CH655965A5 - Verfahren fuer die reduktion des harzgehaltes waehrend der herstellung von zellulose-papierbreien aus lignozellulose-materialien. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Reduktion des Harzgehaltes von Zellulose-Papierbreien während der Herstellung dieser Papierbreie aus Ligno-zellulose-Materialien. Der hier verwendete Ausdruck Zellu-lose-Papierbreie bezieht sich vorzugsweise auf chemische Papierbreie, d.h. Papierbreie, welche durch beliebige chemische Aufschlussverfahren hergestellt worden sind. Primär ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf die Herstellung von Sulfit-Papierbrei, aber auch die Herstellung von Kraft-Papierbreien aus Hartholz, wie etwa Birke, ist ein wichtiges Gebiet für die Anwendung der vorliegenden Erfindung.

Es ist ebenfalls möglich, die Erfindung bei der Herstellung von Papierbreien mit einer höheren Ausbeute anzuwenden, als die Ausbeute von chemischen Papierbreien ist, wie semi-chemikalische, thermomechanischeund mechanische Papierbreie.

Das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Zellulose-Papierbrei ist Lignozellulose, z.B. in der Form von Holz, und dieses enthält immer grössere oder kleinere Mengen an Harz. Es ist erwünscht, das Harz während des Papierbrei-Herstellungsverfahrens im grösstmöglichen Ausmass zu entfernen,

damit der vollständig behandelte Papierbrei einen geringen Harz-Gehalt erhält. Hohe Harzgehalte im fertigen Papierbrei können Probleme bei der Verwendung des Papierbreies (z.B. bei der Papierherstellung) verursachen und können die Qua-s lität des Endproduktes beeinträchtigen. Es ist ferner eine Tatsache, dass das Harz gerade das Verfahren der Papierbrei-Herstellung kompliziert.

Wenn Papierbreie entsprechend dem Sulfit-Verfahren hergestellt werden, wird das Holz daher immer eine gewisse Zeit io lang gelagert, bevor es in das Aufgussgefäss eingeführt und zu Zellulose-Papierbrei aufgeschlossen wird. Während der Lagerung, dem sogenannten Austrocknen, findet ein Wechsel im physikalischen Charakter des Harzes statt, was zu einer etwas verringerten Menge an Harz im Holz führt und 15 auch Anlass zu Veränderungen des Harzes selbst gibt, so dass es leichter während des Papierbrei-Herstellungsverfahrens löslich wird. Die Lagerung des Holzes kann auf verschiedenen Wegen ausgeführt werden. Z.B. kann das Holz zuerst in der Form von Klötzen im Wasser gelagert werden 20 (Schwimmen und Treideln), wonach die Klötze in der Form von Bündeln an Land in Holzlagern gelagert werden. Nach einer Lagerzeit von etwa einem Jahr werden die Klötze in die Papierbrei-Mühle gegeben, um dort in Späne geschnitten zu werden, und für die weitere Behandlung zum Papierbrei. 25 Eine weitere Methode besteht darin, dass die Klötze schon in Späne geschnitten werden, wenn sie in der Papierbrei-Mühle ankommen und danach werden die Späne in einem Stapel gelagert. Durch die Behandlung des Holzes auf diese Art kann die Lagerzeit um etwa 3 Monate verringert werden. 30 Ungeachtet des Verfahrens der Lagerung ist die Behandlung stets mit Kosten verbunden und dazu kommt die Tatsache, dass ein gewisser Verlust an Holz gleichzeitig erhalten wird, wobei beachtliche Geldmengen verlorengehen.

Ungeachtet der Lagerung enthält das Holz immer noch 35 beachtliche Mengen an Harz, wenn auch in einer leicht veränderten Form, verglichen mit dem Harz im frischen Holz. Der grössere Teil des zurückbleibenden Harz-Gehaltes wird in verschiedenen Stufen während des Papierbrei-Herstellungsverfahrens entfernt. Es ist schwierig, alles Harz aus dem 40 Papierbrei zu entfernen und darüberhinaus ist dies teuer. Fertiger Papierbrei enthält daher beinahe ohne Ausnahme eine gewisse Menge an Harz. Während des reinen Aufschliessens des Holzes werden einige Teile des Harzes aufgelöst und während des Waschens und Siebens des Papierbreies ent-45 fernt.

Die schlussendliche Einstellung des Harzgehaltes des Papierbreies wird in der Bleich-Abteilung ausgeführt. Es ist primär in der alkalischen Stufe der Sequenz des Bleiches, worin das Harz entfernt wird.

so Die schlussendliche Verringerung und Einstellung des Harzgehaltes im Papierbrei wird gewöhnlich mittels Chlordioxid gemacht. In Sulfit-Mühlen ist es üblich, die Blei-chungssequenz Chlor (C), Alkali (E), Hypochlorit (H) und Chlordioxid (D) zu verwenden, d.h. C-E-H-D. Durch 55 Variieren der Menge an Alkali, normalerweise Natriumhydroxid, in der E-Stufe können grössere oder kleinere Mengen an Harz extrahiert werden. Dispersionsmittel werden oft hinzugefügt zusammen mit Natriumhydroxid in der E-Stufe, um das Harz in dispergierter Form (und nicht agglomeriert) zu 60 halten, so dass es aus dem Papierbrei im grösstmöglichen Ausmass in der Waschstufe, welche der E-Stufe folgt, ausgewaschen werden kann. Die schlussendliche Einstellung des Harzgehaltes wird gewöhnlich in der D-Stufe ausgeführt, d.h. durch Variieren der Menge an hinzugefügtem Chlordioxid. 65 Das Harz wird vom Papierbrei in der Waschstufe, welche der D-Stufe folgt, abgetrennt. Wenn Harz-Probleme auftreten in der Mühle (z.B. Aufschäumen und Klumpenbildung), kann es notwendig sein, die Menge an Chlor in der C-Stufe zu ver-

ringern, und entsprechend die Menge an Chlordioxid zu erhöhen. Es ist dem Fachmann gut bekannt, dass die Chlorierung des Harzes bedeutet, dass es schwieriger handzuhaben ist. Der grosse Nachteil bei der Verwendung von beachtlichen Mengen an Chlordioxid zur Behandlung von Harzproblemen ist der hohe Preis dieser Chemikalie.

Wenn z.B. der Papierbrei entsprechend dem Kraft-Verfahren hergestellt wird, so wird das Holz nicht zu einem merklichen Grad gelagert. Um die Harzprobleme bei der Herstellung von beispielsweise Birken-Kraft-Papierbrei zu meistern, ist es wichtig, dass die Klötze sorgfältig entrindet werden, weil die Rinde und vor allem die Cambium-Schicht zwischen der Rinde und dem Holz grosse Mengen an Harz enthält. Wie beim Sulfit-Auszug tritt auch während des Kraft-Auszuges ein Auflösen des Harzes auf. Um das Harz in dis-pergierter Form während des Aufschlusses (um eine Klumpenbildung zu verhindern) zu halten, wird in das Aufgussge-fäss Tall-Öl hinzugegeben. Das während des Auszuges extrahierte Harz wird vom Papierbrei im folgenden Waschschritt abgetrennt und gelangt so zusammen mit der schwarzen Brühe zum Eindampfen und dann zur Verbrennung im Soda-Wiederaufbereitungskessel.

