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Verfahren zur Herstellung von Weissschliff mit besonders hoher Festigkeit
Schon lange ist man bestrebt, einen weissen Holzschliff mit besonders hoher Festigkeit herzustellen.
Das konnte man bisher nur bei der Herstellung von sogenanntem Braunschliff erreichen. Bei diesem Verfahren wird das Holz vor dem Schleifen bei Temperaturen von etwa 160 bis 1800 C mehrere Stunden lang mit Dampf behandelt. Wie der Name schon besagt, wird das Holz dabei dunkelbraun. Der aus einem solchen Holz gewonnene Braunschliff kann nur beschränkt verwendet werden.
Man hat auch schon vorgeschlagen, das Holz vor dem Schleifen mit heissen sauren Lösungen zu behandeln, z. B. mit Lösungen von schwefeliger Säure, Sulfiten, Bisulfiten oder Hydrosulfiten. Dabei wird das Holz ähnlich wie bei dem Dämpfprozess mehrere Stunden bei höherer Temperatur unter Druck gekocht. Der Zweck dieses Arbeitens war es, die Festigkeitseigenschaften zu erhöhen, ohne dass der Schliff eine braune Farbe besitzt. Man konnte aber nur kleine Verbesserungen erzielen, weil eine gleichmässige Tränkung des Holzes mit diesen Lösungen nicht möglich ist, insbesondere des Kernholzes ; Nadelholz lässt sich nur von der Stirnseite auf 1 - 3 cm Länge imprägnieren. Bei Laubholz dringt dagegen die Imprägnierflüssigkeit nur von der Längsseite etwa 1 cm tief ein, von der Stirnseite überhaupt nicht.
Auch wenn man nach der deutschen Patentschrift Nr. 708 592 das Imprägnieren mit sauren Chemikalien dadurch verbessert, dass man das Holz mit Schnitten und Bohrlöchern versieht, wird kein voller Erfolg erzielt.
In der letztgenannten Patentschrift wird auf die schon bekannte Tatsache verwiesen, dass man Holz selbst unter Zuhilfenahme besonderer Massnahmen nicht mit alkalischen Lösungen tränken kann. Durch die starke Quellung des Holzes wird das Eindringen der Imprägnierflüssigkeit sowohl von der Stirnseite wie von der Längsseite aus verhindert. Daher muss man, wenn man Holz mit Alkalien tränken will, es vorher besonders sorgfältig zerkleinern. Bisher gelang es nicht, ganze Holzrollen von beispielsweise 1 m Länge und einer Dickevon beispielsweise 5 bis 50 cm mit Alkalien ganz gleichmässig zu tränken. Auch die Anwendung höherer Temperaturen führte nicht zum Erfolg. Es zeigte sich vielmehr, dass mit der Erhöhung der Temperatur die Quellung verstärkt und damit die Durchdringung verringert wird.
Eine Verbesserung der Imprägnierung wurde indessen gemäss der österr. Patentschrift Nr. 212234 in der Weise erreicht, dass das Holz vor oder während des Schleifens mit alkalischen wässerigen Lösungen von sauerstoffabgebenden peroxydischen Verbindungen durch einfaches Tränken bei Raumtemperatur behandelt wurde. Bei der Tränkung vor dem eigentlichen Schleifvorgang gilt auch hier das schon zuvor Ausgeführte bezüglich der Schwierigkeiten des Durchdringens des Holzes mit der Imprägnierflüssigkeit, wogegen die Behandlung beim Schleifvorgang selbst mit der Imprägnierflüssigkeit einen zusätzlichen apparativen Aufwand erforderlich macht.
Der Erfindung lag daher die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Weissschliff mit besonders hoher Festigkeit durch Tränkung des entrindeten Holzes mit einer wässerigen alkalischen Lösung, die ein Oxydationsmittel, insbesondere ein Peroxyd, enthält, und nachfolgendes Schleifen anzugeben, welches ohne Zerkleinerung der Holzknüppel oder Holzrollen zu Schnitzeln, verbunden
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mit mechanischer Einwirkung, und deren anschliessende Tränkung mit der Imprägnierflüssigkeit oder Behandlung des Holzes während des Schleifprozesses mit dem Imprägniermittel zu einem hochwertigen Produkt führt.
