angedeutet ist

Gemäß der F i g. 1 werden die chemischen Behandlungsmittel unmittelbar vor dem Eintritt des Mahlguts in den Mahlspalt zwischen den Mahlscheiben, beispielsweise durch eine Leitung 74, zugeführt wodurch man vermeidet daß der im Zerfaserungsprozeß entwickelte Dampf während nennenswerter Zeitdauer auf die Mittel einwirkt und dadurch deren Wirksamkeit verschlechtert

Bei dieser Ausführungsform wird auch das Mahlgut durch den gebildeten dampfdichten Pfropfen erst kurz vor seinem Eintritt in den Spalt zwischen den Mahlscheiben dem Dampf ausgesetzt was ebenfalls vorteilhaft ist weil eine kurze Dampfbehandlungszeit den Faserbrei leichter behandelbar, im vorliegenden Fall leichter bleichbar, macht

Wenn die Chemikalien hinter der Schraube oder Schnecke zugeführt werden, ist es zweckmäßig, einen Schraubenförderer zu benutzen, der das Fasergut zusammenpreßt um vor der Tränkung mit den Chemikalien Wasser und Luft aus den Poren des Faserguts zu entfernen. Bei der nachfolgenden Entlastung, wenn dem zusammengepreßten Gut eine Chemikalien enthaltende Flüssigkeit zugeführt wird, wird diese Flüssigkeit in die Poren eingesogen, wodurch das Fasergut mit Chemikalienflüssigkeit durchtränkt wird.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach der Zeichnungsfigur 2 bezeichnet 110 einen Teil des ortsfesten Gestells des Mahlapparats, das ein Gehäuse bildet und in dem eine, eine Mahlscheibe 114 tragende Welle 112 drehbar gelagert ist Die Mahlscheibe hat eine Anzahl, im dargestellten Beispiel drei, gleichmittig angeordnete Scheibenelemente 116,117,118, die auf der Scheibe 114 festgeschraubt sind. In der Mitte der Mahlscheibe kann eine Scheibe 120 angebracht sein, die zur Aufgabe hat das Mahlgut radial auswärts zu dem Mahlspalt zu bewegen.

Eine mit der umlaufenden Mahlscheibe 114 zusammenarbeitende, nichtumlaufende Mahlscheibe ist in der Regel aus drei gleichmittig angeordneten Mahlsegmenten 126, 127 und 128 zusammengesetzt, die mittels Bolzen 122, 123 und 124 auf einer Grundplatte 129 befestigt sind.

ίο Das Mahlgut beispielsweise in der Form von Holzhackspänen oder teilweise zerkleinerten Faserbreis wird dem Innenumfang der Mahlscheiben durch einen zentralen Kanal 130 in dem ortsfesten Gestell 110 zugeführt. Vom dort wird das Mahlgut radial nach außen zwischen die Segmente der beiden Mahlscheiben geleitet die zwischen sich einen Mahlspalt bilden, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus drei gleichmittigen Zonen 131, 132, 133 mit nach außen abnehmender Breite zusammengesetzt ist Vor den Mahlzonen 131 -133 liegt ein Einspeiseabschnitt 134.

Gemäß der Erfindung soll also die Bleichflüssigkeit der Mahlzone oder ihr möglichst nahe durch Kanäle oder öffnungen in einer der Mahlscheiben zugeführt werden. Dies ist leicht durchzuführen, wenn der Raffineur wie bei der gezeigten Ausführungsform eine nichtumlaufende Mahlscheibe 129 hat Deren Mahlsegmente sind, wie schon erwähnt an dem Raffineurgehäuse mittels einer Anzahl durchgehender, also bis zum Einspeiseabschnitt zu der Mahlzone reichender Bolzen 122 — 124 befestigt Eine einfache und zufriedenstellende Lösung hat sich dann darin erboten, einen oder mehrere der Bolzen der Länge nach zu durchbohren und mit Rohren, wie 136, die Bohrungen in den Bolzen an eine Dosierpumpe 138 oder ein anderes geeignetes Dosiersystem für die Zufuhr von Bleichflüssigkeit anzuschließen. Laufen jedoch beide Mahlscheiben um, müssen die Kanäle in der einen Scheibe an eine mit einer längsverlaufenden zentralen öffnung versehene Welle angeschlossen und über eine (nicht gezeigte) Laufbüchse außerhalb des Raffineurs an das Dosiersystem angeschlossen sein.