Während der Herstellung des Kraft-Papierbreies ist es nicht möglich, den Harzgehalt durch die Hinzufügung von variierenden Mengen an Alkali in einer Alkali-Stufe in der Bleich-Sequenz einzustellen. Vielmehr ist man gänzlich beschränkt auf die teure Bleich-Chemikalie Chlordioxid für die schlussendliche Einstellung des Harzgehaltes.

Bei der Herstellung von Birken-Kraft-Papierbrei ist man so gehalten, teure Investitionen in Hoch-Qualitäts-Entrin-dungs-Ausrüstungen zu machen und/oder grosse Mengen an der teuren Chemikalie Chlordioxid in die Bleich-Abteilung zu geben, um die Harz-Probleme zu überwinden. Sogar,

wenn diese teuren Schritte unternommen werden, ist es schwierig, niedrige Harzgehalte in den fertigen Papierbreien zu erreichen, welche gewünscht sind. Papierbreie mit niedrigem Harzgehalt sind, wie dies gut bekannt ist, auf dem Markt sehr stark begehrt.

Durch die Hinzugabe von verschiedenen oberflächenaktiven Mitteln, sogenannten Benetzungsmitteln, während verschiedenen Momenten des Herstellungsverfahrens ist es ebenfalls möglich, den Harzgehalt des Zellulose-Papierbreies in einem gewissen Ausmass zu senken.

Die weiter oben erwähnten Verfahren sind diejenigen Verfahren, welche vorgängig dieser Erfindung die bekanntesten waren, um das Harzproblem bei der praktischen Herstellung von Zellulose-Papierbreien zu überwinden. Seit kurzem wird ein Verfahren für die Reduktion des Harzgehaltes in Zellulose-Papierbreien innerhalb der Zellulose-Industrie aner-kanntermassen verwendet. Das Lignozellulose-Material wird hier einer Trennung (Freilegen) der Fasern, einem Waschen, einem möglichen Sieben und einem möglichen von Lignin befreienden Bleichen ausgesetzt Das Neue und Characteri-sierende dieses Verfahrens besteht darin, dass der Zellulose-Papierbrei im Moment des Papierbreiherstellungsverfahrens einer mechanischen Behandlung ausgesetzt wird. Der Zellu-lose-Papierbrei wird dabei gewöhnlich auf eine Papierbrei-Konzentration von 15-35% gebracht, und Alkali wird in einer Menge von vorzugsweise 2-17 g pro kg Wasser hinzugegeben, welches den Papierbrei begleitet, berechnet als NaOH. Der Zellulose-Papierbrei kann anschliessend einer milden mechanischen Behandlung in einer Vorrichtung für die Behandlung bei hoher Konsistenz ausgesetzt werden, wobei diese Vorrichtung mit miteinander rotierenden Schnecken versehen ist, wobei der Energieaufwand 8-100 kWh, vorzugsweise 10-75 kWh pro Tonne Papierbrei beträgt. Schlussendlich kann der Zellulosepapierbrei mit dem hinzugegebenen Alkali während einer Zeitspanne von 0,1-5 Stunden zur Reaktion gebracht werden, und zwar bei einer im wesentlichen unveränderten Papierbrei-Konzentration in einem separaten Behälter.

Nach dieser Behandlung mit dem Zweck zur Erniedrigung s des Harzgehaltes im Zellulose-Papierbrei wird der Papierbrei gewöhnlich zu weiteren Behandlungsstufen in eine Bleichabteilung transportiert, um eine schlussendliche Helligkeit zu erhalten, welche gewöhnlich 90% ISO überschreitet. Es ist auch möglich, die Herstellung des Papierbreies mit der weiter io oben beschriebenen Behandlung abzuschliessen, was die Herstellung von ungebleichtem oder leicht gebleichtem Zellulose-Papierbrei bedeutet.

Es hat sich erwiesen, dass das oben erwähnte Verfahren in der Praxis sehr erfolgreich bei der Herstellung von Papier-ls breien mit gewünschtem (d.h. niedrigem) Harzgehalt ist,

sogar für den Fall, dass frisches Holz in die Koch-Abteilung für den Auszug und die Trennung der Fasern gebracht wird. Ebenfalls werden weitere Papierbrei-Charakteristiken verbessert, wie z.B. die Reinheit des Papierbreies, wenn das neue 20 Verfahren verwendet wird. Dieses Verfahren ist genau im Schweizer Patent Nr. 651 083 beschrieben.

Es hat sich gezeigt, dass bei der Verwendung des Verfahrens entsprechend dem Schweizer Patent Nr. 651 083 für die Herstellung von in erster Linie ungebleichten oder leicht 25 gebleichten Zellulose-Papierbreien, die Helligkeit des Papierbreies nicht auf einem Niveau mit der hohen Qualität des Papierbreies betreffend dem Harzgehalt ist.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem und bezieht sich auf ein Verfahren für die Reduktion des Harzgehaltes 30 während der Herstellung von Zellulose-Papierbrei aus Ligno-zellulose-Materialien, wobei das Lignozellulose-Material einer Separation der Fasern und einem Waschprozess ausgesetzt wird, wonach der erhaltene Zellulose-Papierbrei in einer oder in mehreren Konzentrierungsvorrichtungen auf eine 35 Faserkonzentration von 15-35 Gew.% gebracht wird, worauf Chemikalien hinzugegeben werden, wonach man den Papierbrei einer milden mechanischen Behandlung in einer Vorrichtung für die Behandlung bei hoher Konsistenz aussetzt, welche Vorrichtung miteinander rotierende Schnecken auf-40 weist und einen Energieaufwand von 8-100 kWh pro Tonne Papierbrei benötigt, und wonach der Papierbrei mit den hinzugegebenen Chemikalien in einem separaten Behälter während einer Zeitspanne von 0,1-5 Stunden bei im wesentlichen unveränderter Papierbrei-Konzentration zur Reaktion 45 gebracht wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als Chemikalien mindestens ein oxydierendes Bleichmittel und Alkali zugegeben werden, wobei letzteres, berechnet als NaOH, in einer Menge von 0,5 bis 17 g/kg Wasser vorhanden ist.

so Die Verfahrensschritte werden gewöhnlich ausgeführt, nachdem das Lignozellulose-Material zu einem Zellulose-Papierbrei in einem Aufgussgefäss mit Aufschlusschemikalien aufgeschlossen und von der aufgebrauchten Aufschlussflüssigkeit in der Waschabteilung befreit worden war. Wenn 55 der Papierbrei die Waschabteilung verlassen hat, hat er gewöhnlich eine Konzentration von 4 bis 6 Gew.%. Vorzugsweise wird der Papierbrei auch noch gesiebt, bevor er den Schritten des erfindungsgemässen Verfahrens ausgesetzt wird. Vor dem Sieben wird der Papierbrei zweckmässig ver-60 dünnt, so dass er eine Konzentration von 0,5 bis 3 Gew.% während des Siebens hat. In einigen speziellen Fällen kann es angezeigt sein, den Papierbrei einem milden, vom Lignin befreienden Bleichen mit einigen Bleichungsmitteln auszusetzen, z.B. Chlor und/oder Chlordioxid, bevor der Papier-65 brei dem erfindungsgemässen Verfahren unterworfen wird.

