Lignocellulosehaltige
Rohstoffe wie Holz oder Gräser
werden zur Zellstoffherstellung genutzt. Um den Energieeinsatz der
Zellstoffherstellung und die Belastungen für die Umwelt so gering wie
möglich zu
halten, wird angestrebt, schon im ersten Verfahrensschritt, dem
Aufschluss, so viel Lignin wie möglich
zu entfernen, ohne dabei die Cellulose zu sehr abzubauen. Nur wenn
die Delignifizierung bis auf einen geringen Restligningehalt fortgeführt werden kann,
ist ein Bleichen auf hohe Weißgrade
mit vertretbarem Chemikalieneinsatz möglich.
Da
die verschiedenen Aufschluss-Verfahren oft nicht zum gewünschten
Erfolg führen,
wurden zahlreiche Vorbehandlungs-Verfahren entwickelt. Diese Vorbehandlungen
umfassen den Einsatz von Chemikalien, Lösungsmitteln und Temperatur,
ggf. auch in Kombination. Dabei ist den Vorbehandlungs-Verfahren
gemeinsam, dass Chemikalien und Lösungsmittel in Mengen eingesetzt
werden, die typischerweise niedriger liegen als die Chemikalieneinsätze des
eigentlichen Aufschlusses. Auch die Temperaturen liegen niedriger
als die üblichen
Aufschluss-Temperaturen. Vor allem aber ist das Ziel der Vorbehandlungen
nicht die vollständige
Delignifizierung des jeweiligen Rohstoffs. Teilweise wird sogar die
Vorgabe gesetzt, die Substanzverluste z. B. durch Ligninabbau minimal
zu halten. Dies insbesondere dann, wenn der Rohstoff nur für die weitere
Zerlegung in einem mechanischen Prozess vorbereitet werden soll.
Bekannte
Verfahren zum Delignifizieren von lignocellulosischen Rohstoffen
auf der Basis von Sulfiten als wirksamer, ligninabbauender Komponente (Sulfitaufschlüsse) laufen
im sauren, neutralen und alkalischen pH-Bereich ab. Die Verfahren
im neutralen und alkalischen pH-Bereich bewirken nur eine geringe
Delignifizierung. Wird in diesen Verfahren eine Chinon-Komponente
zugesetzt, so verbessert sich die Delignifizierung auf deutlich
niedrigere Restligningehalte, doch ist der verbleibende Ligninanteil
immer noch zu hoch, um ein Bleichen auf hohe Weißgrade unter wirtschaftlichen
Bedingungen zu ermöglichen. Werden
entweder die Aufschlüsse
oder die Bleiche unter extrem verschärften, in der Regel großtechnisch
nicht durchführbaren
Bedingungen durchgeführt,
werden zwar akzeptable Weißgrade
erreicht, doch Ausbeute und – vor
allem – Festigkeit
der Fasern gehen drastisch zurück.
In
der Praxis werden Fasern nach dem AS-AQ-Verfahren (Alkalisches Sulfitverfahren
mit Anthrachinon) und das NS-AQ-Verfahren (Neutrales Sulfitverfahren
mit Anthrachinon) deshalb vorwiegend für un- oder halbgebleichte Zellstoffprodukte eingesetzt.
Die durch einen hohen Restligningehalt, aber ausgezeichnete Ausbeute
und gute Festigkeitseigenschaften charakterisierten Zellstoffe sind
z. B. für
die Herstellung von Wellpappenprodukten geeignet.
Eine
neue Entwicklung bei alkalkischen Sulfitverfahren ist die geteilte
Zugabe der alkalischen Komponente. Bei diesem Verfahren werden mindestens
15 Gewichts-% der alkalischen Komponente zu Beginn des eigentlichen
Aufschlusses, also zusammen mit der Zugabe der Sulfit-Komponente
und bei Beginn des Aufheizens auf Reaktionstemperatur, zugesetzt.
Die zweite alkalische Komponente wird zu einem späteren Zeitpunkt
zugesetzt. Dieses sogenannte Alkali-Splitting führt zu Zellstoffen mit hohem Weißgrad und
hoher Viskosität.