Nachstehend folgt eine kurze Beschreibung und Erörterung einiger Beispiele für die Herstellung sogenannten thermomechanischen Faserstoffs gemäß der Erfindung unter verschiedenen Bedingungen. Zu Vergleichszwecken wurde dann die Zerfaserungsstufe ohne Zufuhr von Bleichflüssigkeit durchgeführt; die Bleichflüssigkeit wurde statt dessen in der Raffinierstufe zugesetzt Schließlich wurden sowohl Zerfaserung als auch Raffination ohne Zufuhr von Bleichflüssigkeit durchgeführt und danach eine herkömmliche Bleichung des fertigen Stoffs vorgenommen. Es hat sich dabei erwiesen, daß bei den hergestellten Faserbreien die beste Helligkeit erhaJten wurde, wenn die Bleichflüssigkeit gemäß der Erfindung schon in der Zerfaserungsstufe beigemischt wurde. Die beiden auf andere Weise hergestellten Faserbreie hatten ungefähr dieselbe Helligkeit Dies geht aus der Fig.3 hervor, wo die Kurve A die Herstellung von Stoff gemäß der Erfindung zeigt, während die Kurven B und C für Stoffe gelten, bei deren Herstellung die Bleichflüssigkeit erst in der Raffinierstufe bzw. in bisher üblicher Weise nachträglich zu denn fertigen Stoff zugesetzt wurde.

Als Beispiele für die verwendeten Mengen von Wasserstoffperoxyd H2Q2 und anderen Chemikalien in Hundertteilen von absolut trockenem Fasergut bei der Herstellung von TMP-Zellstoff aus Fichtenholzhackspänen durch Zerfaserung unter einem Dampfdruck von

1,4 kg/cm² unter Zuführung von Bleichflüssigkeit und nachfolgender Raffination des Faserbreis in Gegenwart von im zerfaserten Brei verbliebener Lösung von Chemikalienresten werden nunmehr die Werte aus zwei Versuchen mit ungleichen Mengen von Peroxyd angegeben:

A 1,0% H₂O₂,0,6% NaOH, 6,3% Na₂SiO₃,0,6% DTPA (Diäthylentriaminpentaessigsäure); Freeness 60 CSF.

Restperoxyd 0,2, pH 7,8, Helligkeit 67,8% ISO.
B 3,8% H₂O₂,13% NaOH, 5,6% Na₂SiO₃,0,5% DTPA (Diäthylentriaminpentaessigsäure); Freeness 60 CSF.

Restperoxyd 1,0, pH 7,8, Helligkeit 76% ISO.

Als Beispiel für die Menge von Peroxyd und anderen Chemikalien in Hundertteilen von absolut trockenen Hackspänen bei der Herstellung von chemo-mechanischem Stoff aus Birkenholz werden nachstehend die Werte aus zwei Versuchen mit ungleichen Mengen von Peroxyd und Alkali angegeben. Die Bleichung, Zerfaserung und Raffination wurden in derselben Ordnung durchgeführt wie bei den soeben bereits erörterten Versuchen.

C Die Hackspäne wurden mit NaOH bei 40° C durch Behandlung nach der oben kurz beschriebenen PREX-Methode mit einer Alkalilösung durchtränkt, die vor der Zerfaserung 10 g NaOH/1 enthielt, wobei die Hackspäne 2J&% NaOH aufnahmen.

