DE102006027006A1 - Producing fibrous material comprises producing a chemical solution, mixing the chemical solution with wood and/or annual plant; heating the chemical solution and pulping and then separating the woods and the chemical solution - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserstoff aus Holz mit einem Ligningehalt für Nadelhölzer von mehr als 15 % und für Laubhölzer von mehr als 12 %, jeweils bezogen auf den erzeugten otro Faserstoff, wobei der Faserstoff vorgegebene Festigkeitseigenschaften aufweist.The The invention relates to a process for producing pulp Wood with a lignin content for conifers of more than 15% and for hardwoods more than 12%, based in each case on the produced otro pulp, wherein the pulp has predetermined strength properties.
Es sind Verfahren bekannt, die Faserstoffe mit einem verhältnismäßig hohen Ligningehalt von über 15 % für Nadelholz und von über 12 % für Laubholz erzeugen. Sie erbringen eine Ausbeute von 70 % oder mehr bezogen auf das eingesetzte Ausgangsmaterial. Diese Verfahren basieren auf chemischer und/oder auf mechanischer Zerlegung des Holzes.It For example, processes are known which produce relatively high levels of fiber Lignin content of about 15% for Softwood and from above 12% for Produce hardwood. They provide a yield of 70% or more on the starting material used. These methods are based on chemical and / or mechanical decomposition of wood.
Bei mechanischer Zerfaserung des Holzes wird dies – meistens nach einer Vordämpfung – in Mahlaggregaten in Faserbündel zerlegt. Diese Faserbündel werden dann durch weitere Mahlung in einzelne Fasern defibrilliert. Die Ausbeute ist sehr hoch, allerdings auch die aufzuwendende Mahlenergie. Die Festigkeit der Holzfasern ist – auch nach Mahlung – sehr gering, weil die Fasern viel natives Lignin enthalten und daher wenig Bindungspotential aufweisen. Sie werden zudem durch die mechanische Zerfaserung stark abgebaut, was ihre Recyclingfähigkeit beeinträchtigt.at Mechanical defibration of the wood is this - usually after a pre-damping - in grinding units in fiber bundles disassembled. These fiber bundles are then defibrillated by further grinding into individual fibers. The yield is very high, but also the required grinding energy. The strength of the wood fibers is - even after grinding - very low, because the fibers contain much native lignin and therefore little binding potential exhibit. They are also strong due to the mechanical defibration degraded what their recyclability impaired.
Bei chemischem Aufschluss des Holzes wirken Chemikalien meist unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur auf das Holz ein. Als typisches Verfahren für Hochausbeute-Faserstoffe ist das NSSC-Verfahren zu nennen. Aber auch andere Verfahren wie das Kraft- oder das Soda-Verfahren können so modifiziert werden, dass Hochausbeute-Faserstoffe hergestellt werden (siehe "Choosing the best brightening process", N. Liebergott und T. Joachimides, Pulp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979). Wenn der Abbau des ursprünglich eingesetzten Holzes auf maximal 30 % begrenzt werden soll, werden weitaus weniger Chemikalien benötigt und eingesetzt als bei der Herstellung von Zellstoffen, die vollständig vom Lignin befreit sein sollen. Für die Herstel lung von Hochausbeute-Zellstoffen wird die Chemikalienmenge in Abhängigkeit von der gewünschten Ausbeute dosiert. Um eine Ausbeute von ca. 70 % bezogen auf otro Holzeinsatz zu erreichen, wird im Stand der Technik empfohlen, bis zu 10 % Chemikalien bezogen auf das Ausgangsmaterial einzusetzen. Bei Vollzellstoffen beträgt der Chemikalieneinsatz oft 30 % Chemikalien bezogen auf das otro Holz oder darüber.at Chemical decomposition of the wood usually affects chemicals increased Pressure and elevated temperature on the wood. As a typical process for high yield pulps is the NSSC procedure. But other methods like the force or the soda process can be modified so that High-yield fibrous materials be prepared (see "Choosing the best brightening process ", N. Liebergott and T. Joachimides, Pulp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979). If the dismantling of the original used wood should be limited to a maximum of 30% far fewer chemicals needed and used as in the manufacture of pulps completely from Lignin should be free. For the production of high yield pulps becomes the amount of chemicals dependent on from the desired Yield dosed. To a yield of about 70% based on otro To achieve wood usage is recommended in the prior art until to use 10% chemicals based on the starting material. at Whole pulps The use of chemicals often 30% of chemicals related to the otro Wood or above.
Chemikalien bestimmen die Verfahrenskosten mit, also werden sie möglichst sparsam eingesetzt. CTMP-Faserstoffe werden üblicherweise mit Chemikalienmengen von 3 % bis 5 % hergestellt. Bei bekannten, industriell etablierten Verfahren zur Herstellung von Hochausbeute-Faserstoffen, z. B. dem NSSC-Verfahren, werden bis zu 10 % Chemikalien bezogen auf das Ausgangsmaterial eingesetzt. Bei einem so limitierten Chemikalieneinsatz wird noch keine Recovery für die Rückgewinnung der Chemikalien installiert. Trotz der verhältnismäßig geringen Chemikalienmengen führt diese Art der Faserstoff-Herstellung zu einer erheblichen Umwelt-, insbesondere Gewässerbelastung, nicht nur wegen des Chemikalieneintrags sondern vor allem wegen der organischen Fracht, die in die Vorfluter abgegeben wird.chemicals determine the process costs, so they are possible used sparingly. CTMP pulps are usually made with chemical quantities made from 3% to 5%. In known, industrially established Process for the preparation of high yield pulps, e.g. B. the NSSC process, up to 10% chemicals are based on the starting material used. With such a limited use of chemicals is still no recovery for the recovery the chemicals installed. Despite the relatively small amounts of chemicals leads this Type of pulp production to a considerable environmental, especially water pollution, not only because of the entry of chemicals but mainly because of the organic Freight being dumped in the receiving waters.