Es
besteht Bedarf, Zellstoffe mit niedrigem Restlignin-Gehalt und hoher
Reisslänge
bei guter Ausbeute herstellen zu können. Diese Eigenschaften sind
für spezielle
Anwendungszwecke, z. B. Release-Papiere oder Trenn-Papiere erforderlich,
die als Trennschicht zum besseren Lösen von plattenförmigen Produkten
aus Heisspressen eingesetzt werden. Die Vorgabe für solche
Spezial-Zellstoffe unterscheidet sich deutlich von den Vorgaben
für Massenzellstoffe,
die insgesamt ein möglichst
hohes Festigkeitsniveau, also sowohl hohe Reisslängen als auch hohe Durchreissfestigkeit
aufweisen sollen.
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Delignifizierung
von lignocellulosischen Rohstoffen vorzuschlagen, bei dem durch
Einsatz von Sulfiten als ligninabbauender Komponente für Aufschlussverfahren
im neutralen oder alkalischen Bereich die Reisslänge verbessert, der Restligningehalt
minimiert und die Ausbeute möglichst
hoch gehalten werden kann.
Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß Sulfite
in wässriger
Lösung
unter Anwendung von erhöhter
Temperatur und erhöhtem
Druck auf den lignocellulosischen Rohstoff einwirken, wobei eine
alkalische Komponente, insbesondere Natriumhydroxid oder Natriumcarbonat
oder eine Mischung davon, frühestens
bei Beginn der Delignifizierung zugesetzt wird. Diese Verfahrensführung bewirkt
entgegen den Erwartungen der Fachleute, dass Reisslänge und
Ausbeute selektiv gesteigert werden können.
Als
alkalische Komponente wird technisch ganz überwiegend Natriumhydroxid
(NaOH) oder Natriumcarbonat (Na2CO3) verwendet, geeignet sind jedoch auch Kalium-
oder Ammoniumverbindungen.
Die
zahlreichen Veröffentlichungen
zu Sulfitaufschlüssen
im neutralen und alkalischen Bereich beschreiben einheitlich, daß sämtliche
Aufschlusschemikalien, also das Sulfit, die alkalische sowie ggf. die
Chinon-Komponente zu Beginn des Aufschlusses, also vor dem Aufheizen
auf die Aufschlusstemperatur, in wässriger Lösung zugegeben werden. Ein steigender
Gesamtchemikalieneinsatz- und damit auch ein hoher Zusatz an Natriumhydoxid-
führt in der
Regel zu einem geringeren Restligningehalt, der allerdings auf hohem
Niveau stagniert. Ein extrem hoher Natriumhydroxid-Einsatz resultiert
zwar in gut bleichbaren Fasern, doch sind diese Fasern stark vorgeschädigt, was
sich in einem drastischen Viskositäts- und damit Festigkeitsverlust
zeigt.
Die
Empfehlungen der Fachleute gehen mit Blick auf eine maximale Delignifizierung
deshalb stets dahin, den Alkaligehalt von Anfang an so hoch wie
möglich
zu halten. Diese Auffassung wird dadurch unterstützt, daß zu dem Zeitpunkt, an dem
die Hauptphase der Delignifizierung endet, der pH-Wert deutlich
absinkt. Ein möglichst
hoher Spiegel der alkalischen Komponente von Beginn des Aufschlusses an
wird für
wesentlich gehalten, um mindestens soviel Lignin zu entfernen, dass
das Holz in Fasern zerlegt werden kann.
Besonders
klar wird dies in der
DE 1 815
383 von Ingruber geschildert. Ingruber lehrt, den pH-Wert von
Beginn des Aufschlusses an zu kontrollieren und durch stete Zugabe
von NaOH, während
des Aufheizens und auch in den nachfolgenden Abschnitten des Aufschlusses
zu gewährleisten,
dass stets der zu Beginn des Aufschlusses eingestellte, hohe alkalische pH-Wert
unverändert
gehalten wird. Die in der genannten Schrift veröffentlichen Aufschlussergebnisse
zeigen, dass mit einem außerordentlich
hohen, wirtschaftlich nicht vertretbaren Chemikalieneinsatz von über 50%
bezogen auf atro (absolut trockene) Holzmasse zwar auf geringe Restligningehalte
aufgeschlossen werden kann, allerdings um den Preis geringer Ausbeute
und außerordentlicher
Festigkeitsverluste.
