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Verfahren zur Herstellung von halbehemischem Neùtralsulfitzellstoff
Neutralsulfitzellstoff wird gewöhnlich in Ausbeuten von 65 bis 9clo durch Aufschliessen von Holz, hauptsächlich Laubholz, durch eine mit Soda gepufferte Dinatriumsulfitlösung bei Temperaturen, die im allgemeinen zwischen 160 und 180 C liegen, und anschliessende mechanische Zerfaserung des aufgeschlossenen Materials hergestellt.
Bei Erhitzung von Holz im vorerwähnten Temperaturbereich entstehen organische Säuren, die eine Braunfärbung der Holzsubstanz bewirken. Um diesen Übelstand einigermassen zu beseitigen, versetzt man die Natriumsulfitlösung mit Soda oder Bicarbonat, so dass deren Pufferungsfähigkeit erhöht wird. Der Sodazusatz beträgt gewöhnlicherweise etwa ein Viertel der eingesetzten Sulfitmenge. Durch die gesteigerte Pufferungsfähigkeit werden entstehende organische Säuren in grösserem Umfang gebunden, und die Verfärbung des Holzes wird erniedrigt.
Eine reine Natriumsulfitlösung hat einen PH- Wert von etwa 9, 5 und besitzt keine Pufferungsfähigkeit. Üblicherweise wird die Imprägnierlösung durch Auflösung von Natriumsulfit und Soda oder Bicarbonat zubereitet, unter Umständen wird sie jedoch auch durch Einleitung von SO in eine Sodalösung zubereitet. bis die erwünschte Zusammensetzung von Natriumsulfit und Soda erzielt ist.
Die Versuche gemäss der Erfindung haben jedoch erwiesen, dass bei sorgfältig durchgeführter Imprägnierung der Holzspäne die Sulfitlösung keine nennenswerte Pufferungsfähigkeit im pH-Bereich von 9,5 bis 7. 5 zu haben braucht. Weiterhin wurde gefunden. dass der Kohlensäuregehalt der Sulfitlösung, ob frei oder gebunden, dem Prozess schädlich ist, da sich beim Aufschluss Soda bzw. Bicarbonat unter Bildung gasförmiger Kohlensäure, die einen Teil der Kochflüssigkeit verdrängt, innerhalb der Holzspäne zersetzt, und die Neutralisierung der entstehenden Säuren wird erschwert, wodurch die Gefahr der Braunfärbung der Holzspäne erhöht wird. Man hat ebenfalls feststellen können, dass bei Verwendung von mit Soda bzw.
Bicarbonat gepufferten Sulfitlösungen die eigentliche Imprägnierung erschwert wird. Gasförmige Kohlensäure setzt auch den Partialdruck des Wasserdampfes herab, so dass eine entsprechende Dampfmenge stets ausgelassen werden muss, damit die gewünschte Reaktionstemperatur aufrecht erhalten wird.
Es wurde auch festgestellt, dass bei einer sorgfältig durchgeführten Imprägnierung des Holzes der Weissheitsgrad des Zellstoffs erhöht wird, wenn der pH-Wert der Imprägnierlösung innerhalb des Bereiches 9,5-6 herabgesetzt wird, jedoch natürlich unter der Voraussetzung, dass der Aufschluss unter ähnlichen Bedingungen hinsichtlich Temperatur usw., wie in den Tabellen I-IV angegeben ist, durchgeführt wird.
Im Gegensatz zum bisherigen Fachwissen hat es sich als ausserordentlich wichtig erwiesen, dass die Holzspäne ; ehe sie auf 110-120 C erwärmt werden, mit Kochflüssigkeit gut imprägniert werden, falls eine Verfärbung und zweckloser Abbau der Holzsubstanz vermieden werden soll. Falls die Holzspäne von der Kochflüssigkeit nicht völlig durchtränkt werden, tritt nämlich bei Erwärmung der Holzspäne im vorerwähnten Temperaturbereich eine allmähliche Verfärbung des Zellstoffs ein, was bei den in der Praxis gewöhnlich verwendeten Temperaturen von 140 bis 1800C noch mehr in Erscheinung tritt.
Durch ein Dämpfen der Holzspäne wird die Imprägnierung weitgehend erleichtert, und die Dämpfdauer wird je nach Holzart, Trockengehalt, Grösse der Späne usw., festgestellt. Diese muss deshalb von Fall zu Fall ermittelt werden und kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Für z. B. Späne verschiedener Birkenholzarten erwies es sich als notwendig, die Dämpfdauer zwischen 5 und 10 min zu variieren, damit eine einwandfreie Imprägnierung erreicht wird.