Zur Kostensituation ist anzumerken, dass bei mechanisch hergestellten Faserstoffen die stark steigenden Energiepreise die Herstellungskosten belasten. Bei chemisch hergestellten Hochausbeute-Faserstoffen ist die Produktion mit den Kosten für die verlorenen Chemikalien belastet.to Cost situation is to be noted, that with mechanically manufactured Fibers the sharply rising energy prices the manufacturing costs strain. For chemically produced high yield pulps the production with the costs for burdened the lost chemicals.
Hochausbeute-Faserstoffe werden für die derzeitigen Verwendungszwecke auf hohe Mahlgrade gemahlen. Nur dann erreichen sie ein akzeptables Festigkeitsniveau. Als hohe Mahlgrade sind hier Werte von ca. 300 ml CSF (Canadian Standard Freeness), gleichzusetzen mit 41 °SR (Schopper-Riegler, s.u.) und 500 ml CSF, gleichzusetzen mit 26 °SR, anzusehen, so wie sie z. B. in "Choosing the best brightening process", N. Liebergott und T. Joachimides, Pulp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979, für Hochausbeute-Faserstoffe aus Nadelholz beschrieben sind. Ein hoher Mahlgrad wird durch Einsatz von mechanischer Energie erreicht. Die Fasern werden aneinander oder an einem Mahlwerk bzw. an einem Mahlkörper gerieben und so in ihren Oberflächeneigenschaften hin zu einem besseren Bindungsverhalten verändert. Der hohe Mahlgrad ist also kein Selbstzweck. Er ergibt sich vielmehr aus den Anforderungen an die Festig keitseigenschaften der Faser.High-yield fibrous materials be for the current uses ground to high grinding levels. Just then they reach an acceptable level of strength. As high grinding degrees here are values of approx. 300 ml CSF (Canadian Standard Freeness), equate to 41 ° SR (Schopper-Riegler, s.u.) and 500 ml CSF, equal to 26 ° SR, as they are z. In "Choosing the best brightening process ", N. Liebergott and T. Joachimides, Pulp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979, for High yield fibers are described from softwood. A high one Freeness is achieved by using mechanical energy. The Fibers are rubbed against each other or on a grinder or on a grinding media and so in their surface properties changed to a better binding behavior. The high degree of grinding is so not an end in itself. It results rather from the requirements to the Festig keitseigenschaften the fiber.
Die auf mechanischem und/oder chemischem Wege hergestellten Hochausbeute-Faserstoffe werden insbesondere dort eingesetzt, wo nicht unbedingt ein hoher Endweißgrad und hohe Weißgradstabilität erforderlich sind. Sie könnten sich noch zahlreiche weitere Einsatzgebiete erschließen, wenn das Festigkeitsniveau gesteigert werden könnte.The In particular, high yield fibers produced by mechanical and / or chemical means become used where not necessarily a high Endweißgrad and high whiteness stability required are. You could there are many other fields of application, if the strength level could be increased.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoff mit einem Ligningehalt von mehr als 15 % für Nadelholz und mehr als 12 % für Laubholz vorzuschlagen, mit dem auf wirtschaftliche Weise Faserstoffe hoher Festigkeit hergestellt werden können.It It is therefore an object of the invention to provide a process for the preparation of Fiber with a lignin content of more than 15% for softwood and more than 12% for To propose hardwood, with the economic way fiber materials high strength can be produced.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von Faserstoff aus Holz mit einem Ligningehalt von mindestens 15 % für Nadelholz und 12 % für Laubholz, jeweils bezogen auf die otro Fasermasse, mit den Schritten:
- – Herstellen einer Chemikalienlösung mit mehr als 10 % Chemikalien (berechnet als NaOH) für Nadelholz oder mit mehr als 7 % Chemikalien (berechnet als NaOH) für Laubholz, jeweils bezogen auf die otro Menge des eingesetzten Holzes,
- – Mischen der Chemikalienlösung mit dem Holz in einem vorgegebenen Flottenverhältnis,
- – Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes auf eine Temperatur über Raumtemperatur und anschließend entweder (1. Alternative)
- – Entfernen frei fließender Chemikalienlösung und
- – Aufschließen des Holzes in der Dampfphase oder (2. Alternative)
- – Aufschließen des Holzes in Gegenwart der Chemikalienlösung in flüssiger Phase und
- – Separieren der frei fließenden Chemikalienlösung und des Holzes.
- - manufacture of a chemical solution with more than 10% chemicals (calculated as NaOH) for softwood or with more than 7% chemicals (calculated as NaOH) for hardwood, in each case based on the otro amount of wood used,
- Mixing the chemical solution with the wood in a predetermined liquor ratio,
- - Heating the chemical solution and the wood to a temperature above room temperature and then either (1st alternative)
- - Remove free-flowing chemical solution and
- - digesting the wood in the vapor phase or (2nd alternative)
- - digesting the wood in the presence of the liquid phase chemical solution and
- - Separate the free-flowing chemical solution and the wood.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, dass zur Herstellung von Hochausbeute-Faserstoffen höhere Chemikalienmengen eingesetzt werden als bisher üblich.The inventive method based on that for the production of high yield pulps higher Chemical quantities are used as usual.