Das Kennzeichen der Erfindung ist nun darin gelegen, dass die unzerkleinerten Holzknüppel oder - rollen bei Raumtemperatur unter Anwendung von Druck, vorzugsweise von mehr als 5 atü, imprägniert werden. Zur Erhöhung der Wirksamkeit und Verkürzung der Zeit zur vollständigen Durchimprägnierung kann das geschälte Holz vor dem Imprägnieren noch mit senkrecht zu seiner Achse verlaufenden Einschnitten oder Bohrungen versehen oder in Längsrichtung gespalten werden.
Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden, dass sich ein Eindringen wässeriger alkalischer Lösungen in Holz ermöglichen lässt, wenn man die gleichzeitig Oxydationsmittel enthaltenden Lösungen unter Druckanwendung auf das unzerkleinerte Holzmaterial zur Einwirkung gelangen lässt, wobei offenbar durch Herabsetzung der Quellfähigkeit der Holzfaser ein tiefes und gleichmässiges Eindringen der wässe- rigen Lösungen von Alkalien, wie Natronlauge, Kalilauge oder Natriumcarbonat, innerhalb kurzer Zeit, z. B. innerhalb von 3 h, ermöglicht wird, während nach den bekannten Verfahren bis zu 10 h Tränkungzeit erforderlich sind. Durch die Oxydation im Innern des Holzes entsteht dabei gleichzeitig eine Temperaturerhöhung von 20 bis 500 C.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass der aus so vorbehandeltem Holz erzeugte Schliff sehr hell ist und gleichzeitig eine besonders hohe Festigkeit besitzt.
Nach dem Verfahren der Erfindung ist es beispielsweise möglich, Fichtenholz oder Pappelholz mit Lösungen zu tränken, die auf 100 Teile Holz etwa 1 - 6 Teile Ätznatron enthalten. Das so behandelte Holz hat im Innern keine dunklen Teile und kann daher in üblicher Weise zu Holzschliff verarbeitet werden.
Es hat sich ferner überraschenderweise gezeigt, dass im Gegensatz zum Nadelholz, bei welchem ein Eindringen der Imprägnierflüssigkeit vorzugsweise von den Stirnseiten her stattfindet, bei Laubholz die Durchtränkung in überwiegende Masse von den Längsseiten aus stattfindet und es daher zweckmässig ist, Laubholzrollen vor der Imprägnierung in Längsrichtung zu spalten.
Als Oxydationsmittel im Sinne der Erfindung kommen in erster Linie anorganische Peroxyde, z. B.
Wasserstoffperoxyd oder Natriumperoxyd, in Betracht. Unter Umständen kann man auch Kaliumpermanganat verwenden. Die Imprägnierlösungen können die üblichen Stabilisierungsmittel, wie Magnesiumsulfat, Wasserglas oder Polyphosphat enthalten.
Nach dem Verfahren der Erfindung getränktes Holz benötigt zum Schleifen erheblich weniger Kraft als ungetränktes Holz.
Beispiel 1: 1000 kg Fichtenrundholz wurde nach der Entrindung mit 1, 5 mm breiten Einschnitten bis zur Mitte des Holzes im Abstand von 5 cm versehen. Dieses Holz wurde dann in einen Druckkessel gegeben und mit einer 5% igen Âtznatronlosung, die 2, 5% H0, bezogen auf das trockene Holzgewicht, enthielt, bei einer Anfangstemperatur von 200 C und einem Druck von 10 atü 3 h imprägniert. Der Druck wurde mittels einer Pumpe während der Reaktionszeit bei 10 atii gehalten. Nach 1 h betrug die Temperatur in dem Kessel 300 C und am Ende der Reaktionszeit 450 C. Die überschüssige Lösung wurde dann abgelassen und das Holz aus dem Kessel genommen. Nach 24 h wurde dieses Holz in üblicher Weise in einem Stetigschleifer verschliffen.