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Bei einem gut durchgeführten Dämpfen müssen normale Birkenholzspäne. je nach dem Feuchtigkeitsgehalt, nach dem Dämpfen mit der Kochflüssigkeit 1/2 - 2 h in Berührung bleiben, wenn die Imprä- gnierung so durchgreifend werden soll, dass der Zellstoff einen möglichst hohen Weissheitsgrad erhält. Im Hinblick auf den vorerwähnten kritischen Temperaturbereich ist es ebenfalls von grosser Bedeutung. dass die Temperaturen während der Imprägnierperiode unter 110OC, zweckmässig auf etwa 1000C oder niedriger, gehalten werden.
E. L. Keller und'J. N. Mc Govern haben in einem Aufsatz in der TAPPI, Vol. 32, Nr. 9, sehr richtig festgestellt, dass die Farbe der Zellstoffmasse bei Verwendung von ungepuffertem Natriumsulfit einen höheren Weissheitsgrad als mit Puffer erhält, Der von ihnen erreichte Weissheitsgrad ist jedoch sehr niedrig, 52% G. E. im Verhältnis zu dem von den Patentinhabern erreichten Ergebnis, und diese Tatsache muss im wesentlichen einer zu hohen Temperatur (120 C) bei der Imprägnierung zugeschrieben werden.
Aus den Versuchen gemäss der Erfindung ging es nämlich hervor, dass bei einer sorgfältig durchgeführten Imprägnierung ein Weissheitsgrad z. B. bei Birkenzellstoff von 62 bis 65% bei einer Ausbeute von 80 bis 9rP/o erreicht werden kann. wenn bei der Imprägnierung auf sowohl die erlaubte Höchsttemperatur von 110 bis 120 C als auch auf die erforderliche Zeit von 30 bis 120 min vorschriftsmässig Rücksicht genommen wird.
Die Imprägnierdauer ist mindestens ebenso wichtig wie die Temperatur, damit eine einwandfreie Imprägnierung erreicht wird. Gemäss der Erfindung wurde festgestellt, dass gut gedämpfte Holzspäne mindestens 30 min mit der Imprägnierlösung in Berührung sein müssen, damit das Ergebnis der Imprägnierung zufriedenstellend wird, und diese Zeit muss oft auf 60-120 min verlängert werden.
Husband hat in einem Aufsatz in der TAPPI, Vol. 36, Nr. 12, beschrieben, dass der Weissheitsgrad des Zellstoffs in hohem Masse von der Imprägnierung abhängig ist, was mit den Ergebnissen der Erfindung gut übereinstimmt, aber obwohl Husband eine Evakuierung der Holzspäne vorgesehen hatte, wurde die von ihm angewendete Imprägnierzeit von 15 min bei 100 C zu kurz, um einen ausreichenden Weissheitsgrad zu ergeben.
Falls die Imprägnierung so ausgeführt wird, dass die Holzspäne nach dem Dämpfen komprimiert und unmittelbar in der Kochflüssigkeit entspannt werden, z. B. gemäss dem sogenannten Asplund-Verfahren, kann die Imprägnierdauer erheblich abgekürzt werden. Die Versuche haben jedoch ergeben, dass die Imprägnierdauer nicht kürzer als 3-10 min sein darf, wenn z. B. Birkenzellstoff einen Weissheitsgrad von etwa 60 bis 65 B, E. erhalten soll.
Es ist festgestellt worden, dass eine Imprägnierflüssigkeit, die durch Einleiten von 502 in Natronlauge bis zu einem pH-Wert von 9, 5 bis 6, insbesondere von etwa 7, 5 bis 6, 5, zubereitet worden ist, zur Her-
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Einsätzen von NaO mehr 502 erfordern, was einen höheren Chemikalienaufwand mit sich bringt. Bei pH-Werten bis etwa 6,5 hinunter sind aber diese Mehrkosten sehr geringfügig.
Durch eine sorgfältige Imprägnierung nach einem gut durchgeführten Dämpfen, Abwägen der Kochtemperatur und Kochzeit sowie durch Verwendung einer geeigneten ungepufferten Sulfitlösung, die Sulfit und Bisulfit enthält, kann man also eine bisher nicht erreichte Güte des Neutralsulfitzellstoffs aus Birkenholz mit guter Festigkeit bei hoher Ausbeute (80-90%) und mit einem für die Herstellung von Zeitungsund Zeitschriftenpapier völlig ausreichenden Weissheitsgrad erhalten.