Entsprechend der hier vorliegenden Erfindung wird der Ausgangs-Papierbrei in einer oder mehreren Stufen entwässert, so dass eine Konzentration von 15 bis 35 Gew.%, vor

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zugsweise von 19 bis 29 Gew.%, erhalten wird. Gewöhnlich wird die Aufkonzentrierung des Papierbreies in einem Schritt ausgeführt und geeignete Entwässerungs-Vorrichtungen sind Trommelwaschmaschinen, Bandwaschmaschinen, Rollpressen und Schneckenpressen. Ob die Aufkonzentrierung des Papierbreies in einer oder mehreren (z.B. zwei) Stufen ausgeführt wird, hängt in einem gewissen Ausmass davon ab, ob das erfindungsgemässe Verfahren in einer bereits existierenden Mühle ausgeführt wird oder ob das Verfahren an eine neue oder wiederaufgebaute Mühle angepasst wird. In bereits existierenden Mühlen sind gewöhnlich bereits Trommelwaschmaschinen oder Eindickmaschinen installiert nach der Siebabteilung, welche die Papierbrei-Konzentration von einem Bereich von 0,5 bis 3 Gew.%, welcher in der Siebabteilung üblich ist, auf einen Bereich von 10 bis 13 Gew.% anheben. Es ist jedoch nicht nötig, dass die Trommelwaschmaschine eine solche Entwässerungskapazität hat, es genügt auch eine ganz einfache Trommelwaschmaschine, welche die Konzentration des Papierbreies auf 4 Gew.% oder mehr anheben kann. Nach dem Passieren durch die Trommelwaschmaschine oder durch eine Eindickmaschine wird der Papierbrei gewöhnlich in eine Vorrichtung geführt, in der die schlussendliche Entwässerung auf eine Papierbrei-Konzentration von 15 bis 35 Gew.% stattfindet. Eine bevorzugte Vorrichtung ist eine Schneckenpresse. Um die Entwässerung des Papierbreies zu vereinfachen, kann der pH-Wert des einkom-menden Papierbreies auf 7 bis 9 eingestellt werden durch Hinzufügen von Alkali.

Nach dem Entwässerungsschritt werden Alkali und oxydierende Bleichmittel zum Papierbrei hinzugefügt. Die Menge an Alkali, welche zum Papierbrei hinzugefügt wird, ist von grösster Wichtigkeit, und die hinzugegebene Menge muss derart eingestellt werden, dass der Gehalt an Alkali, berechnet als NaOH, von 0,5-17 g pro kg Wasser beträgt, welches in der Papierbreisuspension vorhanden ist, oder, im Falle, wenn es zweifelhaft ist, ob eine Suspension existiert, pro kg Wasser, welches den Papierbrei begleitet. Als Alkali ist Natriumhydroxid bevorzugt, doch ist es möglich, andere Alkalien hinzuzugeben, wie z.B. Kaliumhydroxid, oxydierende weisse Brühe, grüne Brühe und Natriumcarbonat, sowohl einzeln als auch in Form eines Gemisches.

Unter den oxydierenden Bleichungsmitteln sind Peroxid-Bleichungsmittel bevorzugt und speziell bevorzugt ist Wasserstoffperoxid. Aber auch Hypochlorit-Bleichungsmittel, wie Natriumhypochlorit, können mit Vorteil verwendet werden. Sogar andere oxydierende Bleichungsmittel können in Betracht gezogen werden. Die Hinzugabe von oxydierenden Bleichungsmitteln wird vorzugsweise derart eingestellt, dass die Menge an Bleichungsmitteln von 0,2-22 g, vorzugsweise von 0,3-11 g, pro kg an vorhandenem Wasser beträgt.

In einigen Fällen ist es vorteilhaft, weitere Chemikalien zum Papierbrei hinzuzugeben, wie z.B. oberflächenaktive Mittel (sogenannte Benetzungsmittel) und komplexbildenden Substanzen.

Anschliessend wird der Papierbrei einer milden mechanischen Behandlung in einer Vorrichtung ausgesetzt, welche geeignet ist für hohe Konsistenz-Behandlung, und diese Vorrichtung ist mit miteinander rotierenden Schnecken versehen, welche unter solchen Bedingungen rotieren, dass der Energieaufwand von 8 bis 100 kWh pro Tonne Papierbrei, und vorzugsweise von 10 bis 75 kWh pro Tonne Papierbrei, ausmacht. Eine geeignete Apparatur für eine derartige Behandlung ist ein Schnecken-Defibrator (Schnecken-Stoffmühle) und ganz speziell bevorzugt ist der Schnecken-Defibrator, welcher von MoDoMekan AB unter dem Handelsnamen Frotapulper® verkauft wird. Dieser Schnecken-Defibrator besteht hauptsächlich aus zwei rotierenden Schnecken,

welche parallel zueinander angeordnet sind, und zwar in einem Gehäuse, welches mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung versehen ist. Die Schnecken greifen ineinander ein mit dem Zweck, dass das eingeführte Material geknetet wird und die Schnecken-Plattenbänder mit Eindrücken auf der Kreislinie von mindestens einigen Plattenbändern auf den Schnecken versehen sind, damit Zähne zwischen den Eindrücken gebildet werden. Ein solcher Schnecken-Defibrator ist im US-Patent Nr. 3 064 908 beschrieben. Der Papierbrei, vermischt mit Chemikalien,

wird Scher- und Knetkräften im Schnecken-Defibrator in Form von stossweisen Druckbelastungen ausgesetzt. Als Resultat dieser Behandlung wird eine sehr effektive Imprägnierung des Papierbreies mit den hinzugefügten Chemikalien erhalten. Für die Papierbrei-Fasern ist die Behandlung milde, weil die Fasern nicht gekürzt werden, was jedoch der Fall ist beim Mahlen oder Schlagen oder bei jeder anderen Art von negativer Beeinflussung. Die Behandlung im Schnecken-Defibrator wird gewöhnlich bei Atmosphärendruck ausgeführt, doch die Behandlung kann auch bei Überdruck bis zu 500 kPa stattfinden. Während der mechanischen Behandlung steigt die Temperatur des Papierbreies gewöhnlich an, weil mindestens 60% der hineingesteckten Energie in Wärme umgewandelt wird. Je höher die hineingesteckte Energie ist, um so höher ist der Temperaturanstieg während des Verarbeitungsprozesses.

Nach der milden mechanischen Behandlung kann der Papierbrei mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, wie z.B. einer Pumpe, einem Schnecken-Zubringerband oder einem Riemenförderapparat, in einen Turm oder einen ähnlichen Behälter für eine fortgesetzte Reaktion mit den hinzugefügten Chemikalien (hauptsächlich Alkali) bei der gewünschten Temperatur überführt werden. Die Aufenthaltszeit des Papierbreies in diesem Schritt kann zwischen 6 Minuten und 5 Stunden variieren.