Im Vergleich zu einem Schliff aus dem unbehandelten gleichen Holz, bei dem die Reisslänge bei einem Mahlgrad von 650 SR 2 200 m betrug, war die Reisslänge bei dem Schliff aus dem vorbehandelten Holz bei einem Mahlgrad von 360 SR 5 800 m. Der Kraftbedarf war bei dem vorimprägnierten Holz um 301o geringer.
Beispiel 2 : 1000 kg Fichtenholz, das in derselben Weise entrindet und vorbehandelt wurde wie bei Beispiel 1, wurde mit einer Sodalösung, die 2, 51o Kaliumpermanganat, bezogen auf das atro-Holzgewicht, enthielt, 3 h bei 10 atü imprägniert. Die Anfangstemperatur der Lösung betrug 220 C, die End- temperatur 40 C. Auch bei diesem Holz wurde eine vollkommen gleichmässige Durchdringung und nach dem Schleifen auch die gleiche Qualitätsverbesserung wie bei Beispiel 1 erzielt.
Bei s pie 1 3 : 1000 kg Pappelholz wurde nach der Entrindung in der Längsrichtung gespalten und dann in den Druckbehälter gegeben. Dort wurde das Holz mit einer 3"j !) igen Âtznatronlosung, die mit einer 2, 5obigen Natriumperoxydlösung vermischt war, 3 h bei einem Druck von 9 atü imprägniert. Das Holz war nach dieser Zeit vollkommen gleichmässig durchtränkt und wurde nach 24 h verschliffen. Die Reisslänge des nicht vorbehandelten Holzschliffes betrug bei 680 SR 1500 m, nach der Vorbehandlung des Holzes bei einem Mahlgrad von nur 340 SR 5 400 m. Die Einsparung an Kraft betrug bei dem mit Alkali imprägnierten Holz 50%.
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Process for the production of white grinding with particularly high strength
For a long time, efforts have been made to produce a white wood pulp with particularly high strength.
Up to now, this could only be achieved with the production of so-called brown grinding. In this process, the wood is treated with steam for several hours at temperatures of around 160 to 1800 C before sanding. As the name suggests, the wood turns dark brown. The brown pulp obtained from such wood can only be used to a limited extent.
It has also been proposed to treat the wood with hot acidic solutions before sanding, e.g. B. with solutions of sulfurous acid, sulfites, bisulfites or hydrosulfites. Similar to the steaming process, the wood is cooked for several hours at a higher temperature under pressure. The purpose of this work was to increase the strength properties without the section being brown in color. However, only small improvements could be achieved, because a uniform impregnation of the wood with these solutions is not possible, especially the heartwood; Softwood can only be impregnated from the front over a length of 1 - 3 cm. In the case of hardwood, on the other hand, the impregnation liquid only penetrates about 1 cm deep from the long side and not at all from the front side.
Even if, according to German patent specification No. 708 592, the impregnation with acidic chemicals is improved by providing the wood with cuts and drill holes, complete success is not achieved.
In the last-mentioned patent, reference is made to the already known fact that wood cannot be soaked with alkaline solutions even with the aid of special measures. Due to the strong swelling of the wood, the penetration of the impregnation liquid is prevented from both the front and the long side. Therefore, if you want to impregnate wood with alkalis, you have to chop it up very carefully beforehand. So far it has not been possible to soak whole wooden rolls of, for example, 1 m in length and a thickness of, for example, 5 to 50 cm with alkalis quite evenly. The use of higher temperatures was also unsuccessful. On the contrary, it was found that the swelling increases with the increase in temperature and thus the penetration is reduced.
An improvement in the impregnation was achieved according to Austrian patent specification No. 212234 in such a way that the wood was treated with alkaline aqueous solutions of oxygen-releasing peroxide compounds by simply soaking them at room temperature before or during sanding. In the case of the impregnation before the actual grinding process, what has already been stated above regarding the difficulties of penetrating the wood with the impregnation liquid applies, whereas the treatment during the grinding process itself with the impregnation liquid requires additional equipment.
