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Verfahren zur Alkalisierung von Zellstoff Die Erfindung bezieht sich
auf die Umwandlung von Zellstoff in Alkalicellulose durch Behandlung mit einer wäßrigen
Lösung von NaOH (Alkalisierungslauge). Sie zielt auf die Schaffung eines verbesserten
Verfahrens zur Herstellung- von Alkalicellulose durch Alkalisierung in Breiform
ab.
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Die Alkalisierung von Zellstoff in Breiform wird gewöhnlich ausgeführt,
indem man kleine rechteckige Celluloseblätter oder -bahnen in ein geeignetes Gefäß
einführt, das 16- bis etwa 200/obige NaOH enthält, in dem die Cellulose mechanisch
zu einem Brei zerfasert und gerührt wird. Die Arbeiten werden häufig bei einer Stoffdichte
der Cellulose von etwa 2 bis 60/o und bei Temperaturen von etwa 20 bis 50° C ausgeführt.
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Nach derartigen Alkalisierungsverfahren wird zwar gewöhnlich Alkalicellulose
für das Viskoseverfahren hergestellt, man kann nach diesen Verfahren jedoch auch
Alkalicellulose für andere Verfahren erzeugen wie zur Herstellung von Oxyäthoxycellulose.
Man kann andererseits oberflächenaktive Mittel zusetzen, um ein Schwimmen und Zusammenklumpen
von Fasern bei denjenigen Raffinierungsverfahren zu verringern, bei denen die Cellulosefasern
mit Lösungen extrahiert, gereinigt oder gewaschen werden, die Natriumhydroxyd oder
andere Alkalien enthalten. Bei der Alkalisierung von Zellstoff in Breiform treten
beträchtliche Schwierigkeiten hauptsächlich - durch Schäumen der Alkalisierungslauge
und Schwimmen und Zusammenklumpen der Fasern auf, was die Alkalisier- und Abpreßarbeiten
wie auch die nachfolgende Verarbeitung sehr erschwert. Es scheint, daß sich auf
den Fasern des Breis kleine Gasbläschen (wahrscheinlich Luft) bilden, die das unerwünschte
Schäumen, Schwimmen, Zusammenflocken und Zusammenklumpen verursachen.
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Aus Holz hergestellter Zellstoff enthält gewöhnlich bis zu 0,35 0/o
(bezogen auf das Trockengewicht der Fasern) an rückständigen-natürlichen und mit
Äther extrahierbaren Harzen. Hochraffinierter Zellstoff enthält gewöhnlich bis zu
0,15Q/o an diesen Harzen.
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Diese mit Äther extrahierbaren Stoffe stellen in der Hauptsache Wachse,
Fette und echte Harze dar, welche letztgenannten oft in einer kleinen Menge enthalten
sind, von der ein Teil verseifbar und ein Teil nicht verseifbar ist.
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Bei der Herstellung von Zellstoff, der einen hochraffinierten Holzzellstoff
darstellt, ist es unzweckmäßig, aus dem Brei alle Harze zu entfernen.
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Einige dieser Harze besitzen bestimmte spezifische oberflächenaktive
Eigenschaften oder bilden bei der Alkalisierung in Breiform mit dem Natriumhydroxyd
Seifen, die bestimmte oberflächenaktive Eigenschaften besitzen, welche das Schäumen,
Schwimmen und Zu-
sammenklumpen verursachen oder zu diesem beitragen können. Die
Fasern des Breis können auch bestimmte physikalische Eigenschaften haben, wie Neigung
zur Kräuselung, welche die Ursache dafür sind, daß sich Gasblasen, wahrscheinlich
kleine Luftblasen, auf der Fasermasse bilden und in dieser eingeschlossen werden.
Erstaunlich ist, daß durch Zusatz bekannter und sonst wirksamer Antischaummittel
und Emulsionsmittel zum Faserbrei diese Schwierigkeiten nicht beseitigt werden.
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Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die bekannten Blockcopolymeren
von Polyäthylenoxyd und Polypropylenoxyd der Zusamensetzung
sehr wirksame oberflächenaktive Mittel darstellen und, dem Faserbrei oder der Alkalisierungslauge
zugesetzt, das Schäumen, Schwimmen und Zusammenklumpen der Fasern des Breis in starker
Natronlauge fast vollständig beseitigen. In der allgemeinen Formel haben x und y
folgende durchschnittliche Werte: 10 und 19, 3,3 und 28, 6 und 28, 15,5 und 28 bzw.