D Die Hackspäne wurden mit NaOH bei 4O⁰C durch Behandlung nach der PREX-Methode mit einer Alkalilösung durchtränkt, die vor der Zerfaserung 3 g NaOH/1 enthielt, wobei die Hackspäne 0,6% NaOH aufnahmen.

Bleichflüssigkeit:

C 3% Peroxyd (H₂O₂), 5% Na₂SiO₃, 0,5% DTPA, 0% NaOH, Raffination bis zu Freeness 60 CSF.

D 4% Peroxyd (H₂O₂), 5% Na₂SiO₃, 0,5% DTPA, 2% NaOH, 0,05% MgSO₄; Raffination bis zu Freeness 85 CSF.

Festigkeits- und optische Eigenschaften:

C Berstfaktor 21,7, Abreißlänge 4150 m, Reißfaktor 41, Helligkeit 67%, Opazität (Undurchsichtigkeit) 85%, Lichtstreuung 420 cm²/g.

D Berstfaktor 13,1, Abreißlänge 3170 m, Reißfaktor 32, Helligkeit 78%, Opazität (Undurchsichtigkeit) 83,5%, Lichtstreuung 500 cm²/g.

Der verhältnismäßig große Unterschied in der Helligkeit trotz eines verhältnismäßig kleinen Unterschieds in der Menge verwendeten Peroxyds dürfte auf den Unterschied in der bei der Tränkung der Hackspäne zugeführten Menge von Alkali zurückzuführen sein. Mit der größeren Menge von Alkali trat eine Farbverschlechterung der Späne ein, was die Bleichwirkung nachteilig beeinflußte. Falls dagegen, wie beim Versuch D, das Alkali im wesentlichen zusammen mit der Rleichflüssigkeit zugeführt wird, beeinträchtigt es die Helligkeit in weit geringerem Ausmaß.

In dem Fall, wo der Gehalt an restlichem Peroxyd in dem Stoff nach der Raffination hoch ist, können die Bleichchemikalien teilweise bei einer Waschung des Stoffs zurückgewonnen und kann die zurückgewonnene Lösung mit Peroxyd und anderen Bleichchemikalien aufgefrischt und erneut der Zerfaserungsstufe zugeleitet werden. Eine gewisse Menge von Peroxyd kann auch in der Raffinierstufe zugesetzt werden, um die Helligkeit noch weiter zu erhöhen; dann aber muß sie gemäß der Erfindung dem Faserbrei in der Mahlzone zugeführt werden.

Thermomechanische Faserbreie, die nach Zerfaserung mit Peroxyd kontinuierlich bei hoher Konzentration von 15—30% im Scheibeniraffineur gebleicht werden sollen, werden schnell auf 100⁰C erhitzt, und stellenweise in der Mahlzone kann die Temperatur noch erheblich höher werden. Unter diesen Umständen muß die peroxydhaltige Bleichflüssigkeit dem Mahlgut gemäß der Erfindung in der Mahlzone oder kurz vor dieser zugeführt werden, weil hierbei die Bleichwirkung am besten ausgenützt und ein Verlust von Peroxyd durch Abbau weitestmöglich verhindert wird. Da der Gehalt des Faserbreis an restlichem Peroxyd nach der Raffination hoch sein kann, muß der Brei nach der Raffinierstufe eine Verweilzeit von zwischen 15 und 60 Minuten erhalten, um das Bleichvermögen des Peroxyds so weit wie irgendmöglich auszunutzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren für kontinuierliche Herstellung von Faserbrei oder Stoff aus lignocellulosehaJtigem Fasergut durch Zerfaserung bzw. Raffination des Faserguts zwischen zueinander umlaufenden Mahlscheiben in einer Dampfatmosphäre bei erhöhter Temperatur, wobei die Behandlung des Faserguts in alkalischer Umgebung unter Zusatz von auf das Gut chemisch einwirkenden Mitteln, wie Perverbindungen, insbesondere Peroxyden, wie z. B. Wasserstoff- und Natriumperoxyd enthaltenden Bleichflüssigkeiten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Fasergut chemisch einwirkenden Mittel diesem erst dann zugeführt werden, wenn es sich in dem Einspeiseabschnitt zu den Mahlscheiben oder an einer Steke dahinter befindet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Fasergut einwirkenden Mittel diesem erst dann zugeführt werden, wenn die Faserfreilegung begonnen hat