Mit Rücksicht auf die vorerwähnten Erwägungen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von halbchemischem Neutralsulfitzellstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Holzspäne nach einem Dämpfen mit einer Lösung von Natriumsulfit und Bisulfit mit einem pH-Wert von etwa 9,5 bis 6 und frei von loser oder gebundener Kohlensäure bei einer Temperatur von unter 1000c sorgfältig imprägniert, von überschüssiger Imprägnierlösung befreit, ohne Anwesenheit freier Flüssigkeit bei einer Temperatur von 165 bis 175 C aufgeschlossen und anschliessend einer Zerfaserung und Auspressung der Lauge ohne nennenswerte Verdünnung unterworfen werden.
Gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Holzspäne gedämpft und mindestens 30 min, vorzugsweise 60-120 min, mit einer Imprägnierlösung in Berührung gebracht.
Nach einer andern Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Holzspäne gedämpft, komprimiert und anschliessend in der Imprägnierflüssigkeit, wo sie mindestens 3 min, zweckmässig mehr als 10 min, gehalten werden, entspannt.
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Es hat sich ferner erwiesen, dass eine weitere Erhöhung des Weissheitsgrades erhalten werden kann, wenn die Zellstoffsuspension nach erfolgter Koch- und Grobzerfaserung durch Auspressen auf allmählich steigenden Trockengehalt von Ablauge befreit wird, ohne dass Verdünnungswasser zugesetzt wird. Da das Aufschliessen gemäss dem beschriebenen Verfahren ohne Anwesenheit freier Flüssigkeit erfolgt, kann es erforderlich sein, nach der Grobzerfaserung eine geringere Flüssigkeitsmenge hinzuzufügen, um die Bildung des Zellstoffs zu erleichtern, Dabei soll vorzugsweise unverdünnt Ablauge von der Presse verwendet werden. Das Pressen erfolgt zweckmässig in kontinuierlichen Pressen, z. B. Schraubpressen oder Scheibenpressen von in der Zellstoffindustrie üblicher Art.
Schon durch Pressen auf einen Trockengehalt von 300/0 vor der Verdünnung mit Wasser ist eine Weissheitsgraderhöhung von etwa 2 G. E.-Einheiten im Vergleich zu einem Auswaschen in einem Diffusor erzielt worden. Beim Pressen auf einen Trockengehalt von 4Clo hat die Weissheitsgraderhöhung etwa 3 G. E. - Einheiten betragen. Bei einem Trockengehalt von 50% ist der Weissheitsgrad um noch etwa 1 Einheit erhöht worden.
Nach dem Pressen ist der Zellstoff mit Wasser bis 3-4% Konzentration verdünnt, raffiniert, verdünnt, ausgewaschen und zu Bogen geformt worden. Die Weissheitsgradmessung wurde mit dem so erhaltenen Papier vorgenommen.
Es hat sich gezeigt, dass die erhaltene Wirkung darauf zurückzuführen ist, dass, wenn die Zellstoffsuspension nach erfolgtem Kochen mit Wasser verdünnt oder gewaschen wird, geringe Mengen feinkörniger organischer Substanz ausgefällt und auf den Fasern absorbiert werden, wodurch der Weissheitsgrad des Zellstoffs nachlässt. Dies hat man bei der Herstellung von Zellstoff hoher Ausbeute von Laubbäumen, wie Birke und Pappel, feststellen können, Sulfitzellstoff hoher Ausbeute von Fichte zeigt dieselbe Neigung, die Erhöhung des Weissheitsgrades ist jedoch wesentlich geringer.
Die Erfindung ermöglicht weiterhin, dass ein bisher nicht erzielter Weissheitsgrad bei einem verhält-
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Holzes beträgt, erhalten wird.
Bei Durchführung der Imprägnierung gemäss der Erfindung wird nämlich erreicht, dass sämtliche Teile eines Holzstücke eine vorbestimmte erforderliche Chemikalienmenge aufnehmen. "1me dass irgendwo im Holzstück ein unnötiger Überschuss vorhanden ist, was beim Aufschluss zu höchstmöglichem Weissheitsgrad und Festigkeit unter Einsatz eines Minimums an Chemikalien führt.