Mehr als 10 % Chemikalien für Nadelholz liegen deutlich über den bisher üblichen Chemikalienmengen für die technische Faserstoff-Erzeugung, ebenfalls mehr als 7 % Chemikalien für Laubholz. Dieser hohe Chemikalieneinsatz erbringt Faserstoffe mit guter Ausbeute und exzellenten Festigkeitseigenschaften. So werden für Nadelholz bei Mahlgraden von nur 12 °SR bis 15 °SR Reißlängen von mehr als 8 km, aber auch Reißlängen von mehr als 9 km und mehr als 10 km gemessen. Für Laubhölzer werden bei nur 20 °SR Werte von mehr als 5 km, aber auch Reißlängen von mehr als 6 km und mehr als 7 km gemessen. Damit wird das gewünschte hohe Festigkeitsniveau erreicht.More than 10% chemicals for Softwoods are well above the usual Chemical quantities for technical pulp production, also more than 7% chemicals for hardwood. This high use of chemicals yields fibers with good yield and excellent strength properties. So be for softwood at grindings of only 12 ° SR up to 15 ° SR Tear lengths of more than 8 km, but also tear lengths of measured more than 9 km and more than 10 km. For hardwoods at only 20 ° SR values of more than 5 km, but also more than 6 km and measured more than 7 km. This will be the desired high level of strength reached.
Es ist als außerordentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, dass diese Festigkeitswerte bereits bei äußerst geringen Mahlgraden erreicht werden, wie sie bisher für Hochausbeute-Faserstoffe nicht verfügbar waren. Faserstoffe nach dem Stand der Technik zeigen bei Mahlgraden von 12 °SR bis 15 °SR für Nadelholz-Faserstoffe oder von 20 °SR für Laubholz ein nicht akzeptables Festigkeitsniveau. Bekannte Faserstoffe haben bei diesen niedrigen Mahlgraden bisher Fasern ergeben, die kein ausreichendes Bindungsvermögen aufgewiesen haben und die entsprechend keine ausreichenden Festigkeitseigenschaften für eine wirtschaftliche Verwendung solcher Faserstoffe geboten haben.It is more extraordinary Advantage of the method according to the invention to see that these strength values already at extremely low Grind grades are achieved, as previously for high-yield fibers not available were. Fibers according to the prior art show at Mahlgrade from 12 ° SR to 15 ° SR for softwood pulp or from 20 ° SR for hardwood an unacceptable level of strength. Known pulps have at these low degrees of grinding so far result in fibers that no sufficient binding capacity have the corresponding and no sufficient strength properties for an economic Have offered to use such fibers.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserstoffe weisen dagegen bereits bei Mahlgraden im Bereich von 12 °SR bis 15 °SR Reißlängen von mehr als 8 km bis zu 11 km und Durchreißfestigkeiten von mehr als 70 cN bis zu mehr als 110 cN auf, bezogen auf ein Blattgewicht von 100 g/m2. Diese geringen Mahlgrade werden überdies mit einem niedrigen spezifischen Bedarf an Mahlenergie erreicht, der für Nadelholz-Faserstoffe bei weniger als 500 kWh/t Faserstoff liegt, bei Laubholz-Faserstoffen kann der Bedarf an Mahlenergie sogar weniger als 300 kWh/t Faserstoff betragen. Die Erkenntnis, dass das hohe Festigkeitsniveau bereits bei niedrigen Mahlgraden von 12 °SR bis 15 °SR für Nadelholz und bei 20 °SR für Laubholz und darunter erreicht wird, ist wesentlicher Teil der Erfindung.By contrast, the fibrous materials produced by the process of the invention have tear lengths of more than 8 km up to 11 km and tear strengths of more than 70 cN up to more than 110 cN, even at grinding degrees in the range of 12 ° SR to 15 ° SR, based on a Leaf weight of 100 g / m 2 . These low freeness levels are also achieved with a low specific demand for grinding energy, which is less than 500 kWh / t pulp for softwood pulps, and for hardwood pulp the demand for grinding energy may even be less than 300 kWh / t pulp. The realization that the high level of strength is achieved even at low grinding degrees of 12 ° SR to 15 ° SR for softwood and 20 ° SR for hardwood and below, is an integral part of the invention.
Diese hohen Festigkeitswerte sind für Faserstoffe mit einem Ligningehalt von mehr als 15 % für Nadelholz-Faserstoffe und von mehr als 12 % für Laubholz-Faserstoffe bisher nicht bekannt. Das hohe Festigkeitsniveau kann aber auch für Faserstoffe mit einem noch höheren Ligningehalt beibehalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch geeignet zur Herstellung von Nadelholz-Faserstoffen mit einem Ligningehalt von mehr als 17 %, bevorzugt mehr als 19 %, vorteilhaft von mehr als 21 % bezogen auf die otro Fasermasse. Laubholz-Faserstoffe mit einem Ligningehalt von mehr als 14 %, bevorzugt mehr als 16 %, besonders bevorzugt mehr als 18 % können ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden und zeigen ein hohes Festigkeitsniveau.These high strength values are for Fibers with a lignin content of more than 15% for softwood pulps and more than 12% for Hardwood pulps previously unknown. The high strength level but also for Fibers with an even higher Lignin content can be maintained. The inventive method is also suitable for the production of softwood pulps with a lignin content of more than 17%, preferably more than 19%, advantageous of more than 21% relative to the otro pulp mass. Hardwood fibers with a lignin content of more than 14%, preferably more than 16 %, more preferably more than 18% can also with the inventive method produced and show a high level of strength.