Danach wird gewöhnlich der Papierbrei in bekannten Waschapparaturen gewaschen, so dass das aus dem Papierbrei extrahierte Harz aus dem Papierbrei entfernt wird.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet man eine kurze Aufenthaltszeit zwischen der Entwässerungsstufe und der milden mechanischen Behandlung. Die kurze Aufenthaltszeit wird üblicherweise erreicht durch Transportieren des Papierbreies mittels einem Schnecken-Zubringerband. Die Aufenthaltszeit sollte vor allem innerhalb einer Zeitspanne von 2 bis 10 Sekunden liegen. Nebst der Verwendung eines Schnecken-Zubringerbandes ist es auch möglich, den Papierbrei durch einen sogenannten «Mixer» für Chemikalien passieren zu lassen, wobei dieser Mixer eine Apparatur für die Einbringung von Chemikalien in den Papierbrei ist.

Bei der Behandlung von gewissen Papierbreien ist es insbesondere notwendig, die Reaktionstemperatur sowohl bei der milden mechanischen Behandlung des Papierbreies als auch die Temperatur bei der nachfolgenden Reaktion mit den hinzugegebenen Chemikalien im Aufbewahrungsturm anzuheben, und zwar auf eine höhere Temperatur als die Temperaturerhöhung ausmacht, welche verursacht wird durch die Knet- und Scher-Arbeit, um die beabsichtigte Harzentfernung zu erreichen. In solchen Fällen wird vor allem Dampf in den Papierbrei eingeleitet und die Einleitung von Dampf sollte während der kurzen Aufenthaltszeit bewerkstelligt werden.

Durch das Hinzufügen von Chemikalien und Dampf wird die Konzentration des Papierbreies erniedrigt. Die Konzentration des Papierbreies darf jedoch nicht geringer als 15 Gew.% sein, wenn der Papierbrei der milden mechanischen Behandlung ausgesetzt wird.

Nachdem der Papierbrei erfindungsgemäss behandelt und

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einem Waschen ausgesetzt worden ist, um das gelöste Harz aus dem Papierbrei zu entfernen, kann der Papierbrei direkt zum Trocknen oder zur schlussendlichen Verwertung transportiert werden, z.B. als Papier von verschiedenen Qualitäten. Das erfmdungsgemässe Verfahren ist demnach in erster Stelle anwendbar für ungebleichte oder leicht gebleichte Zellulose-Papierbreie. Jedoch ist es durchaus möglich, das erfmdungsgemässe Verfahren auch auf Papierbreie anzuwenden, welche in einem variierenden Ausmass gebleicht sind, einschliesslich einem Bleichen mit einer Helligkeit des Papierbreies, welche 90% ISO überschreitet.

Wird der Zellulose-Papierbrei einer Behandlung gemäss der vorliegenden Erfindung unterworfen und werden die Menge an hinzugefügten Chemikalien, nämlich Alkali und Bleichmittel, die Temperatur und die Menge an Energie reguliert, so ist es möglich, den Harzgehalt und die Helligkeit im Papierbrei auf die gewünschten Niveaus in einer wirksamen Weise einzustellen. Die Einstellung des Harzgehaltes im Papierbrei erfolgt in erster Stelle durch die erhöhte Temperatur und durch den erhöhten Energieverbrauch, welche zu einem erhöhten Auflösen des Harzes im Papierbrei führen. Eine Erhöhung der Menge an hinzugegebenem Alkali hat keinen so grossen Einfluss auf das Auflösen des Harzes wie die weiter oben erwähnten Parameter. Bei einem bestimmten Papierbrei gibt es eine optimale Menge an hinzugegebenem Alkali. Hinzugaben, welche diese Menge überschreiten,

haben keinen oder nur einen geringen Einfluss auf das Auflösen des Harzes. Eine solche Hinzugabe an Alkali in Über-schuss kann einen negativen Einfluss auf andere Papierbrei-Qualitäten haben. Bezüglich der Helligkeit des Papierbreies ist es an erster Stelle die Menge der Hinzugabe an oxydierendem Bleichmittel, welches das Niveau der erhaltenen Helligkeit bestimmt.

Die vorliegende Erfindung kann in verschiedener Art und Weise verwendet werden. In einer Sulfit-Mühle wurde gefunden, das es das erfmdungsgemässe Verfahren ermöglicht, die Lagerung an Holz auszulassen und frisches Holz direkt in die Mühle zu bringen. Als ein Resultat, auch wenn die Kosten für die benötigte Ausrüstung für das erfmdungsgemässe Verfahren eingerechnet werden, werden die Kosten für die Herstellung des Sulfit-Papierbreies beachtlich reduziert. Sogar, wenn die Lagerung des Holzes in einer Sulfit-Mühle beibehalten wird, ist das erfmdungsgemässe Verfahren von grossem Wert, weil dadurch ermöglicht worden ist, den Harzgehalt im schlussendlichen Papierbrei zu regulieren, und zwar auf eine ganz andere und verbesserte Art und Weise als dies bis anhin möglich war.

In einer Kraft-Mühle ist es z.B. nun dank dem erfindungsgemässen Verfahren möglich, einen Birken-Kraft-Papierbrei mit einem gleichmässigen und niedrigen Harzgehalt herzustellen, was vorgängig nicht immer möglich war. Ferner kann man bei der Herstellung von solchen Papierbreien die Ausrüstungen für die Entrindung von Birkenholz verringern und zusätzlich kann das Hinzufügen von der teuren Chemikalie Chlordioxid vermindert werden, was auch vorteilhaft ist vom Standpunkt des Umweltschutzes aus betrachtet.

Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens werden in den Beispielen gezeigt.

Fig. 1 zeigt eine geeignete Apparatur für eine bevorzugte Ausführungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens.

Eine Vielzahl von Prüfungen und Vergleichsprüfungen sind durchgeführt worden. Wie diese Prüfungen bewerkstelligt wurden und was für Resultate erhalten wurden, ist in den nachfolgenden Beispielen gezeigt.

Beispiel 1

Ein gesiebter Fichten-Sulfit-Papierbrei einer bestimmten Sorte wurde unter Verwendung der Apparatur, welche in Fig.

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1 gezeigt ist, erfindungsgemäss behandelt.

Die Charakteristiken des gesiebten Fichten-Sulfit-Papier-breies, gemessen entsprechend den SCAN-Tests, sind in Tabelle 1 gezeigt.