Beispielhaft
zum technischen Stand der alkalischen und neutralen Sulfitverfahren
werden die folgenden Veröffentlichungen
zitiert: SA patent 77/3044, (1977);
US
4,213,821 ;
JP 112903 ;
EP 0 205 778 ; Gierer, I., „Über den
chemischen Verlauf der Neutralsulfitkochung", Das Papier 22, Heft 10A, S. 649 ff
(1968); Gellerstedt, G. „The
reaction of lignin during sulfite pulping „ Svensk Papperstidning 79,
S. 537 ff (1976); Gierer, I, Lindeberg, O. und Noren, I. „Alkaline
delignification in the presence of anthraquinone/anthrahydroquinone", Holzforschung 33,
S. 213 f (1979); Ojanen, E., Tuppala, Virkola, N. E. „Neutral
Sulphite Anthraquinone (NS-AQ) Cooking of pine and Birch Wood Chips", Paperi ja Puu 64,
S. 453 ff (1983; Virkola, N.E. Pusa, R. Kettunen, J. „Neutral Sulphite
AQ Pulping as an alternative to Kraft pulping" TAPPI 64, S. 103 ff (1981); Tikka,
P. Tuppala, J. Virkola, N.E. „Neutral
Sulphite AQ pulping and bleaching of the pulps" TAPPI International Sulfite Pulping Conf.
Proceedings, S. 11 ff (1982); Raubenheimer, S., Eggers, S. H. „Zellstoffkochung
mit Sulfit und Anthrachinon, Das Papier 34, Heft 10A, S. V19 ff
(1980); Ingruber, O. V., Stredal, M., Histed, J. A. „Alkaline Sulphite-Anthraquinone Pulping
of Eastern Canadian Woods",
Pulp & Paper
Magazine of Canada 83, Vol. 12, Seite 79 ff (1981); Ingruber O.
V. „Alkaline
Sulphite Anthraquinone Pulping" TAPPI
International Pulping Conference, Hollywood, Proc. Vol. II, S. 461
ff, (1985); Cameron, D. W., Jessupa, B., Nelson, P. F., Raverty,
W. D., Samuel, E., Vanterhoeck, N. „The response of pines and
eucalyptus to NSSC-AQ-Pulping" Ekman
Days 1981, Stockholm, VoI. II S. 64 ff; Suckling, I. D. „The role
of anthraquinone in sulphiteanthraquinone pulping, TAPPI Wood and
Pulping Chemistry Symposium, Proceedings, S. 503 ff (1989).
Der
vollständige
Verzicht auf die alkalische Komponente zu Beginn des Aufschlusses,
also zu dem Zeitpunkt, wo unter Zugabe der Sulfit-Komponente die
Temperatur- und im geschlossenen Volumen des Zellstoffkochers damit
auch der Druck erhöht
wird, resultiert erstaunlicherweise in einer selektiven Verbesserung
der Reisslänge
und der Ausbeute bei niedrigen Restligningehalten.
Positive
Effekte sind bereits zu verzeichnen, wenn die alkalische Komponente
ca. 15 Minuten nach Beginn des Aufschlusses zugesetzt wird. Reisslänge und
Ausbeute werden weiterhin gesteigert, wenn der Zusatz der alkalischen
Komponente erst nach ca. 30 Minuten, vorzugsweise nach ca. 60 Minuten,
besonders bevorzugt nach ca. 90 Minuten erfolgt.
Wird
der Aufschluss in Abhängigkeit
von der Temperatur gesteuert, so zeigen sich positive Effekte bei
der Entwicklung von Reisslänge
und Ausbeute, wenn der Zusatz der alkalischen Komponente bei mindestens
ca. 70°C,
vorzugsweise bei über
ca. 100, besonders bevorzugt bei über ca. 125°C erfolgt. Die bisher besten
Resultate hinsichtlich Steigerung der Ausbeute und der Reisslänge wurden
erhalten, wenn der Zusatz der alkalischen Komponente bei Erreichen
der maximalen Aufschlusstemperatur erfolgt.