106 und 28. Bei einem besonders wirksamen Blockcopolymeren sind die Durchschnittswerte
von x und y gleich 15,5 bzw. 28, wobei x 11 bis 17 beträgt, was von dem Gesamtmolekulargewicht
abhängt, und y 26 bis 31, was von dem Gesamtmolekulargewicht und dem Wert von x
abhängt. Das unter dem Namen Pluronic L-64 im Handel befindliche Blockcopolymere
mit Durchschnittswerten von x gleich 15,5 und y gleich 28 ist für die Zwecke gemäß
der Erfindung besonders gut
geeignet. Bei Ausführung der Erfindung
können diese Blockcopolymeren allein oder im Gemisch verwendet werden.
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Bei Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann das oberflächenaktive
Mittel dem Alkalisierungsbrei in jeder geeigneten Weise zugesetzt werden. Zum Beispiel
wird es dem Zellstoffbrei am zweckmäßigsten während seiner Herstellung oder der
Alkalisierungslauge zugesetzt. Es ist nur eine verhältnismäßig kleine Menge an oberflächenaktivem
Mittel notwendig, und zwar etwa 0,02 bis 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht
der Fasern. Unter »trocken« ist hier »im wesentlichen« trocken zu verstehen, nämlich
sowohl absolut trocken als auch lufttrocken (z. B. 6 6°/o Feuchtigkeit). Es ist
also hierunter eine Fasermasse mit einem ungefähren Feuchtigkeitsgehalt von 0 bis
10 O/o zu verstehen.
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In der Zeichnung sind Proben von Zellstoffbrei während der Alkalisierung
dargestellt. Sie zeigen Glasgefäße vor einem schwarzen Hintergrund; der weiße Teil
stellt die Alkalicellulose dar, während der dunkle Teil die Alkalisierungslauge
darstellt, von der sich die Alkalicellulose getrennt hat.
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Jede der in der Zeichnung dargestellten Proben wurde in Breiform
alkalisiert, indem man Faserblätter aus 96°/o Alphacellulose, welche 0,120/0 mit
Äther extrahierte Stoffe enthielten, mechanisch behandelte. Die Fasern wurden in
einer Alkalisierungslauge, die 18,6 0/o Natriumhydroxyd und 1,5 oele Hemicellulose
enthielt, bei 450 C auf eine Konsistenz von 2,20/0 aufgeschlämmt. Den dargestellten
Proben wurden jeweils 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der Faser,
folgender oberflächenaktiver Mittel einverleibt:
| Oberflächenaktives Mittel |
| Probe HO(CH2CH2O)a CHCH2O O)(CH2 CH2 O)zH |
| Probe I |
| Mittelwert von x CH3 Mittelwert von y |
| A 15,5 28 |
| B 6 28 |
| C 3,3 28 |
| D 10 19 |
| E 106 28 |
| Kondensationsp rodukt von Nonylphenol |
| mit zu mit Äthylenoxyd, bei welchen 9 bis 10 |
| F Äthylenoxydeinheiten in p-Stellung zur |
| Nonylgruppe einkondensiert sind |
| G keines |
Die Blockcopolymeren,4 bis E gemäß der Erfindung insgesamt und das bei der Probe
A verwendete Mittel im besonderen sind sehr wirksame oberflächenaktive -Mittel für
das beanspruchte Verfahren.
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Wenn man die Cellulose aufschlämmt, um Alkalicellulose für die Umwandlung
in Viskose zu gewinnen, sind die Blockcopolymeren, insbesondere das bei der Probe
A verwendete Blockcopolymere, besonders wirksam, da sie die anschließende Viskoseherstellung
nicht nachteilig beeinflussen. Einige der Verfahrensstufen der Viskoseherstellung
werden durch die Verwendung der Blockcopolymeren sogar verbessert.
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Eine mechanische Behandlung der Zellstoffasern trägt zur Glättung
von Faserkräuselungen bei und macht diese für den Einschluß oder die Mitnahme von
Luft bei Aufschlämmen in starker Natronlauge weniger empfindlich. Durch eine solche
Behandlung kann man bei Verwendung geringerer Zusätze an oberflächenaktivem Mittel
doch einen guten Brei erzielen, der nicht schäumt oder zusammenklumpt.
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PATnNrANspnücnn: 1. Verfahren zur Maischalkalisierung von Zellstoff,
der bis zu 0,35 O/o vom Fasergewicht an natürlichen, mit Äther extrahierbaren Stoffen
enthält, unter Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Alkalisierung in Anwesenheit einer geringen Menge eines Blockcopolymeren
der Zusammensetzung
ausführt, wobei x einen Mittelwert von 3,3 bis 106 und y einen solchen von 15,5
bis 28 hat.