Die Zusammensetzung der zum Aufschluss verwendeten Chemikalienlösung kann in Abstimmung auf das aufzuschließende Holz und die gewünschten Faserstoff-Eigenschaften festgelegt werden. In der Regel wird allein eine Sulfit-Komponente eingesetzt. Alternativ oder in Ergänzung kann eine Sulfid-Komponente hinzu kommen. Ein Aufschluss mit einer Sulfit-Komponente wird durch die Gegenwart von Sulfid-Komponenten nicht gestört. Technisch wird meist Natriumsulfit eingesetzt, aber auch die Verwendung von Ammonium- oder Kaliumsulfit oder von Magnesiumbisulfit ist möglich. Insbesondere wenn hohe Mengen an Sulfit eingesetzt werden, kann auf den Einsatz einer alkalischen Komponente verzichtet werden, weil sich auch ohne Zugabe alkalischer Komponenten ein hoher pH-Wert einstellt, der den Aufschluss begünstigt.The composition of the chemical solution used for the digestion can be determined in agreement with the wood to be digested and the desired pulp properties. As a rule, only one sulfite component is used. Alternatively or in addition, a sulfide component may be added get. Digestion with a sulfite component is not disturbed by the presence of sulfide components. Technically, sodium sulfite is usually used, but also the use of ammonium or potassium sulfite or magnesium bisulfite is possible. In particular, when high amounts of sulfite are used, can be dispensed with the use of an alkaline component, because even without the addition of alkaline components, a high pH value sets, which favors the digestion.
Zur Einstellung des pH-Werts und zur Unterstützung der Delignifizierung kann eine saure und/oder eine alkalische Komponente zudosiert werden. Als alkalische Komponente wird technisch meist Natriumhydroxid (NaOH) eingesetzt. Möglich ist aber auch der Einsatz von Carbonaten, insbesondere Natriumcarbonat. Sämtliche Angaben zu Chemikalien-Mengen des Aufschlussverfahrens in diesem Dokument, z. B. zum Gesamt-Chemikalieneinsatz oder zur Aufteilung der Sulfit-Komponente und der alkalischen Komponente, sind, soweit nicht anders angegeben, jeweils berechnet und angegeben als Natriumhydroxid (NaOH).to PH adjustment and delignification support For example, an acidic and / or an alkaline component can be added. The alkaline component is usually sodium hydroxide (NaOH) used. Possible but is also the use of carbonates, especially sodium carbonate. All Information on chemical quantities of the digestion process in this Document, e.g. B. for the total use of chemicals or for the distribution of the sulfite component and the alkaline component, are calculated and indicated, unless otherwise stated as sodium hydroxide (NaOH).
Als saure Komponente können Säuren zudosiert werden, um den gewünschten pH-Wert einzustellen. Bevorzugt wird aber der Zusatz von SO2, ggf. in wässriger Lösung. Es ist preiswert und gut verfügbar, insbesondere dann, wenn die verbrauchte Chemikalienlösung z. B. auf der Basis von Natriumsulfit, nach dem Aufschluss für eine Weiterverwendung aufbereitet wird.As an acidic component, acids can be added in order to set the desired pH. However, preference is given to the addition of SO 2 , if appropriate in aqueous solution. It is inexpensive and readily available, especially if the spent chemical solution z. B. based on sodium sulfite, after digestion is prepared for further use.
Es wird als eigenständige erfinderische Leistung angesehen, die Vorteile der Verwendung einer Chinon-Komponente für den erfindungsgemäßen Hochausbeute-Aufschluss erkannt zu haben. Chinon-Komponenten, insbesondere Anthrachinon, werden bisher bei der Herstellung von Zellstoffen mit minimalem Ligningehalt eingesetzt, um gegen Ende des Aufschlusses einen unerwünschten Angriff auf die Kohlenhydrate zu verhindern. Durch Zusatz von Chinon-Komponenten wird es möglich, den Aufschluss von Holz weiter bis zum annähernd vollständigen Abbau des Lignins fortzuführen. Es hat sich als bisher nicht gekannte, unerwartete Eigenschaft von Chinon-Komponenten herausgestellt, dass diese die Geschwindigkeit des Ligninabbaus bei der Herstellung von Hochausbeute-Zellstoffen signifikant erhöhen. Die Dauer des Aufschlusses kann z. B. bei der Herstellung von Nadelholz-Faserstoffen um mehr als die Hälfte, je nach Aufschlussbedingungen um mehr als drei Viertel verkürzt werden. Diese bemerkenswerte Wirkung wird mit minimalem Einsatz von Chinon erreicht. Optimal ist ein Einsatz von z. B. Anthrachinon, der zwischen 0,005 % und 0,5 % beträgt. Ein Einsatz von Anthrachinon von bis zu 1 % erbringt auch die gewünschte Wirkung. Ein Einsatz von mehr als 3 % Anthrachinon ist meist unwirtschaftlich.It is considered independent inventive performance, the advantages of using a Quinone component for the high yield digestion according to the invention to have recognized. Quinone components, especially anthraquinone, So far, in the production of pulps with minimal Lignin content used to end of the digestion an undesirable To prevent attack on the carbohydrates. By adding quinone components will it be possible the digestion of wood until almost complete degradation of lignin. It has turned out to be an unprecedented, unexpected property of Chinon components proved that these are the speed lignin degradation in the production of high yield pulps increase significantly. The duration of the digestion can z. B. in the production of softwood pulps by more than half, be shortened by more than three quarters depending on digestion conditions. This remarkable effect comes with minimal use of quinone reached. Optimal is a use of z. As anthraquinone, the between 0.005% and 0.5%. Use of anthraquinone of up to 1% also provides the desired effect. A use of more than 3% anthraquinone is usually uneconomical.