In Übereinstimmung
mit den bisherigen Erkenntnissen der Fachleute zum geteilten Zusatz
der alkalischen Komponente erweist es sich als vorteilhaft, ein
Absinken des pH-Werts
während
des Aufheizens auf die maximale Aufschlusstemperatur zu akzeptieren.
Wird
der neutrale oder alkalische Sulfitaufschluss mit Zusatz einer Chinon-Komponente, vorzugsweise
Anthrachinon, durchgeführt,
können Reisslänge und
Ausbeute durch Zugabe der alkalischen Komponente besonders deutlich
gesteigert werden.
Es
schmälert
die Qualität
des Aufschlusses nicht, wenn die wässrige Lösung, die zum Aufschluss des
lignocellulosischen Rohstoffs verwendet wird, mindestens eine Sulfid-Komponente enthält. Die
Akzeptanz gegenüber
Sulfid-Komponenten verringert die Anforderungen an die Reinheit
der zum Aufschluss verwendeten Chemikalien, was zu einem insgesamt ökonomischeren
Verfahren führt.
Es
wirkt sich weiter vorteilhaft auf das allgemeine Ausmaß der Delignifizierung
und die Eigenschaften der Fasern wie Festigkeit, Viskosität und auch
auf die Ausbeute aus, wenn der wässrigen
Lösung
mit den Aufschlusschemikalien ein Alkohol, vorzugsweise ein niedrigsiedender
Alkohol wie Methanol oder Ethanol zugesetzt wird.
Als
außerordentlicher
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist zu sehen, daß die
in der Praxis installierte Technik im wesentlichen unverändert weiter
verwendet werden kann. Abgesehen von der Installation für die Zuführung der
alkalischen Komponente bleiben die Anlagen zum Aufschluss des Rohstoffs
und auch zur Wiederaufbereitung der wässrigen Lösung mit den Aufschlusschemikalien
unverändert.
Das komplexe Gleichgewicht des Aufschlusses und – vor allem – der Wiedergewinnung
der Aufschlusschemikalien wird nicht gestört. Auch das Gesamtvolumen
der wässrigen
Lösung
mit den darin enthaltenen Aufschlusschemikalien muss nicht verändert werden,
so daß keine
Anspassungen der Eindampfungsanlage oder dergleichen erforderlich
sind.
Zellstoff
mit guten Festigkeitseigenschaften und geringem Restligningehalt
wird erhalten, wenn der Aufschluss mit einer Dauer von mindestens
90 Minuten, vorzugsweise mindestens 120 Minuten, besonders bevorzugt
mindestens 150 Minuten bzw. vorteilhaft mindestens 360 Minuten durchgeführt wird.
Die gesamte Dauer des Aufschlusses ist mit einer Zeit zwischen mindestens
90 und mindestens 360 Minuten verhältnismäßig kurz, was darauf zurückgeführt wird,
dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bereits in der Aufheizphase durch das Absinken des pH-Werts in beträchtlichem
Ausmaß delignifiziert
wird bzw. die weitere Delignifizierung nach Zusatz der alkalischen
Komponente gut vorbereitet wird.
Eine
bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass der Aufschluss des lignocellulosischen Rohstoffs
in der wässrigen
Lösung
mit dem darin enthaltenen Sulfit und der alkalischen Komponente
sowie ggf. der Chinon-Komponente mit einer Aufschlussdauer von mindestens
30 Minuten, vorzugsweise zwischen 60 Minuten und 360 Minuten, besonders
bevorzugt zwischen 120 Minuten und 180 Minuten bei maximaler Aufschlusstemperatur
durchgeführt
wird.