In der USA-Patentschrift Nr. 1, 673,089 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus Laubholz beschrieben, wobei die Holzspäne zuerst gedämpft und anschliessend mit einer Lösung von Natriumsulfit und Soda oder Bicarbonat imprägniert werden. Die Lösung dürfte einen PH- Wert über 9, 5 aufweisen und besitzt hohe Puffeungsfähigkeit. die durch Zusatz organischer, mehrbasischer Säuren weiter verstärkt wird. Die Imprägnierung erfolgt bei 100-125 C. Hievon unterscheidet sich das erfindungsgemässe Verfahren dadurch, dass von der Kochflüssigkeit Kohlensäure ausgeschlossen ist, der PH-Wert niedriger gehalten wird und schliesslich die Imprägnierung bei tieferen Temperaturen erfolgt.
Durch diese unterschiedlichen Massnahmen wird bewirkt, dass der Zellstoff nach der Erfindung eine höhere Weissheit als jener gemäss dem Verfahren der genannten Patentschrift gewonnene besitzt.
Gemäss der USA-Patentschrift Nr. l, 971, 564 wird Zellstoff hergestellt, indem man Holzspäne mit einer sauren Sulfitlösung bei 100-1500C während 3-11 h behandelt. Diese Lösung weist einen pH-Wert unter'5 auf. wodurch sich dieses Verfahren grundsätzlich vom erfindungsgemässen unterscheidet. Da bei diesem bekannten Verfahren keine besonderen Massnahmen zur Erzielung einer guten Imprägnierung getroffen werden. eignet es sich nicht für die Herstellung von Neutralsulfitzellstoff.
In der USA-Patentschrift Nr. 2, 610, 119 ist schliesslich ein Verfahren zur. Herstellung halbchemischen Zellstoffs beschrieben, wobei man die Holzspäne mit einer sauren oder basischen Kochflüssigkeit längere Zeit hindurch (4-28 h) imprägniert. Beim erfindungsgemässen Verfahren ist eine derart lange Imprägnierungsdauer nicht erforderlich, denn die Holzspäne werden zuerst gedämpft und dann in die Flüssigkeit ein- geführt, wodurch die Imprägnierung in längstens 2 h vollendet ist. Schliesslich findet sich in dieser Patentschrift kein Hinweis auf die Verwendung einer Kochflüssigkeit mit einem PH- Wert wie beim erfindungsgemässen Verfahren, die ausserdem frei von freier oder gebundener Kohlensäure sein muss.
Das vorliegende Verfahren gestattet es somit, in kürzerer Zeit als das bekannte einen Neutralsulfitzellstoff herzustellen, der sich durch besonders hohen Weissheitsgrad auszeichnet,
Die in den folgenden Tabellen angegebenen Versuche, bei denen ausserhalb des erfindungsgemässen PH-Bereiches gearbeitet wird, dienen lediglich dazu, um zu zeigen, dass keine weiteren Verbesserungen der Eigenschaften des Zellstoffs erzielt werden, wenn dieser Bereich unterschritten wird.
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Tabelle I
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<tb>
<tb> Kochung <SEP> Imprägn.
<SEP> 2 <SEP> h <SEP> % <SEP> Na2O <SEP> Aufnahme <SEP> von <SEP> PH <SEP> nach <SEP> Ausbeute <SEP> WeissheitsPH <SEP> Chemikalien <SEP> der <SEP> % <SEP> grad
<tb> vornach <SEP> g/kg <SEP> Kochung <SEP> 0/0
<tb> Nap <SEP> SO2
<tb> 2980 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 42,8 <SEP> 44,5 <SEP> 5,9 <SEP> 86 <SEP> 65,1
<tb> 2982 <SEP> 7,5 <SEP> 7,5 <SEP> 3,1 <SEP> 42,2 <SEP> 45,9 <SEP> 5,5 <SEP> 86 <SEP> 65,7
<tb> 2981 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 41, <SEP> 5 <SEP> 71, <SEP> 7 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 85 <SEP> 69, <SEP> 2
<tb>
Tabelle II
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<tb>
<tb> Kochung <SEP> Imprägn.
<SEP> 1 <SEP> h <SEP> % <SEP> Na2O <SEP> Aufnahme <SEP> von <SEP> PH <SEP> nach <SEP> Ausbeute <SEP> WeissheitsPH <SEP> Chemikalien <SEP> der <SEP> % <SEP> grad
<tb> vor <SEP> nach <SEP> g/kg <SEP> Kochung <SEP> %
<tb> NaO <SEP> SO <SEP>
<tb> 2971 <SEP> 9,5 <SEP> 8,7 <SEP> 3,0 <SEP> 36,9 <SEP> 56,5
<tb> 2965 <SEP> 7,5 <SEP> 7,5 <SEP> 3,0 <SEP> 38,5 <SEP> 61,5
<tb> 2975 <SEP> 6,0 <SEP> 6,0 <SEP> 3,0 <SEP> 37,8 <SEP> 63,1
<tb> 2979 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 3. <SEP> 0 <SEP> 37,0 <SEP> 62,5
<tb>
Tabelle III
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<tb>
<tb> Kochung <SEP> Imprägn.