s Tabelle 1

Kappa Zahl

SCAN-C 1:59

12.2

R18, %

SCAN-C 2:61

78.2

Viskosität, dm3/kg

SCAN-C 15:62

1073

Extrakt Gehalt DCM, %

SCAN-C 7:62

1.93

Helligkeit ISO, %

SCAN-C 11:62

69.2

Der gesiebte Papierbrei hatte eine Temperatur von 62 °C ls und wurde durch die Leitung 1 zu einer Schneckenpresse 2 geleitet, worin der Papierbrei auf eine Konzentration von 29.5% entwässert wurde. Das Wasser, welches herausgepresst wurde, wurde durch die Leitung 3 entfernt. Bei der Auslassöffnung aus der Schneckenpresse 2 wurde Alkali in der 20 Form von Natriumdioxid NaOH zum Papierbrei in einer Menge von 1,0%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, hinzugegeben. Diese Hinzugabe resultierte in einer Menge an Alkali von 4,2 g NaOH per kg an vorhandenem Wasser. Das Alkali wurde als eine wässrige Lösung im 25 Behälter 4 gelagert, und wurde zur Schneckenpresse 2 durch die Leitungen 5 und 6 transportiert. Von der Schneckenpresse 2 wurde der Papierbrei durch die Leitung 7 zum Schnecken-Zubringerband 8 geleitet. Mittels dem Schnecken-Zubringerband 8 wurde der Papierbrei zu einem Schnecken-Defibrator 3o 9 gebracht, welcher von der Art war, wie er von MoDoMekan AB unter dem Handelsnamen FROTAPULPER® verkauft wird. Unmittelbar vor dem Schnecken-Defibrator 9 wurde Wasserstoffperoxid H2O2 zum Papierbrei in einer Menge von 0,21%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, 35 hinzugegeben. Diese Hinzugabe resultierte in einer Menge an Peroxid von 0,9 g H2O2 pro kg an vorhandenem Wasser. Das Wasserstoffperoxid in der Form einer wässrigen Lösung wurde im Behälter 10 aufbewahrt und wurde durch die Leitungen 11 und 12 zum Papierbrei geleitet. Im Schnecken-40 Defibrator 9 wurde der Papierbrei einer Knet- und Scherarbeit ausgesetzt, entsprechend einem Energieaufwand von 28 kWh pro Tonne an Papierbrei. Als ein Resultat davon stieg die Temperatur des Papierbreies auf 69 °C an. Danach liess man den Papierbrei mittels der Schwerkraft durch einen 45 vertikalen Schaft fallen und eine Leitung 13 führte zum Turm 14. Im Turm 14 wurden die Reaktionen zwischen dem Papierbrei und den Chemikalien NaOH und H2O2 zur Vollendung gebracht. Nach 120 Minuten wurde eine Probe des Papierbreies entnommen, anschliessend wurde die Probe 50 gewaschen, getrocknet und analysiert. Die Resultate der Analyse sind aus Tabellen 2 und 3 ersichtlich.

Die weiter oben beschriebene Prüfung wurde wiederholt, und zwar mit dem einzigen Unterschied, dass kein Wasserstoffperoxid zum Papierbrei hinzugegeben wurde (O-Test). 55 Dieser Papierbrei wurde ebenfalls gewaschen, getrocknet und analysiert. Die Resultate der Analyse sind aus der Tabelle 2 ersichtlich.

Tabelle 2

Papiercharakteristiken

O-Test

Erfindungsgemässes Verfahren

Kappa-Zahl

9.7

8.0

R18, %

78.3

78.3

Viskosität, dm3/kg

1070

1066

Extrakt-Gehalt DCM, %

0.27

0.24

Helligkeit ISO, %

66.0

73.9

655 965

Aus der obenstehenden Tabelle ist ersichtlich, dass eine grössere Helligkeit mit dem erfindungsgemässen Verfahren erhalten wird, verglichen mit dem O-Test. Ferner ist die Kappa-Zahl des Papierbreies mit dem erfindungsgemässen Verfahren stärker erniedrigt als beim O-Test, währenddem die gleiche Viskosität aufrechterhalten wurde. Der Harzgehalt ist für beide Papierbreie sehr gering.

Vergleichs-Beispiel

Gleichzeitig mit den oben erwähnten Tests, welche in einem grossen Massstab durchgeführt wurden, wurden Proben des gesiebten Fichten-Sulfit-Papierbreies mit einem Papierbrei-Reinheitsgrad für Papier für Laboratoriumsprüfungen genommen.

Bei diesen Prüfungen wurden die Chemikalien NaOH und NaOH + H2O2 zum Papierbrei in einer herkömmlichen Art hinzugegeben. Eine bestimmte Menge des Papierbreies wurde im Test 1 in ein Behandlungsgefäss gegeben, welches in einem Wasserbad auf einer Temperatur von 69 °C gehalten wurde. 1% NaOH, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, wurde in der Form einer wässrigen Lösung in den Papierbrei mittels einem Propellerrührwerk eingemischt. Die Papierbreikonzentration betrug 12%. Diese Hinzugabe bedeutet, dass die Menge an NaOH 1,4 g pro kg an vorhandenem Wasser betrug. Während 120 Minuten wurde der Papierbrei mit dem Natriumhydroxid zur Reaktion gebracht, wonach der Papierbrei gewaschen, getrocknet und analysiert wurde.

Im Test 2 wurden die gleichen Dinge gemacht, mit dem einzigen Unterschied, dass ebenfalls Wasserstoffperoxid H2O2 zusammen mit NaOH hinzugegeben wurde. Das Wasserstoffperoxid in der Form einer wässrigen Lösung wurde in einer Menge von 0,21 %, berechnet bezüglich absolut trok-kenem Papierbrei, hinzugegeben. Diese Hinzugabe bedeutet, dass die Menge an H2O2 0,3 g pro kg an vorhandenem Wasser betrug. Der Test wurde beendet durch Waschen, Trocknen und Analysieren des Papierbreies. Die Resultate der Analyse von den Tests 1 und 2 und von dem Test gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren von Beispiel I sind aus der Tabelle 3 ersichtlich.

Tabelle 3

Chemikalien selbst sind, welche die Qualitäten des Papierbreies erklärten, welcher entsprechend der Erfindung behandelt wurde.

Beispiel 2

Ein gesiebter Birken-Sulfat-Papierbrei wurde verwendet für die Prüfungen entsprechend der Erfindung und für Vergleichsprüfungen (O-Test). Die Papierbreicharakteristiken sind aus der untenstehenden Tabelle 4 ersichtlich.

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Tabelle 4

Kappa-Zahl 18.7

15 Viskosität, dm3/kg 1182

Extrakt-Gehalt DCM, % 0.88

Helligkeit ISO, % 31.7

Papierbreicharakteristiken

Test 1 NaOH

Test 2

Na0H+H202

Erfindungsge-

mässes

Verfahren

Kappa-Zahl

10.4

9.7

8.0

R18, %

78.2

78.3

78.3

Viskosität, dm3/kg

1066

1069

1066

Extrakt-Gehalt DCM, %

0.69

0.68

0.24

Helligkeit ISO, %

65.7

72.1

73.9

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass der Papierbrei, welcher entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde, den Papierbreien entsprechend den Tests 1 und 2 bezüglich der Kappa-Zahl, dem Extraktgehalt und der Helligkeit stark überlegen ist. Speziell gross ist der Unterschied beim Extraktgehalt. Im Test 2 wurden beide Chemikalien, d.h. NaOH + H2O2 zum Papierbrei in der gleichen Menge hinzugegeben, wie beim erfindungsgemässen Verfahren. In Anbetracht dessen führt das erfmdungsgemässe Verfahren zu einem besseren Papierbrei, nicht nur wenn der Harzgehalt berücksichtigt wird, sondern auch bezüglich der Kappa-Zahl und der Helligkeit, wie es bereits früher diskutiert worden ist.