Obwohl
das Ausmaß der
Delignifizierung steigt, kann die Dauer des Aufschlusses bei maximaler
Temperatur kurz gehalten werden. Bei gut aufschließbaren Rohstoffen
mit geringem Ligningehalt, beispielsweise Einjahrespflanzen oder
Laubhölzern mit
gerin gem Ligningehalt, können
schon 30 Minuten ausreichend sein. Werden Hackschnitzel aus Holz aufgeschlossen,
beträgt
die Dauer des Aufschlusses bei Maximaltemperatur vorzugsweise zwischen
60 und 180 Minuten, in der Regel zwischen 120 und 150 Minuten. Wird
aus verfahrenstechnischen Gründen eine
verhältnismäßig niedrige
Aufschlusstemperatur z.B. zwischen 160 °C und 170 °C gewählt, dann kann es erforderlich
sein, die Aufschlussdauer bei maximaler Temperatur bis auf 300 Minuten
zu verlängern.
Der
erfindungsgemäße Aufschluss
mit Zugabe der alkalischen Komponente nach Beginn des Aufschlusses
kann unter verhältnismäßig milden
Bedingungen durchgeführt
werden. Bereits bei einer Aufschlusstemperatur von z.B. 150 °C werden
nach ca. 60 Minuten bleichbare Zellstoffe erhalten. Bevorzugt wird
es, wenn die maximale Aufschlusstemperatur zwischen 160 °C und 180 °C liegt.
Läßt sich
der lignocellulosische Rohstoff nur schwer aufschließen, kann
die Temperatur weiter gesteigert werden, wobei eine wirtschaftliche
Grenze bei ca. 190°C
liegt.
Es
kann vorteilhaft sein, die alkalische Komponente nicht auf einmal
zuzusetzen. Die bereits im Zusammenhang mit dem geteilten Zusatz
des Alkalis beschriebenen Wirkungen können auch weiter vorteilhafte
Wirkung zeigen, wenn die erste Teilmenge des Alkalis in zeitlichem
Abstand nach Beginn des Aufschlusses zugesetzt werden.
Der
Gesamtchemikalieneinsatz, also Sulfit mit alkalischer Komponente
sowie ggf. Chinon- oder Sulfid-Komponenten und ggf. Zusatz von Alkohol, kann
niedrig gehalten werden. Bei Rohstoffen mit geringem Ligningehalt
genügt
bereits ein Gesamtchemikalieneinsatz von mindestens 18 Gewichts-%
bezogen auf atro Holz, um eine weitgehende Delignifizierung zu erreichen.
Soll schwer imprägnierbares Holz
mit hohem Ligninanteil aufgeschlossen werden, müssen bis zu ca. 45 Gewichts-%
Gesamtchemikalien bezogen auf atro Holz eingesetzt werden. Je nach Rohstoff
kann der Gesamtchemikalieneinsatz in einem weiten Bereich gewählt werden.
Eine gute Delignifizierung ist möglich
mit einem Gesamtchemikalieneinsatz zwischen ca. 22 Gewichts-% und
ca. 45 Gewichts-%, bevorzugt wird ein Gesamtchemikalieneinsatz zwischen
ca. 25 Gewichts-% und ca. 35 Gewichts-%, vorteilhaft zwischen ca.
28 Gewichts-% und ca. 32 Gewichts-%. Für Nadelholz ist im allgemeinen
ein Gesamtchemikalieneinsatz zwischen ca. 22 und ca. 30 Ge wichts-%,
vorzugsweise zwischen ca. 25 und ca. 28 Gewichts-% bezogen auf atro
Holz ausreichend, für
Laubholz kann der Gesamtalkalieinsatz je nach Holzart in einem weiten
Bereich zwischen ca. 20 und ca. 30 Gewichts-% schwanken.
Unabhängig von
dem gewählten
Gesamtchemikalieneinsatz kann das Verhältnis zwischen Sulfit und der
alkalischen Komponente in einem weiten Bereich eingestellt werden.
Da die ggf. zugesetzte Chinon-Komponente nur in minimalen Zusätzen verwendet
wird, ist sie für
die Einstellung des Sulfit : Alkali-Verhältnisses unbedeutend. Ein Verhältnis Sulfit
: alkalischer Komponente in einem Bereich zwischen 80 : 20 und 20
80 ist geeignet, Zellstoffe guter Qualität zu erhalten. Besonders bevorzugt
ist ein Verhältnis
Sulfit : alkalischer Komponente zwischen 60 : 40 und 50 : 50, insbesondere
40 : 60. Die Aufteilung der Gesamtmenge an Chemikalien für den Aufschluss,
also Sulfit sowie alkalische Komponente, kann in Abhängigkeit
vom lignocellulosischen Rohstoff sowie ggf. den Parametern des gewählten Aufschlusses
(Temperatur, Dauer) eingestellt werden.