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Umgebung für die Durchführung des Bleichprozesses dadurch aufrechterhalten wird, daß Alkali in Lösung dem Fasergut zugeführt wird, wenn dieses sich zwischen den Mahlscheiben befindet, und zwar gleichzeitig mit dem peroxydhaltigen Bleichmittel entweder getrennt für sich oder in einer kombinierten Lösung.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Umgebung für die Durchführung des Bleichprozesses dadurch aufrechterhalten wird, daß das Fasergut in bekannter Weise vor der Einspeisung in den Raffineur mit Alkalilösung getränkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergut in einer Atmosphäre von Dampf bei einer im Raffineur 100—150⁰C betragenden Temperatur unter kontinuierlicher Zufuhr von Bleichchemikalien zerfasert wird, und zwar so, daß der Faserbrei bei seinem Austritt aus der Mahlzone eine Stoffkonzentration von 30 -60% hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Gut in der Form eines Faserbreis bei hoher Konzentration von 15-40% und einer Temperatur von 50— 100⁰C in dem austretenden Brei unter kontinuierlicher Zufuhr von Bleichchemikalien raffiniert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserhaltige Gut in zwei Stufen behandelt wird, wobei in der ersten Stufe das Gut in einer Atmosphäre von Dampf bei einer Temperatur im Raffineur von 100-150⁰C unter gleichzeitiger Zuführung von Bleichmitteln zerfasert und der erhaltene Brei in einer zweiten Stufe in Gegenwart von in dem Brei verbliebenen Bleichmittelresten aus der ersten Stufe raffiniert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine neue Menge von Bleichmittel bei der Raffination in der zweiten Stufe zugesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—8, wobei das Gut von einem Eintrittsdurchlaß in den Einspeiseabschnitt eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsdurchlaß und der Einspeiseabschnitt voneinander mittels des Gutes selbst

dampfdicht voneinander abgeschirmt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergut vor seiner Einspeisung in den Mahlspalt einer Zusammenpressung, vorzugsweise in Kombination mit Entwässerung, unterworfen wird, derart, daß Luft und Wasser aus den Poren des Faserguts entfernt werden, und daß die chemischen Mittel in der Form einer Flüssigkeit zugeführt werden, die bei Druckentlastung nach der Zusammenpressung in die Poren eingesaugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenpressung so weit getrieben wird, daß sich ein dampfdichter Pfropfen des Gutes bildet

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-11 für Herstellung eines Faserbreis aus lignocellulosehaltigem Fasergut durch Zerfaserung bzw. Raffination des Faserguts in einer Dampfatmosphäre unter Zuführung von auf das Gut chemisch einwirkenden Mitteln, wobei die Vorrichtung zueinander umlaufende, zwischen sich eine Mahlzone für Behandlung des Guts bildende Mahlscheiben enthält dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (38; 129) der Mahlscheiben (38, 40; 114,129) mit einem oder mehreren Kanälen (74; 136) ausgerüstet ist, die in den Raum zwischen den Scheiben in der Mahlzone an wenigstens einer Stelle zwischen dem Einspeiseabschnitt und dem Außenumfang der Mahlscheiben münden und in geschlossener Verbindung mit einem System (138) für Zuführung der chemischen Mittel stehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausrüstung der Mahlvorrichtung mit einer nichtumlaufenden und einer umlaufenden Mahlscheibe der Kanal bzw. die Kanäle in der nichtumlaufenden Mahlscheibe (38; 129) angeordnet sind.