Diese Tests zeigen, dass es nicht die hinzugegebenen

20

Vor der erfindungsgemässen Behandlung wurde der gesiebte Papierbrei einem vom Lignin befreienden Bleichen mittels Chlor und Chlordioxid unterworfen. Chlor und Chlordioxid wurden gleichzeitig in Mengen von 3,4% und 25 0,3%, berechnet als aktives Chlor bezüglich einem absolut trockenen Papierbrei, zum Papierbrei hinzugegeben. Die Temperatur betrug 40 °C und die Hinzugabe dauerte 30 Minuten. Anschliessend wurde der Papierbrei gewaschen.

Der teilweise vom Lignin in der obigen Art befreite Papier-30 brei wurde einer erfindungsgemässen Behandlung unterworfen, wobei die in Fig. 1 gezeigte Apparatur verwendet wurde.

Der Papierbrei hatte eine Temperatur von 58 °C und wurde durch die Leitung 1 in die Schneckenpresse 2 geleitet, in 35 welcher der Papierbrei auf eine Konzentration von 27,8% entwässert wurde. Das Wasser, welches herausgepresst wurde, wurde durch die Leitung 3 abgeführt. Bei der Auslassöffnung der Schneckenpresse 2 wurde Alkali in der Form von NaOH zum Papierbrei in einer Menge von 1,85%, 40 berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, hinzugegeben. Diese Hinzugabe resultierte in einer Alkalimenge von 7,1 g NaOH pro kg an vorhandenem Wasser. Das Alkali wurde als eine wässrige Lösung im Behälter 4 gelagert und wurde zur Schneckenpresse 2 durch die Leitungen 5 und 6 45 zugeführt. Aus der Schneckenpresse 2 wurde der Papierbrei durch die Leitung 7 zum Schnecken-Zubringerband 8 geleitet. Mittels dem Schnecken-Zubringerband 8 wurde der Papierbrei zum Schnecken-Defibrator 9 gebracht, welcher von der Art war, wie er von MoDoMekan AB unter dem 50 Handelsnamen FROTAPULPER® verkauft wird. Unmittelbar vor dem Schnecken-Defibrator 9 wurde Wasserstoffperoxid H2O2 zum Papierbrei in einer Menge von 0,33%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, hinzugegeben. Diese Hinzugabe resultierte in einer Menge an 55 Peroxid von 1,3 g H2O2 pro kg an vorhandenem Wasser. Das Wasserperoxid in der Form einer wässrigen Lösung wurde im Behälter 10 gelagert und wurde zum Papierbrei durch die Leitungen 11 und 12 zugeführt. Im Schnecken-Defibrator 9 wurde der Papierbrei einer Knet- und Scherarbeit ausgesetzt, 60 entsprechend einem Energieaufwand von 38 kWH pro Tonne an Papierbrei. Als ein Resultat davon stieg die Temperatur des Papierbreies auf 67 °C an. Danach liess man den Papierbrei mittels der Schwerkraft durch einen vertikalen Schaft fallen und die Leitung 13 führte zum Turm 14. Im 65 Turm 14 wurden die Reaktionen zwischen dem Papierbrei und den Chemikalien NaOH und H2O2 zur Vollendung gebracht. Nach einer Aufenthaltszeit von 10,30 und 120 Minuten im Turm 14 wurden Proben des Papierbreies ent

nommen. Die Proben wurden gewaschen, getrocknet und analysiert. Die Resultate der Analyse sind in der Tabelle 5 angegeben.

Zum Vergleich wurde der teilweise vom Lignin befreite Papierbrei einer Behandlung mit beiden Chemikalien,

NaOH und H2O2, in einer herkömmlichen Art ausgesetzt. Eine bestimmte Menge des Papierbreies wurde in einen Behandlungskessel gegeben, welcher in einem Wasserbad auf einer Temperatur von 67 °C gehalten wurde. 1,85% NaOH und 0,33% H2O2, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, wurden mittels einem Propellerrührwerk in den Papierbrei gemischt. Die Papierbreikonzentration war in diesem Moment 12%. Diese Hinzugaben der Chemikalien entsprachen einer Menge von 2,5 g NaOH pro kg an vorhandenem Wasser und 0,5 g H2O2 pro kg an vorhandenem Wasser. Der Papierbrei und die Chemikalien wurden anschliessend miteinander während 120 Minuten zur Reaktion gebracht, wonach Proben des Papierbreies gewaschen, getrocknet und analysiert wurden. Die Resultate der Analyse sind in der Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5

Papierbreicharakteristiken O-Test Erfmdungsgemässes Verfahren mit einer Reaktionszeit in der letzten Stufe von

10 Min. 30 Min. 120 Min.

Kappa-Zahl

3.8

3.1

2.9

2.9

Viskosität, dm3/kg

1107

1110

1103

1106

Extrakt-Gehalt

0.68

0.26

0.24

0.23

DCM, %

Helligkeit ISO, %

57.2

58.0

58.8

60.1

Die oben angegebenen Analysendaten zeigen, dass schon nach kurzen Aufenthaltszeiten nach der milden mechanischen Behandlung das erfmdungsgemässe Verfahren in einer niedrigeren Kappa-Zahl, einer höheren Helligkeit und einem beachtlich niedrigeren Harzgehalt resultiert, verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren. Es ist ebenfalls klar, dass eine längere Aufenthaltszeit in der End-Stufe gemäss der Erfindung vorteilhaft ist, speziell für die Helligkeit des Papierbreies.

Beispiel 3

Ein teilweise gesiebter Sulfat-Papierbrei, hergestellt aus gemischtem Weichholz, welches zur Hauptsache Eucalyptus saligna und Eucalyptus grandis enthielt, wurde für einen Test entsprechend der Erfindung und einen Vergleichstest (O-Test) verwendet. Die Analysendaten des Papierbreies sind aus der untenstehenden Tabelle 6 ersichtlich.

Tabelle 6

Kappa-Zahl 22.2

Viskosität, dm3/kg 1170

Extrakt-Gehalt DCM, % 0.91

Helligkeit ISO, % 34.9

Der Ausdruck «teilweise gesiebt» bedeutet, dass Knorren und grössere nicht aufgeschlossene Holzstücke vom Papierbrei abgetrennt wurden, aber dass das Material, welches normalerweise als Spaltstücke klassifiziert wird, nicht abgetrennt wird.

Dieser Papierbrei wurde einer erfindungsgemässen Behandlung unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Apparatur ausgesetzt.