Die
Erfindung betrifft auch einen Zellstoff, erhalten nach einem Verfahren
zum Delignifizieren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere
Zellstoff mit einem Restligningehalt nach dem Aufschluss von weniger
als Kappazahl 35, vorzugsweise von weniger als Kappazahl 30, besonders
bevorzugt von weniger als Kappazahl 25, ganz besonders vorteilhaft
von weniger als Kappazahl 20. Der geringe Restligningehalt gewährleistet eine
gute Bleichbarkeit. Gute Bleichbarkeit ist charakteristiert durch
den Einsatz geringer Mengen Bleichchemikalien und/oder geringen
Energieeinsatzes zum Erreichen von Weißgraden über 88% ISO.
Erste
Versuche mit einer kurzen chlorfreien Bleichsequenz (OQ (OP)) des
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Zellstoff haben gezeigt, daß ein vollgebleichter Zellstoff
mit einem Weißgrad
von über
80% ISO hergestellt werden kann, der gegenüber dem ungebleichten Zellstoff
nur geringfügig
verringerte Festigkeitseigenschaften aufweist. Dies belegt die hohe
Selektivität
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem die Kohlenhydrat-Komponente des Rohstoffs, die bei bekannten Aufschluss-Verfahren häufig stark
vorgeschädigt
und dann in der Bleiche erheblich abgebaut wird, bei diesem schonenden
Aufschlussverfahren weitgehend intakt bleibt.
Details
des erfindungsgemäßen Verfahren werden
am Beispiel der nachstehend beschriebenen Versuche erläutert.
Die
in den Beispielen ermittelten Parameter wie Restligningehalt, Weißgrad, Viskosität und die Festigkeitseigenschaften
wurden nach den folgenden Standard-Verfahren bestimmt:
Die
Viskosität
wurde bestimmt nach dem Merkblatt IV/36/61 des Vereins der Zellstoff- und Papier-Chemiker
und -Ingenieure (Zellcheming). Der Weißgrad wurde ermittelt durch
Herstellung der Prüfblätter nach
Zellcheming-Merkblatt V/19/63, gemessen wurde nach SCAN C 11:75
mit einem elrepho 2000 Photometer; die Weiße ist in Prozent nach der
ISO-Norm 2470 angegeben. Der Restligningehalt (Kappazahl) wurde
nach Zellcheming Merkblatt IV/37/63 bestimmt. Die papiertechnologischen
Eigenschaften wurden an Prüfblättern bestimmt,
die nach Zellcheming-Merkblatt V/8/76 hergestellt wurden. Raumgewicht
und Reißlänge wurden
nach Zellcheming-Vorschriften V/11/57 und V/12/57 bestimmt. Die
Durchreißfestigkeit
wurde nach DIN 53 128 Elmendorf ermittelt. Der Mahlgrad wurde nach
Zellcheming-Merkblatt V/3/62 erfaßt. Die Ausbeute wurde durch
Wägung
des eingesetzten Rohstoffs und des nach dem Aufschluss erhaltenen
Zellstoffs, jeweils bei 105°C auf
Gewichtskonstanz (atro) getrocknet, berechnet. Die Ermittlung von
Tensile-, Tear- und Burst-Index erfolgte gemäß TAPPI 220 sp-96.
In
sämtlichen
nachstehend aufgeführten
Beispielen sind die Angaben zum Gesamtchemikalien-Einsatz und zur
Aufteilung der Sulfit-Komponente und der alkalischen Komponente
jeweils berechnet als NaOH.