The invention was therefore based on the object of providing a method for the production of white sanding with particularly high strength by impregnating the debarked wood with an aqueous alkaline solution containing an oxidizing agent, in particular a peroxide, and subsequent sanding, which can be carried out without comminuting the wood billets or Wooden rolls connected to chips
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with mechanical action, and their subsequent impregnation with the impregnation liquid or treatment of the wood during the grinding process with the impregnation agent leads to a high-quality product.
The characteristic of the invention lies in the fact that the uncomminuted wooden billets or rolls are impregnated at room temperature with the application of pressure, preferably of more than 5 atmospheres. In order to increase the effectiveness and to shorten the time for complete impregnation, the peeled wood can be provided with incisions or bores perpendicular to its axis or split in the longitudinal direction before impregnation.
Surprisingly, it was found that the penetration of aqueous alkaline solutions into wood can be made possible if the solutions, which also contain oxidizing agents, are allowed to act on the uncomminuted wood material under the application of pressure, with a deep and even penetration of the wood fiber evidently by reducing the swellability of the wood fiber Aqueous solutions of alkalis, such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution or sodium carbonate, within a short time, e.g. B. within 3 hours, while the known methods require up to 10 hours of soaking time. The oxidation inside the wood causes a temperature increase of 20 to 500 C.
A particular advantage of the method according to the invention is that the cut produced from wood pretreated in this way is very light and at the same time has a particularly high strength.
According to the method of the invention it is possible, for example, to impregnate spruce wood or poplar wood with solutions which contain about 1-6 parts caustic soda per 100 parts of wood. The wood treated in this way has no dark parts inside and can therefore be processed into wood pulp in the usual way.
It has also surprisingly been found that, in contrast to softwood, in which the impregnation liquid penetrates preferably from the front sides, in hardwood the impregnation takes place predominantly from the longitudinal sides and it is therefore advisable to roll hardwood in the longitudinal direction before impregnation to split.
As oxidizing agents in the context of the invention are primarily inorganic peroxides such. B.
Hydrogen peroxide or sodium peroxide. Potassium permanganate can also be used under certain circumstances. The impregnation solutions can contain the usual stabilizers such as magnesium sulfate, water glass or polyphosphate.
Wood soaked according to the method of the invention requires considerably less force for grinding than unimpregnated wood.
Example 1: After debarking, 1000 kg of spruce logs were provided with 1.5 mm wide incisions up to the middle of the wood at a distance of 5 cm. This wood was then placed in a pressure vessel and impregnated with a 5% caustic soda solution containing 2.5% H0, based on the dry wood weight, at an initial temperature of 200 ° C. and a pressure of 10 atmospheres for 3 hours. The pressure was kept at 10 atii by means of a pump during the reaction time. After 1 hour the temperature in the kettle was 300 ° C. and at the end of the reaction time 450 ° C. The excess solution was then drained off and the wood was removed from the kettle. After 24 hours this wood was sanded in the usual way in a continuous sander.
In comparison to a section from the same untreated wood, in which the tearing length at a freeness of 650 SR 2,200 m, the tearing length in the section from the pretreated wood at a freeness of 360 SR 5 was 800 m. The power requirement for the pre-impregnated wood was 301o lower.
Example 2: 1000 kg of spruce wood, which was debarked and pretreated in the same way as in Example 1, was impregnated for 3 hours at 10 atmospheres with a soda solution containing 2.510 potassium permanganate, based on the dry weight of the wood. The initial temperature of the solution was 220 ° C. and the final temperature 40 ° C. With this wood, too, completely uniform penetration and, after sanding, the same improvement in quality as in Example 1 was achieved.
At pie 1 3: 1000 kg poplar wood was split lengthways after debarking and then placed in the pressure vessel. There the wood was impregnated for 3 hours at a pressure of 9 atmospheres with a 3 "igen caustic soda solution, which was mixed with a 2.5 above sodium peroxide solution. After this time, the wood was completely evenly saturated and was sanded after 24 hours. The tearing length of the untreated wood pulp was 1,500 m for 680 SR, after pretreatment of the wood with a freeness of only 340 SR 5,400 m. The power saving was 50% with the alkali-impregnated wood.