Aus einzelnen oder mehreren der vorgenannten Chemikalien wird eine Chemikalienlösung hergestellt. Meist wird eine wässrige Lösung angesetzt. Als Option kann auch der Einsatz oder der Zusatz von organischen Lösungsmitteln vorgesehen werden. Alkohol, insbesondere Methanol und Ethanol, ergeben in Mischung mit Wasser besonders wirkungsvolle Chemikalienlösungen für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Hochausbeute-Faserstoffen. Das Mischungsverhältnis von Wasser und Alkohol kann für den jeweiligen Rohstoff in wenigen Versuchen optimiert werden.Out one or more of the aforementioned chemicals, a chemical solution is prepared. Most of time becomes an aqueous solution stated. As an option, the use or the addition of organic solvents be provided. Alcohol, especially methanol and ethanol in combination with water, particularly effective chemical solutions for the production high quality high yield fiber. The mixing ratio of Water and alcohol can for the respective raw material can be optimized in few attempts.
Die zur Herstellung eines Faserstoffs mit einer Ausbeute von mindestens 70 % erfindungsgemäß einzusetzende Chemikalienmenge beträgt mindestens 10 % für Nadelholz und mindestens 7 % für Laubholz, jeweils bezogen auf die aufzuschließende otro Holzmasse. Die Qualität des hergestellten Faserstoffs zeigt die besten Ergebnisse bei einem Chemikalieneinsatz von bis zu 30 % für Nadelholz und Laubholz. Bevorzugt werden zwischen 10 % und 27,5 %, besonders bevorzugt zwischen 12% und 20 % Chemikalien bezogen auf das eingesetzte otro Holz, insbesondere Nadelholz, zugesetzt. Der Chemi kalien-Einsatz zur Herstellung von Nadelholz-Faserstoffen führt zu besonders guten Ergebnisse, wenn er z. B. zwischen 15 % und 20 % beträgt. Für Laubhölzer liegt der Einsatz an Chemikalien eher niedriger, bevorzugt zwischen 7% und 20 %, besonders bevorzugt zwischen 10 % und 15 %.The for producing a pulp with a yield of at least 70% to be used according to the invention Amount of chemicals at least 10% for Softwood and at least 7% for Hardwood, in each case related to the otro wood mass to be split. The quality of the produced Pulp shows the best results in a chemical application up to 30% for Softwood and hardwood. Preference is given between 10% and 27.5 %, more preferably between 12% and 20% chemicals on the used otro wood, especially softwood added. The chemicals use for the production of softwood pulps leads to particularly good results, if he z. Between 15% and 20% is. For hardwoods lies the use of chemicals tends to be lower, preferably between 7% and 20%, more preferably between 10% and 15%.
Wie bereits vorstehend erläutert, ist das Einstellen eines spezifischen pH-Werts keineswegs erforderlich. Nur wenn z.B. besondere Eigenschaften der Zellstoffe (besonders hoher Weißgrad, ein bestimmtes Verhältnis von Reißlängen und Durchreißfestigkeit) mit dem Aufschluss erreicht werden sollen, kann es sinnvoll sein, Säure oder eine alkalische Komponente vor oder während des Aufschlusses zuzusetzen. Nach einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann, unabhängig von dem gewählten Einsatz an Chemikalien insgesamt, ein Verhältnis zwischen einer alkalischen Komponente und Schwefeldioxid (SO2) in einem weiten Bereich eingestellt werden. SO2 wird hier stellvertretend für die oben erwähnte saure Komponente genannt. Es kann also statt SO2 auch eine Säure eingesetzt werden. Da die ggf. zugesetzte Chinon-Komponente nur in minimalen Mengen, meist von deutlich unter 1 % eingesetzt wird, ist sie für die Einstellung dieses Verhältnisses vernachlässigbar. Ein Verhältnis alkalische Komponente : SO2 in einem Bereich von 4 : 1 bis 1,6 : 1 ist gut geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und Faserstoffe mit hohen Festigkeitseigenschaften zu erreichen. Ein üblicher, besonders geeigneter Bereich ist liegt zwischen 2 : 1 und 1,6 : 1. Die Anpassung der anteiligen Komponenten erfolgt in Abhängigkeit vom aufzuschließenden Rohstoff und der jeweils gewählten Verfahrensführung (Aufschlusstemperatur, Aufschlussdauer, Imprägnierung).As already explained above, setting a specific pH is by no means required. Only if, for example, special properties of the pulps (particularly high whiteness, a certain ratio of breaking lengths and tear strength) are to be achieved with the digestion, it may be useful to add acid or an alkaline component before or during the digestion. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, regardless of the chosen use of chemicals as a whole, a ratio between an alkaline component and sulfur dioxide (SO 2 ) can be adjusted within a wide range. SO 2 is mentioned here as representative of the above-mentioned acidic component. So it can be used instead of SO 2 and an acid. Since the possibly added quinone component is used only in minimal amounts, usually well below 1%, it is negligible for setting this ratio. A ratio of alkaline component: SO 2 in a range of 4: 1 to 1.6: 1 is well suited to carry out the process according to the invention and fibers with high strength to achieve properties. A customary, particularly suitable range is between 2: 1 and 1.6: 1. The adjustment of the proportionate components takes place depending on the raw material to be digested and the respectively selected process control (digestion temperature, digestion time, impregnation).