<SEP> 1 <SEP> h <SEP> % <SEP> Na20 <SEP> Aufnahme <SEP> von <SEP> PH <SEP> nach <SEP> Ausbeute <SEP> WeissheitsPH <SEP> Chemikalien <SEP> der <SEP> % <SEP> grad
<tb> vor <SEP> nach <SEP> g/kg <SEP> Kochung
<tb> Na2O <SEP> SO2
<tb> 3035 <SEP> 9,5 <SEP> 8,5 <SEP> 3,1 <SEP> 46,9 <SEP> 49,1 <SEP> 86 <SEP> 58, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 3032 <SEP> 7,5 <SEP> 7,5 <SEP> 3,1 <SEP> 45,6 <SEP> 50,5 <SEP> 87 <SEP> 59, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 3031 <SEP> 6,7 <SEP> 6,7 <SEP> 3,1 <SEP> 45,3 <SEP> 56,5 <SEP> 87 <SEP> 60, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 3037 <SEP> 5,0 <SEP> 5,0 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 47, <SEP> 3 <SEP> 95. <SEP> 5 <SEP> 88 <SEP> 61, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
Tabelle IV
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<tb>
<tb> Kochung <SEP> Imprägn.
<SEP> 1 <SEP> h <SEP> % <SEP> Na20 <SEP> Aufnahme <SEP> von <SEP> PH <SEP> nach <SEP> Ausbeute <SEP> WeissheitsPH <SEP> Chemikalien <SEP> der <SEP> % <SEP> grad
<tb> vor <SEP> nach <SEP> g/kg <SEP> Kochung <SEP> %
<tb> Na20 <SEP> SO2
<tb> 3036 <SEP> 9,5 <SEP> 8,5 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 35. <SEP> 7 <SEP> 37, <SEP> 2 <SEP> 87 <SEP> 56. <SEP> 5
<tb> 3033 <SEP> 7,5 <SEP> 7,5 <SEP> 2,4 <SEP> 34,6 <SEP> 37, <SEP> 1 <SEP> 55, <SEP> 0
<tb> 3034 <SEP> 6,7 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 34,2 <SEP> 43, <SEP> 4 <SEP> 87 <SEP> 59,8
<tb> 3038 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 33,8 <SEP> 68, <SEP> 7 <SEP> 87 <SEP> 59, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Herstellung von halbchemischem Neutralsulfitzellstoff, dadurch gekennzeichnet, dass Holzspäne nach einem Dämpfen mit einer Lösung von Natriumsulfit und-bisulfit mit einem pH-Wert von etwa 9, 5 bis 6 und frei von loser oder gebundener Kohlensäure bei einer Temperatur von unter 100 C sorgfältig imprägniert, von Überschüssiger Imprägnierlösung befreit, ohne Anwesenheit freier Flüssigkeit bei einer Temperatur von 165 bis 175 C aufgeschlossen und anschliessend einer Zerfaserung und Auspressung der Lauge ohne nennenswerte Verdünnung unterworfen werden.
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Process for the production of semi-chemical neutralsulfite pulp
Neutral sulphite pulp is usually produced in yields of 65 to 9clo by digesting wood, mainly hardwood, with a soda-buffered disodium sulfite solution at temperatures generally between 160 and 180 C, and subsequent mechanical defibration of the digested material.
When wood is heated in the temperature range mentioned above, organic acids are formed which cause the wood substance to turn brown. In order to remedy this problem to some extent, soda or bicarbonate is added to the sodium sulfite solution so that its buffering capacity is increased. The soda addition is usually around a quarter of the amount of sulfite used. Due to the increased buffering capacity, the organic acids that arise are bound to a greater extent and the discoloration of the wood is reduced.
A pure sodium sulfite solution has a pH of about 9.5 and has no buffering capacity. Usually the impregnation solution is prepared by dissolving sodium sulfite and soda or bicarbonate, but under certain circumstances it is also prepared by introducing SO into a soda solution. until the desired composition of sodium sulfite and soda is achieved.