Beispiel 1
Hackschnitzel
einer Mischung aus 2/3 Fichte und 1/3 Kiefer werden nach einer Dämpfung (30
Minuten bei Sattdampf mit 105°C)
mit einer alkalischen Natriumsulfit-Aufschlusslösung bei einem Flottenverhältnis von
4:1 versetzt. Der Gesamtchemikalieneinsatz bezogen auf atro Holz
beträgt
27,5 Gewichts-% bezogen auf atro Holz. Das Alkaliverhältnis Natriumsulfit
zu NaOH wurde auf 60 : 40 eingestellt. Die Hälfte der Na tronlauge-Menge
wird als erste Teilmenge (50%) zusammen mit dem Natriumsulfit sowie
0,1 Gewichts-% Anthrachinon bezogen auf atro Holz der Aufschlusslösung zugesetzt.
Rohstoff und Aufschlusslösung
wird dann in 90 Minuten auf 175 °C aufgeheizt.
Dann wird die zweite Teilmenge des NaOH (50%) in wässriger
Lösung
zudosiert. Dadurch erhöht
sich das Flottenverhältnis
auf 5 : 1. Die Hackschnitzel-Mischung wird dann 150 Minuten bei
175 °C aufgeschlossen.
Anschließend
wird der Kocher entgast, auf unter 100°C herabgekühlt und das Aufschlussgut entnommen.
Es wird gewaschen, die Hackschnitzel werden in einem Pulper aufgeschlagen
und so in Fasern zerlegt. Die Fasern werden in einem Schlitzsortierer
sortiert. Anschließend
werden Ausbeute, Restligningehalt (ausgedrückt als Kappa-Zahl), Weißgrad, Reißlänge und
Berstfestigkeit analysiert.
Die
Ausbeute beträgt
insgesamt 49,0 % bezogen auf den Ausgangs-Rohstoff, davon 46,4 Gutstoff
und 2,6% Splitter. Der Weisgrad wird mit 27,5 % ISO gemessen, die
Kappazahl beträgt
22,1.
Beispiel 2
Derselbe
Rohstoff wird unter denselben Aufschlussbedingungen, allerdings
mit einem Sulfit-Alkali-Verhältnis
von 55 : 45 in Fasern zerlegt. Dabei wird die alkalische Komponente,
NaOH, zu 100% erst bei Erreichen der maximalen Kochtemperatur zugesetzt.
An
sich wäre
zu erwarten gewesen, dass die Fasern kaum delignifiziert wurden,
da NaOH oder andere alkalische Komponenten gerade in der Anfangsphase
des Aufschlusses als wesentlicher Faktor für den Ligninabbau aufgefasst
werden. Tatsächlich zeichnet
sich jedoch ab, dass durch den späten Einsatz des Alkalis gezielt
auf die Zellstoffeigenschaften Einfluss genommen werden kann: Die
Ausbeute ist mit 51% bei einer Kappazahl von 22 außerordentlich hoch,
wie sich im unmittelbaren Vergleich zum Beispiel 1 zeigt. Dies gilt
nicht nur für
die Gesamtausbeute sondern auch für den Gutstoff-Anteil, der
mit 49,5% voll erhalten bleibt, bei einem Splitteranteil von 1,5%.
Der Weissgrad wird mit 32% ISO gemessen.
1 zeigt die Reisslänge (Breaking length),
angegeben in km, in Abhängigkeit
vom Mahlgrad (Beating degree), gemessen in °SR (Schopper-Riegler). Die Ergebnisse der
Reisslänge
zum Beispiel 1 sind jeweils links in der Dreier-Gruppe wiedergegeben,
die Ergebnisse des Beispiels 2 sind jeweils rechts in der Dreier-Gruppe
wiedergegeben. Der mittlere Balken ist für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
nicht von Bedeutung. Es zeigt sich, dass die zeitlich verzögerte Zugabe
der alkalischen Komponente deutliche Vorteile bei der Reisslängen-Entwicklung
bewirkt.
Gleiches
zeigt sich bei 2, der
Darstellung des Tensile Index. Die Messung des Tensile Index betrifft
ebenfalls die Untersuchung der Reisslänge, jedoch mit dem standardisierten
Messverfahren der USA. Auch hier zeigt der Vergleich zwischen dem linken
und dem rechten Balken der Messergebnisse, dass der späte Zusatz
der alkalischen Komponente sich vorteilhaft auf die Reisslänge auswirkt.