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem weiten pH-Wert-Bereich durchgeführt werden. Das Verhältnis von alkalischer Komponente zu saurer Komponente bzw. der Einsatz einer sauren oder einer alkalischen Komponente kann so eingestellt sein, dass zu Beginn des Verfahrens ein pH-Wert zwischen 6 und 11, bevorzugt zwischen 7 und 11, besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 10 eingestellt wird. Die eher alkalischen pH-Werte zwischen 8 und 11, die für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft sind, begünstigen auch die Wirkung der Chinon-Komponente. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich des pH-Werts tolerant; es sind wenig Chemikalien zur pH-Wert Einstellung erforderlich. Dies wirkt sich günstig auf die Kosten für Chemikalien aus.The inventive method can be carried out in a wide pH range. The ratio of alkaline component to acidic component or the use of a acid or an alkaline component can be adjusted that at the beginning of the process, a pH between 6 and 11, preferably set between 7 and 11, more preferably between 7.5 and 10 becomes. The more alkaline pH values between 8 and 11, for the inventive method are beneficial, favor also the effect of the quinone component. The inventive method is tolerant of pH; there are few chemicals for pH adjustment required. This has a favorable effect the price for Chemicals off.
Ohne weiteren Zusatz von Säure oder alkalischer Komponente stellt sich, z. B. für Nadelholz, am Ende des Aufschlusses ein pH-Wert zwischen 8 und 10, meist zwischen 8,5 und 9,5 in der frei fließenden Chemikalienlösung sowie den darin gelösten organischen Bestandteilen, die durch den Aufschluss verflüssigt wurden, ein. Zu den gelösten organischen Bestandteilen zählen vor allem Lignosulfonate.Without further addition of acid or alkaline component arises, for. B. for softwood, at the end of the digestion a pH between 8 and 10, usually between 8.5 and 9.5 in the free flowing chemical solution as well as the dissolved ones organic components liquefied by the digestion. To the solved ones include organic ingredients especially lignosulfonates.
Das Flottenverhältnis, also das Verhältnis der Menge des otro Holzes zur Chemikalienlösung, wird zwischen 1 : 1,5 und 1 : 6 eingestellt. Bevorzugt wird ein Flottenverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 5. In diesem Bereich ist eine gute und einfache Mischung und Imprägnierung des aufzuschließenden Materials gewährleistet. Für Nadelholz wird ein Flottenverhältnis von 1 : 4 bevorzugt. Für Holz-Hackschnitzel mit großer Oberfläche kann das Flottenverhältnis auch deutlich höher liegen, um eine schnelle Benetzung und Imprägnierung zu ermöglichen. Gleichzeitig kann die Konzentration der Chemikalienlösung so hoch gehalten werden, dass die umzuwälzenden Flüssigkeitsmengen nicht zu groß werden.The Liquor ratio, so the relationship the amount of otro wood to the chemical solution is between 1: 1.5 and 1: 6 set. Preference is given to a liquor ratio of 1: 3 to 1: 5. In this area is a good and easy mix and impregnation of the to be closed Materials guaranteed. For softwood becomes a liquor ratio of 1: 4 preferred. For Wood chips with big surface can the liquor ratio also much higher lie to allow rapid wetting and impregnation. simultaneously the concentration of the chemical solution can be kept so high that the revolving amounts of liquid do not get too big.
Die Mischung oder Imprägnierung der Holz-Hackschnitzel erfolgt vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen. Ein Erhitzen der Hackschnitzel und der Chemikalienlösung auf bis zu 110 °C, bevorzugt auf bis zu 120 °C, besonders bevorzugt auf bis zu 130 °C führt zu einem schnellen und gleichmäßigen Aufschluss des Holzes. Für das Mischen oder Imprägnieren der Holz-Hackschnitzel ist ein Zeitraum von bis zu 30 Minuten, bevorzugt von bis zu 60 Minuten, besonders bevorzugt von bis zu 90 Minuten vorteilhaft. Die jeweils optimale Zeitdauer hängt unter anderem von der Menge der Chemikalien und dem Flottenverhältnis sowie der Art des Aufschlusses (flüssig oder Dampfphase) ab.The Mixture or impregnation the wood chips are preferably carried out at elevated temperatures. Heating up the wood chips and the chemical solution up to 110 ° C, preferably up to 120 ° C, particularly preferably up to 130 ° C leads to a fast and uniform digestion of the wood. For mixing or impregnating the wood chips is a period of up to 30 minutes, preferably up to 60 minutes, more preferably up to 90 minutes advantageous. The optimal time depends on the quantity the chemicals and the liquor ratio and the type of digestion (liquid or vapor phase).
Der Aufschluss des mit der Chemikalienlösung gemischten oder imprägnierten lignocellulosischen Materials erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 120 °C und 190 °C, vorzugsweise zwischen 150 °C und 180 °C. Für die meisten Hölzer werden Aufschluss-Temperaturen zwischen 155 °C und 170 °C eingestellt. Höhere oder niedrigere Temperaturen können eingestellt werden, aber in diesem Temperaturbereich stehen der Energieaufwand für das Aufheizen und die Beschleunigung des Aufschlusses in einem wirtschaftlichen Verhältnis zueinander. Höhere Temperaturen können sich zudem ne gativ auf die Festigkeiten und den Weißgrad der Faserstoffe auswirken. Der durch die hohen Temperaturen erzeugte Druck kann durch entsprechende Auslegung des Kochers ohne weiteres aufgefangen werden. Üblicherweise beträgt die Dauer des Aufheizens nur wenige Minuten, meist bis zu 30 Minuten, vorteilhaft bis zu 10 Minuten, insbesondere, wenn mittels Dampf aufgeheizt wird. Die Dauer des Aufheizens kann bis zu 90 Minuten, bevorzugt bis zu 60 Minuten dauern, z. B. wenn in flüssiger Phase aufgeschlossen wird und die Chemikalienlösung zusammen mit den Hackschnitzeln zu erhitzen ist.Of the Digestion of the mixed or impregnated with the chemical solution Lignocellulosic material is preferably carried out at temperatures between 120 ° C and 190 ° C, preferably between 150 ° C and 180 ° C. For the most woods Digestion temperatures between 155 ° C and 170 ° C are set. Higher or higher lower temperatures can be set, but in this temperature range are the energy expenditure for the Heating and accelerating the digestion in an economic relationship to each other. higher Temperatures can also negative for the strength and whiteness of the Impact fibers. The generated by the high temperatures Pressure can easily by appropriate design of the digester be caught. Usually is the duration of heating only a few minutes, usually up to 30 minutes, advantageously up to 10 minutes, especially when using steam is heated. The duration of the heating up can be up to 90 minutes, preferably take up to 60 minutes, z. B. when in the liquid phase is disrupted and the chemical solution along with the wood chips too is heating.