The tests according to the invention have shown, however, that if the wood chips are carefully impregnated, the sulfite solution does not need to have any significant buffering capacity in the pH range from 9.5 to 7.5. Furthermore it was found. that the carbonic acid content of the sulphite solution, whether free or bound, is harmful to the process, since during the digestion, soda or bicarbonate decomposes with the formation of gaseous carbonic acid, which displaces part of the cooking liquid, and the neutralization of the acids is made more difficult, which increases the risk of the wood chips turning brown. It has also been found that when using soda or
Bicarbonate buffered sulphite solutions make the actual impregnation more difficult. Gaseous carbon dioxide also lowers the partial pressure of the water vapor, so that a corresponding amount of vapor must always be released so that the desired reaction temperature is maintained.
It has also been found that if the wood is carefully impregnated, the whiteness of the pulp is increased if the pH of the impregnation solution is lowered within the range 9.5-6, provided, of course, that the digestion takes place under similar conditions in terms of temperature, etc., as indicated in Tables I-IV.
In contrast to previous expertise, it has proven to be extremely important that the wood chips; Before they are heated to 110-120 C, they should be well impregnated with cooking liquid, if discoloration and pointless degradation of the wood substance are to be avoided. If the wood chips are not completely soaked by the cooking liquid, if the wood chips are heated in the aforementioned temperature range, the pulp will gradually discolor, which is even more apparent at the temperatures of 140 to 1800 ° C usually used in practice.
By steaming the wood chips, the impregnation is largely facilitated, and the steaming time is determined depending on the type of wood, dryness, size of the chips, etc. This must therefore be determined from case to case and can fluctuate within wide limits. For z. B. shavings from different types of birch wood, it turned out to be necessary to vary the steaming time between 5 and 10 minutes, so that a perfect impregnation is achieved.
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If the steaming is carried out well, normal birch wood chips are required. Depending on the moisture content, stay in contact with the cooking liquid for 1/2 - 2 hours after steaming if the impregnation is to be so thorough that the pulp has the highest possible degree of whiteness. With regard to the aforementioned critical temperature range, it is also of great importance. that the temperatures during the impregnation period are kept below 110 ° C, expediently at about 1000 ° C or lower.
E. L. Keller and 'J. N. Mc Govern, in an article in TAPPI, Vol. 32, No. 9, stated very correctly that the color of the pulp mass obtained when using unbuffered sodium sulfite a higher degree of whiteness than with buffer, but the degree of whiteness achieved by them is very high low, 52% GE in relation to the result achieved by the patent proprietors, and this fact must essentially be attributed to a too high temperature (120 C) during the impregnation.
From the experiments according to the invention it emerged that with a carefully carried out impregnation a degree of whiteness z. B. with birch pulp from 62 to 65% with a yield of 80 to 9rP / o can be achieved. if during the impregnation both the maximum permissible temperature of 110 to 120 C and the required time of 30 to 120 minutes are taken into account.
The duration of the impregnation is at least as important as the temperature in order to achieve perfect impregnation. According to the invention, it has been found that well steamed wood chips must be in contact with the impregnation solution for at least 30 minutes in order for the result of the impregnation to be satisfactory, and this time must often be extended to 60-120 minutes.
Husband has described in an article in TAPPI, Vol. 36, No. 12, that the degree of whiteness of the pulp is highly dependent on the impregnation, which agrees well with the results of the invention, but although Husband provides for an evacuation of the wood chips the impregnation time of 15 min at 100 ° C. that he used was too short to produce a sufficient degree of whiteness.
If the impregnation is carried out in such a way that the wood chips are compressed after steaming and immediately relaxed in the cooking liquid, e.g. B. according to the so-called Asplund method, the impregnation time can be shortened considerably. The tests have shown, however, that the impregnation time must not be shorter than 3-10 min. B. birch pulp a degree of whiteness of about 60 to 65 B, E. should receive.
It has been found that an impregnation liquid, which has been prepared by introducing 502 into sodium hydroxide solution up to a pH value of 9.5 to 6, in particular from about 7.5 to 6.5, is used to produce
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Use of NaO more than 502 requires, which entails a higher chemical expenditure. At pH values down to about 6.5, however, these additional costs are very minor.
Careful impregnation after well-performed steaming, weighing up the cooking temperature and cooking time and using a suitable unbuffered sulphite solution containing sulphite and bisulphite can result in a previously unattained quality of neutral sulphite pulp from birch wood with good strength and high yield (80- 90%) and with a degree of whiteness that is completely sufficient for the production of newsprint and magazine paper.