7 655965

Der Papierbrei hatte eine Temperatur von 55 °C und wurde durch die Leitung 1 zur Schneckenpresse 2 geleitet, in welcher der Papierbrei auf eine Konzentration von 31,0% entwässert wurde. Das Wasser, welches herausgepresst wurde, wurde s durch die Leitung 3 abgeleitet. Bei der Auslassöffnung aus der Schneckenpresse 2 wurde Alkali in der Form von NaOH zum Papierbrei in einer Menge von 0,95%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, hinzugefügt. Diese Hinzugabe resultierte in einer Alkalimenge von 4,3 g NaOH 10 pro kg an vorhandenem Wasser. Das Natriumhydroxid wurde als eine wässrige Lösung im Behälter 4 gelagert und wurde zur Schneckenpresse 2 durch die Leitungen 5 und 6 geleitet. Von der Schneckenpresse 2 wurde der Papierbrei durch die Leitung 7 zum Schnecken-Zubringerband 8 ls geleitet. Mittels dem Schnecken-Zubringerband 8 wurde der Papierbrei zum Schnecken-Defibrator 9 geführt, welcher von der Art war, wie er von MoDoMekan AB unter dem Handelsnamen FROTAPULPER® verkauft wird. Unmittelbar vor dem Schnecken-Defibrator 9 wurde Natriumhypochlorit 20 zum Papierbrei in einer Menge von 0,55%, berechnet als aktives Chlor bezüglich absolut trockenem Papierbrei, hinzugegeben. Diese Hinzugabe resultierte in einer Menge von Hypochlorit von 2,5 g NaCIO pro kg an vorhandenem Wasser. Natriumhypochlorit in der Form einer wässrigen 25 Lösung wurde im Behälter 10 gelagert und wurde zum Papierbrei durch die Leitungen 11 und 12 geleitet. Im Schnecken-Defibrator 9 wurde der Papierbrei einer Knet-und Scherarbeit ausgesetzt, entsprechend einem elektrischen Energieaufwand von 26 kWh pro Tonne an Papierbrei. Als 30 ein Resultat davon stieg die Temperatur des Papierbreies auf 63 °C an. Danach liess man den Papierbrei mittels der Schwerkraft durch einen vertikalen Schaft fallen und die Leitung 13 führte zum Turm 14. Im Turm 14 wurden die Reaktionen zwischen dem Papierbrei und den Chemikalien NaOH 35 und NaCIO zur Vollendung gebracht. Nach einer Aufenthaltszeit von 120 Minuten wurden Proben des Papierbreies entnommen, welche gewaschen, getrocknet und analysiert wurden. Die Resultate der Analyse sind aus der Tabelle 7 ersichtlich.

40 Zum Vergleich wurde der teilweise gesiebte Papierbrei einer Behandlung mit beiden Chemikalien, NaOH und NaCIO, in einer herkömmlichen Art ausgesetzt. Eine bestimmte Menge des Papierbreies wurde in eine Behand-lungsgefäss gegeben, welches in einem Wasserbad auf einer 45 Temperatur von 63 °C gehalten wurde. 0,95% NaOH, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, und 0,55% NaCIO, berechnet als aktives Chlor bezüglich absolut trockenem Papierbrei, wurden mittels einem Propellerrührwerk in den Papierbrei gemischt. Die Konzentration des 50 Papierbreies betrug in diesem Moment 12%. Diese Hinzugaben der Chemikalien entsprachen einer Menge von 1,3 g NaOH pro kg an vorhandenem Wasser und 0,8 g NaCIO pro kg an vorhandenem Wasser. Der Papierbrei und die Chemikalien wurden miteinander während 120 Minuten zur Reak-55 tion gebracht, wonach eine Probe des Papierbreies gewaschen, getrocknet und analysiert wurde. Die Resultate der Analyse sind aus Tabelle 7 ersichtlich.

Tabelle 7

Papierbreicharakteristiken

O-Test

Erfmdungsgemässes Verfahren

Kappa-Zahl

14.6

13.2

Viskosität, dmVkg

1091

1095

Extrakt-Gehalt DCM, %

0.57

0.21

Helligkeit ISO, %

43.9

45.7

655965

Die oben angegebenen Analysedaten zeigen, dass das erfmdungsgemässe Verfahren einen Papierbrei mit einer niedrigeren Kappa-Zahl, einer höheren Helligkeit und beachtlich niedrigerem Harzgehalt ergibt, verglichen mit dem Papierbrei, welcher gemäss einem herkömmlichen Verfahren behandelt wurde,, sogar wenn das oxydative Bleichmittel aus Natriumhypochlorit besteht.

Die beiden in der obigen Art erhaltenen Papierbreie wurden ebenfalls geprüft, um ihren Gehalt an Verunreinigungen festzustellen. Proben der Papierbreie wurden auf einem Sieb vom Typus Sommerville gesiebt, und die Menge an Material, welches auf einer Siebplatte mit einer Schlitz-grösse von 0,15 mm zurückgehalten wurde, wurde gemessen.

Auch der unbehandelte, d.h. der teilweise gesiebte Papierbrei, wurde geprüft. Die Resultate sind aus der untenstehenden Tabelle 8 ersichtlich.

Tabelle 8

Ursprünglicher O-Test

Erfindungsge

Papierbrei masses

Verfahren

Gehalt an Spaltstücken, 0.72 0.61

0.24

% bezüglich absolut

trockenem Papierbrei

Aus den oben angegebenen Werten ist ersichtlich, dass das erfmdungsgemässe Verfahren ebenfalls wirksam ist für eine Elimination von Teilchen aus dem Papierbrei.

In den oben beschriebenen Beispielen wurde das Alkali in der Form von Natriumhydroxid immer zum Papierbrei bei der Auslassöffnung der Schneckenpresse 2 durch die Leitungen 5 und 6 der Figur 1 hinzugegeben. Das oxydative Bleichmittel wurde immer unmittelbar vor dem Schnecken-Defibrator durch die Leitungen 11 und 12 hinzugegeben.

Jedoch ist es auch möglich und vorteilhaft, das Alkali wie auch ein oxydatives Bleichmittel an einer Vielzahl von Stellen im erfindungsgemässen Verfahren hinzuzugeben. Z.B. kann Alkali zum Papierbrei im Schnecken-Zubringerband 8 durch die Leitung 5 hinzugegeben werden. Ferner kann Alkali zum Papierbrei im Schnecken-Defibrator 9 durch die Leitung 15 hinzugegeben werden. Es ist auch möglich, die Hinzugabe an Alkali in viele Hinzugaben aufzuteilen, möglicherweise an allen oben angegebenen Stellen. Das oxydative Bleichmittel kann zum Papierbrei im Schnecken-Defibrator 9 durch die Hauptleitung 11 hinzugegeben werden. Es ist ebenfalls möglich, das oxydative Bleichmittel zum Papierbrei in der Schneckenpresse 2 durch die Leitungen 11 und 16 und in das Schnecken-Zubringerband 8 durch die Leitungen 11,16 und 17 hinzuzugeben. Entsprechend der Hinzugabe von Alkali kann das oxydative Bleichmittel in viele Hinzugaben aufgeteilt werden, möglicherweise an allen oben erwähnten Stellen.

Falls es notwendig sein sollte, die Temperatur zu erhöhen, kann beachtlicher Dampf zum Papierbrei im Schnecken-Zubringerband 8 durch die Leitung 18 hinzugegeben werden.

Beispiel 4

Ein gesiebter Steingrundholz-Papierbrei (Stone ground-wood), hergestellt aus Fichtenholz, wurde für eine Prüfung entsprechend der Erfindung wie auch für einen Vergleichstest (O-Test) verwendet. Um Schwermetalle zu entfernen, wurde der Papierbrei mit 0,2% (berechnet bezüglich absolut trok-kenem Papierbrei) Diethylendiaminpentaessigsäure bei einer Temperatur von 65 °C während einer Zeitspanne von 2 Stunden behandelt. Die Papierbreicharakteristiken sind aus der Tabelle 9 ersichtlich.