Die Dauer des Aufschlusses wird vor allem in Abhängigkeit von den gewünschten Faserstoff-Eigenschaften gewählt. Die Dauer des Aufschlusses kann auf bis zu 2 Minuten verkürzt werden, z. B. für den Fall eines Dampfphasen-Aufschlusses eines Laubholzes mit geringem Ligningehalt. Sie kann aber auch bis zu 180 Minuten betragen, wenn z. B. die Aufschlusstemperatur gering und der natürliche Ligningehalt des aufzuschließenden Holzes hoch ist. Auch wenn der Anfangs-pH-Wert des Aufschlusses im neutralen Bereich liegt, kann eine lange Aufschlussdauer erforderlich sein. Bevorzugt beträgt die Aufschlussdauer bis zu 90 Minuten, insbesondere bei Nadelholz. Besonders bevorzugt beträgt die Aufschlussdauer bis zu 60 Minuten, vorteilhaft bis zu 30 Minuten. Eine Aufschlussdauer von bis zu 60 Minuten kommt vor allem bei Laubhölzern in Betracht. Der Einsatz einer Chinon-Komponente, insbesondere Anthrachinon, ermöglicht eine Verringerung der Aufschlussdauer auf bis zu 25% des Zeitbedarfs ohne Zusatz von Anthrachinon. Wird auf den Einsatz von Chinon-Komponenten verzichtet, verlängert sich für vergleichbare Aufschlussresultate die Aufschlussdauer um mehr als eine Stunde, zum Beispiel von 45 Minuten auf 180 Minuten.The Duration of digestion will depend mainly on the desired Fiber properties selected. The duration of the digestion can be shortened to up to 2 minutes, z. For example the case of a vapor phase digestion of a hardwood with low Lignin content. It can also be up to 180 minutes, though z. B. the digestion temperature low and the natural lignin content of the to be closed Wood is high. Even if the initial pH of the digestion In the neutral range, a long digestion time may be required be. Preferred is the digestion time up to 90 minutes, especially in coniferous wood. Particularly preferred is the digestion time up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes. A digestion time of up to 60 minutes occurs mainly in deciduous trees in Consideration. The use of a quinone component, in particular anthraquinone, allows a reduction of digestion time up to 25% of the time required without the addition of anthraquinone. Is based on the use of quinone components waived, extended for comparable digestion results increase the digestion time by more than one Hour, for example from 45 minutes to 180 minutes.
Nach einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dauer des Aufschlusses in Abhängigkeit von dem gewählten Flottenverhältnis eingestellt. Je geringer das Flottenverhältnis ist, desto kürzer kann die Verfahrensdauer eingestellt sein.To an advantageous embodiment the method according to the invention the duration of the digestion is set as a function of the selected liquor ratio. The lower the liquor ratio, the shorter the process duration can be set.
Die Herstellung von Hochausbeute-Faserstoff mit hohem Chemikalieneinsatz von mehr als 10 % für Nadelholz und von mehr als 7 % für Laubholz erscheint zunächst unwirtschaftlich. Versuche haben aber ergeben, dass nur ein Teil der Chemikalien während des teilweisen Aufschlusses des lignocellulosischen Materials verbraucht wird. Der überwiegende Teil der Chemikalien wird unverbraucht ausgeschleust, entweder vor dem Aufschluss (Dampfphasen-Aufschluss) oder nach dem Aufschluss (Aufschluss in der flüssigen Phase). Der eigentliche Verbrauch an Chemikalien liegt unter den in der Aufschluss-Lösung eingesetzten Mengen.The Production of high yield pulp with high chemical use of more than 10% for softwood and more than 7% for Hardwood appears first uneconomical. But tests have shown that only a part the chemicals during the partial digestion of the lignocellulosic material consumed becomes. The predominant Part of the chemicals is discharged unused, either before the digestion (vapor phase digestion) or after digestion (Digestion in the liquid Phase). The actual consumption of chemicals is below the in the digestion solution used quantities.