In view of the considerations mentioned above, the invention relates to a process for the production of semi-chemical neutral sulphite pulp, which is characterized in that wood chips after steaming with a solution of sodium sulphite and bisulphite with a pH of about 9.5 to 6 and free of loose or bonded carbonic acid carefully impregnated at a temperature of less than 1000c, freed from excess impregnation solution, digested without the presence of free liquid at a temperature of 165 to 175 C and then subjected to fiberization and squeezing of the lye without significant dilution.
According to one embodiment of the method according to the invention, the wood chips are steamed and brought into contact with an impregnating solution for at least 30 minutes, preferably 60-120 minutes.
According to another embodiment of the method according to the invention, the wood chips are steamed, compressed and then relaxed in the impregnating liquid, where they are held for at least 3 minutes, suitably more than 10 minutes.
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It has also been found that a further increase in the degree of whiteness can be obtained if the pulp suspension is freed of waste liquor after cooking and coarse fiberization by pressing to gradually increasing dryness without adding dilution water. Since the digestion according to the method described takes place without the presence of free liquid, it may be necessary to add a smaller amount of liquid after the coarse fiberization in order to facilitate the formation of the pulp. Preferably, undiluted waste liquor from the press should be used. The pressing is conveniently carried out in continuous presses, e.g. B. screw presses or disk presses of the type common in the pulp industry.
By pressing to a dry content of 300/0 before dilution with water, an increase in whiteness of about 2 G.E. units compared to washing out in a diffuser has been achieved. When pressed to a dry content of 4Clo, the increase in whiteness was about 3 G.E. units. With a dry content of 50%, the degree of whiteness has been increased by about 1 unit.
After pressing, the pulp is diluted with water up to 3-4% concentration, refined, diluted, washed out and formed into sheets. The degree of whiteness was measured with the paper thus obtained.
It has been shown that the effect obtained is due to the fact that if the pulp suspension is diluted or washed with water after boiling, small amounts of fine-grained organic matter are precipitated and absorbed on the fibers, whereby the degree of whiteness of the pulp decreases. This has been found in the production of high-yield pulp from deciduous trees such as birch and poplar, high-yield sulphite pulp from spruce shows the same tendency, but the increase in whiteness is much less.
The invention also enables a previously unachievable degree of whiteness to be achieved with a
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Wood is obtained.
When carrying out the impregnation according to the invention it is achieved that all parts of a piece of wood absorb a predetermined required amount of chemicals. "1me that there is an unnecessary excess somewhere in the piece of wood, which leads to the highest possible degree of whiteness and strength with the use of a minimum of chemicals.
US Pat. No. 1,673,089 describes a process for producing pulp from hardwood, the wood chips first being steamed and then impregnated with a solution of sodium sulfite and soda or bicarbonate. The solution should have a pH value above 9.5 and has high buffering ability. which is further strengthened by adding organic, polybasic acids. The impregnation takes place at 100-125 ° C. The process according to the invention differs from this in that carbonic acid is excluded from the cooking liquid, the pH value is kept lower and, finally, the impregnation takes place at lower temperatures.
These different measures have the effect that the pulp according to the invention has a higher whiteness than that obtained according to the method of the patent mentioned.
According to US Pat. No. 1, 971, 564, pulp is produced by treating wood chips with an acidic sulfite solution at 100-1500 ° C. for 3-11 hours. This solution has a pH below 5. whereby this method differs fundamentally from the inventive method. Since in this known process no special measures are taken to achieve good impregnation. it is not suitable for the production of neutral sulphite pulp.
Finally, in US Pat. No. 2, 610, 119, there is a method for. Manufacture of semi-chemical pulp described, whereby the wood chips are impregnated with an acidic or basic cooking liquid for a long time (4-28 h). In the method according to the invention, such a long impregnation time is not necessary, because the wood chips are first steamed and then introduced into the liquid, whereby the impregnation is completed in a maximum of 2 hours. Finally, there is no reference in this patent specification to the use of a cooking liquid with a pH value as in the process according to the invention, which must also be free of free or bound carbon dioxide.
The present process thus enables a neutral sulphite pulp to be produced in a shorter time than the known one, which is characterized by a particularly high degree of whiteness,
The experiments given in the tables below, in which work is carried out outside the pH range according to the invention, serve only to show that no further improvements in the properties of the pulp are achieved if this range is not reached.
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Table I.
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<tb>
<tb> Boiling <SEP> Impregn.