Bei der Prüfung entsprechend der Erfindung wurde die in Fig. 1 gezeigte Apparatur verwendet.

Der Papierbrei hatte eine Temperatur von 50 °C und wurde durch die Leitung 1 in die Schneckenpresse 2 geleitet, in welcher der Papierbrei auf eine Konzentration von 31% entwässert wurde. Das Wasser, welches herausgepresst wurde, wurde durch die Leitung 3 abgeleitet. Bei der Auslassöffnung der Schneckenpresse 2 wurde ein Gemisch von Alkali und Natriumsilikat in einer Menge von 1,8% NaOH und 4,0% Na2Si03, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, zum Papierbrei hinzugegeben. Diese Hinzugabe entsprach 8,1 g NaOH und 18g Na2Si03 pro kg an vorhandenem Wasser. Das Chemikaliengemisch von Natriumhydroxid und Natriumsilikat wurde als eine wässrige Lösung im Behälter 4 gelagert und wurde zur Schneckenpresse 2 durch die Leitungen 5 und 6 geführt. Von der Schneckenpresse 2 wurde der Papierbrei durch die Leitung 7 zum Schnecken-Zubringerband 8 geführt. Mittels dem Schnecken-Zubringerband 8 wurde der Papierbrei zum Schnecken-Defibrator 9 geführt, welcher von der Art war, wie er von MoDoMekan AB unter dem Handelsnamen FROTAPULPER® verkauft wird. Unmittelbar vor dem Schnecken-Defibrator 9 wurde Wasserstoffperoxid in einer Menge von 3%, berechnet bezüglich absolut trockenem Papierbrei, zum Papierbrei hinzugegeben. Diese Hinzugabe resultierte in einer Menge an Wasserstoffperoxid von 13,5 g H2O2 pro kg an vorhandenem Wasser. Das Wasserstoffperoxid in der Form einer wässrigen Lösung wurde im Behälter 10 aufbewahrt und wurde zum Papierbrei durch die Leitungen 11 und 12 hinzugegeben. Im Schnecken-Defibrator 9 wurde der Papierbrei einer Knet- und Scherarbeit ausgesetzt, entsprechend einem Energieaufwand von 35 kWh pro Tonne an Papierbrei. Als ein Resultat davon stieg die Temperatur des Papierbreies auf 58 °C an. Danach liess man den Papierbrei mittels der Schwerkraft durch einen vertikalen Schaft fallen, und die Leitung 13 führte zum Turm 14. Im Turm 14 wurden die Reaktionen zwischen dem Papierbrei und den Chemikalien NaOH, Na2Si03 und H2O2 zur Vollendung gebracht. Nach einer Aufenthaltszeit von 120 Minuten wurden Proben vom Papierbrei entnommen, welche gewaschen, getrocknet und analysiert wurden. Die Resultate der Analyse sind aus der Tabelle 9 ersichtlich.

Zum Vergleich wurde der gesiebte und vorbehandelte Papierbrei einer Behandlung mit den drei Chemikalien NaOH, Na2Si03 und H2O2 in einer herkömmlichen Art ausgesetzt. Eine bestimmte Menge des Papierbreies wurde in ein Behandlungsgefäss gegeben, welches in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 60 °C gehalten wurde. 1,8% NaOH, 4,0% Na2Si03 und 3% H2O2, berechnet bezüglich absolut trok-kenem Papierbrei, wurden mittels einem Propellerrührwerk in den Papierbrei eingemischt. Die Papierbreikonzentration betrug in diesem Moment 12%. Diese Hinzugaben der Chemikalien entsprachen einer Menge von 2,5 g NaOH, 5,5 g Na2Si03 und 4,1 g H2O2 pro kg an vorhandenem Wasser. Der Papierbrei und die Chemikalien wurden anschliessend miteinander während 120 Minuten zur Reaktion gebracht, wonach Proben des Papierbreies gewaschen, getrocknet und bezüglich der Helligkeit und dem Extraktgehalt analysiert wurden. Die Resultate der Analyse sind aus der Tabelle 9 ersichtlich.

Nebst der Helligkeit und dem Extraktgehalt wurden von den verschiedenen Papierbreien (einschliesslich dem ursprünglichen Papierbrei) wurden diese bezüglich ihrem Gehalt an Verunreinigungen geprüft. Proben der Papierbreie wurden auf einem Sieb von Typus Sommerville gesiebt, und die Menge an Material, welches auf einer Siebplatte mit einer Schlitzgrösse von 0,15 mm zurückbehalten wurde, wurde gemessen. Die Resultate sind aus der untenstehenden Tabelle ersichtlich.

8

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

9

Tabelle 9

655 965

Papierbreicharakteristiken Ursprünglicher O-Test Papierbrei Papierbrei gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren

Helligkeit ISO, % 65. Extrakt-Gehalt DKM, % 1.

Gehalt an Spaltstücken, 0.

%

8 76.9 79.5

18 0.71 0.25

16 0.11 0.06

Die obigen Analysendaten zeigen, dass das erfindungsge- ' brei. Es ist ebenfalls ersichtlich, dass das erfindungsgemässe mässe Verfahren einen Papierbrei mit einer höheren Hellig- Verfahren sehr wirksam ist, auch was die Elimination an keit und mit wesentlich niedrigerem Extraktgehalt ergibt, 15 Teilchen betrifft.

verglichen mit dem in einer üblichen Art behandelten Papier-

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

655965 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren für die Reduktion des Harzgehaltes während der Herstellung von Zellulose-Papierbrei aus Lignozellulose-Materialien, wobei das Lignozellulose-Material einer Separation der Fasern und einem Waschprozess ausgesetzt wird, wonach der erhaltene Zellulose-Papierbrei in einer oder in mehreren Konzentrierungs vorrichtungen auf eine Faser-Konzentration von 15-35 Gew.% gebracht wird, worauf Chemikalien hinzugegeben werden, wonach man den Papierbrei einer milden mechanischen Behandlung in einer Vorrichtung für die Behandlung bei hoher Konsistenz aussetzt, welche Vorrichtung miteinander rotierende Schnecken aufweist und einen Energieaufwand von 8-100 kWh pro Tonne Papierbrei benötigt, und wonach der Papierbrei mit den hinzugegebenen Chemikalien in einem separaten Behälter während einer Zeitspanne von 0,1 -5 Stunden bei im wesentlichen unveränderter Papierbrei-Konzentration zur Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Chemikalien mindestens ein oxydierendes Bleichmittel und Alkali zugegeben werden, wobei letzteres, berechnet als NaOH, in einer Menge von 0,5 bis 17 g/kg Wasser vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oxydierende Bleichmittel in einer Menge von 0,2-22, vorzugsweise von 0,3-11 g pro kg an vorhandenem Wasser hinzugegeben wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass das oxydierende Bleichmittel ein Peroxid ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass das oxydierende Bleichmittel ein Hypochlorit ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkali Natriumhydroxid ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignozellulose-Material nebst einer Separation der Fasern und einem Waschprozess auch einem Sieben ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignozellulose-Material vor der Konzentrierung des Faserbreis nebst einer Separation der Fasern und einem Waschprozess auch einem von Lignin befreienden Bleichen ausgesetzt wird.