<SEP> 2 <SEP> h <SEP>% <SEP> Na2O <SEP> uptake <SEP> of <SEP> PH <SEP> after <SEP> yield <SEP> whiteness PH <SEP> chemicals <SEP> of <SEP >% <SEP> grad
<tb> before after <SEP> g / kg <SEP> boiling <SEP> 0/0
<tb> Nap <SEP> SO2
<tb> 2980 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 42.8 <SEP> 44.5 <SEP> 5.9 < SEP> 86 <SEP> 65.1
<tb> 2982 <SEP> 7.5 <SEP> 7.5 <SEP> 3.1 <SEP> 42.2 <SEP> 45.9 <SEP> 5.5 <SEP> 86 <SEP> 65.7
<tb> 2981 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 41, <SEP> 5 <SEP> 71, <SEP> 7 < SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 85 <SEP> 69, <SEP> 2
<tb>
Table II
EMI4.2
<tb>
<tb> Boiling <SEP> Impregn.
<SEP> 1 <SEP> h <SEP>% <SEP> Na2O <SEP> uptake <SEP> of <SEP> PH <SEP> after <SEP> yield <SEP> whiteness PH <SEP> chemicals <SEP> of <SEP >% <SEP> grad
<tb> before <SEP> after <SEP> g / kg <SEP> boiling <SEP>%
<tb> NaO <SEP> SO <SEP>
<tb> 2971 <SEP> 9.5 <SEP> 8.7 <SEP> 3.0 <SEP> 36.9 <SEP> 56.5
<tb> 2965 <SEP> 7.5 <SEP> 7.5 <SEP> 3.0 <SEP> 38.5 <SEP> 61.5
<tb> 2975 <SEP> 6.0 <SEP> 6.0 <SEP> 3.0 <SEP> 37.8 <SEP> 63.1
<tb> 2979 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 3. <SEP> 0 <SEP> 37.0 <SEP> 62.5
<tb>
Table III
EMI4.3
<tb>
<tb> Boiling <SEP> Impregn.
<SEP> 1 <SEP> h <SEP>% <SEP> Na20 <SEP> uptake <SEP> of <SEP> PH <SEP> after <SEP> yield <SEP> whiteness PH <SEP> chemicals <SEP> of <SEP >% <SEP> grad
<tb> before <SEP> after <SEP> g / kg <SEP> boiling
<tb> Na2O <SEP> SO2
<tb> 3035 <SEP> 9.5 <SEP> 8.5 <SEP> 3.1 <SEP> 46.9 <SEP> 49.1 <SEP> 86 <SEP> 58, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 3032 <SEP> 7.5 <SEP> 7.5 <SEP> 3.1 <SEP> 45.6 <SEP> 50.5 <SEP> 87 <SEP> 59, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 3031 <SEP> 6.7 <SEP> 6.7 <SEP> 3.1 <SEP> 45.3 <SEP> 56.5 <SEP> 87 <SEP> 60, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 3037 <SEP> 5.0 <SEP> 5.0 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 47, <SEP> 3 <SEP> 95. <SEP> 5 <SEP> 88 <SEP> 61, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
Table IV
EMI4.4
<tb>
<tb> Boiling <SEP> Impregn.
<SEP> 1 <SEP> h <SEP>% <SEP> Na20 <SEP> uptake <SEP> of <SEP> PH <SEP> after <SEP> yield <SEP> whiteness PH <SEP> chemicals <SEP> of <SEP >% <SEP> grad
<tb> before <SEP> after <SEP> g / kg <SEP> boiling <SEP>%
<tb> Na20 <SEP> SO2
<tb> 3036 <SEP> 9.5 <SEP> 8.5 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 35. <SEP> 7 <SEP> 37, <SEP> 2 <SEP> 87 <SEP> 56. <SEP> 5
<tb> 3033 <SEP> 7.5 <SEP> 7.5 <SEP> 2.4 <SEP> 34.6 <SEP> 37, <SEP> 1 <SEP> 55, <SEP> 0
<tb> 3034 <SEP> 6,7 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 34,2 <SEP> 43, <SEP> 4 <SEP> 87 <SEP> 59.8
<tb> 3038 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 33.8 <SEP> 68, <SEP> 7 <SEP> 87 <SEP> 59, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
PATENT CLAIMS:
1.
Process for the production of semi-chemical neutral sulphite pulp, characterized in that wood shavings after steaming with a solution of sodium sulphite and bisulphite with a pH of about 9.5 to 6 and free of loose or bound carbonic acid at a temperature of below 100 C carefully impregnated, freed from excess impregnation solution, digested without the presence of free liquid at a temperature of 165 to 175 ° C. and then subjected to fiberization and squeezing of the lye without significant dilution.