Der Chemikalienverbrauch wird erfasst als die Menge an Chemikalien die – bezogen auf die ursprünglich eingesetzte Menge an Chemikalien – nach dem Entfernen oder Separieren der Chemikalienlösung sowie ggf. dem Erfassen von Chemikalienlösung, die nach dem Zerfasern oder in Verbindung mit einer Erfassung der Chemikalienlösung gemessen wird. Der Chemikalienverbrauch ist abhängig von der absoluten Menge der für den Aufschluss eingesetzten Chemikalien, bezogen auf die aufzuschließende otro Holzmasse. Je höher der Einsatz von Aufschlusschemikalien ist, um so geringer ist der direkte Umsatz an Chemikalien. Bei einem Einsatz von 27,5 % Chemikalien bezogen auf otro Holzmasse, werden beispielsweise nur ca. 30 % der eingesetzten Chemikalien verbraucht. Bei Einsatz von 15 % Chemikalien bezogen auf otro Holz werden jedoch 60 % der eingesetzten Chemikalien verbraucht, wie in Laborversuchen nachgewiesen werden konnte. Der Chemikalienverbrauch für das erfindungsgemäße Verfahren beträgt nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens während des Aufschlusses bis zu 80 %, bevorzugt bis zu 40 %, besonders bevorzugt bis zu 40 %, vorteilhaft bis zu 20%, besonders vorteilhaft bis zu 10% des Chemikalieneinsatzes, der zu Beginn des Aufschlusses eingesetzt wird.Of the Chemical consumption is recorded as the amount of chemicals - related on the original amount of chemicals used - after removal or separation the chemical solution and, if necessary, the detection of chemical solution after defibering or measured in conjunction with a detection of the chemical solution becomes. The consumption of chemicals depends on the absolute amount the for the chemicals used, based on the otro to be broken down Carpentry and joinery. The higher the Use of digestion chemicals is the lower the direct Sales of chemicals. When using 27.5% chemicals Based on otro wood pulp, for example, only about 30% of used chemicals consumed. When using 15% chemicals However, 60% of the chemicals used are related to otro wood consumed as could be demonstrated in laboratory experiments. Of the Chemical consumption for the inventive method is according to a preferred embodiment of the procedure during digestion up to 80%, preferably up to 40%, more preferably up to 40%, advantageously up to 20%, particularly advantageous up to 10% of the chemical used at the beginning of the digestion becomes.
Der Chemikalienverbrauch zum Herstellen einer Tonne Faserstoff liegt bei ca. 6 % bis 14 % Sulfit- und/oder Sulfid-Komponente sowie ggf. alkalischer und/oder sauerer Komponente sowie ggf. Chinon-Komponente bezogen auf otro Faserstoff (Laub- und Nadelholz). Erfindungsgemäß genügt diese Menge Chemikalien, um einen Faserstoff mit den vorgegebenen Eigenschaften herzustellen. Um jedoch ein gleichmäßiges Verfahrensergebnis zu gewährleisten und ggf. besondere, gewünschte Faserstoff-Eigenschaften zu erhalten, kann es sich als sinnvoll erweisen, höhere Chemikalienmengen für den Aufschluss einzusetzen, z. B. die vorstehend genannten bis zu 30% Chemikalien bezogen auf otro Holzmasse.Of the Chemical consumption for producing a ton of pulp lies at about 6% to 14% sulphite and / or sulphide component and, if applicable, alkaline and / or acidic component and optionally quinone component based on otro pulp (deciduous and softwood). According to the invention this is sufficient Quantity of chemicals to a pulp with the given characteristics manufacture. However, to a uniform process result guarantee and possibly special, desired To get pulp properties, it may be useful prove, higher Chemical quantities for to use the digestion, z. As the above-mentioned up to 30% chemicals related to otro wood pulp.
Der Einsatz dieser Chemikalienmengen zu Beginn des Aufschlusses zeigt vorteilhafte Wirkung, da die auf diese Weise erhaltenen Faserstoffe bisher nicht verfügbare Eigenschaften, insbesondere hohe Festigkeitseigenschaften und hohe Weißgrade aufweisen. Insbesondere ist bisher kein Aufschlussverfahren verfügbar, dass über ein breites pH-Wert-Spektrum vom neutralen bis zum alkalischen Bereich Faserstoffe mit hohen Festigkeiten erzeugt. Als wirtschaftlich besonders attraktiv hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäß hergestellten Faserstoffe mit weitaus geringerem Energiebedarf auf vorgegebene Mahlgrade zu mahlen sind als bekannte Faserstoffe. Zudem entwickeln sie die hohen Festigkeiten bereits bei ungewöhnlich niedrigen Mahlgraden von 12 °SR bis 15 °SR für Nadelholz und von 20 °SR für Laubholz.Of the Use of these chemicals at the beginning of the digestion shows advantageous effect, since the fibers obtained in this way previously unavailable Properties, in particular high strength properties and high whiteness exhibit. In particular, no digestion method is currently available that has a wide pH spectrum from neutral to alkaline fiber with high strength generated. It has turned out to be particularly attractive economically that the invention produced Fibers with much lower energy consumption to specified Grinding degrees to grind are known as fibrous materials. In addition, develop the high strengths already at unusually low degrees of grinding from 12 ° SR up to 15 ° SR for softwood and from 20 ° SR for hardwood.
Ein Überschuss an Chemikalien befindet sich nach dem Mischen und Imprägnieren des Holzes mit der Chemikalienlösung bzw. nach dem Aufschluss in der frei fließenden Flüssigkeit. Dieser Überschuss wird vor dem Aufschluss (1. Alternative) oder nach dem Aufschluss (2. Alternative) abgezogen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Zusammensetzung der entfernten Chemikalienlösung erfasst und anschließend für den erneuten Einsatz zur Herstellung von Fasern auf eine vorgegebene Zusammensetzung eingestellt. Die Chemikalienlösung, die vor oder nach dem Aufschluss des Holzes entfernt wird, weist nicht mehr die ausgangs eingestellte Zusammensetzung auf. Mindestens ein Teil der zum Aufschluss eingesetzten Chemikalien ist – wie vorstehend beschrieben – in das aufzuschließende Material eingedrungen und/oder ist beim Aufschluss verbraucht worden. Die unverbrauchten Chemikalien können ohne weiteres wieder für den nächsten Aufschluss eingesetzt werden. Es wird jedoch erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zusammensetzung der entfernten Chemikalienlösung zunächst zu bestimmen und dann die verbrauchten Anteile an z. B. Sulfit, alkalischer Komponente, Chinon-Komponente oder auch Wasser bzw. Alkohol zu ergänzen, um wieder die vorgegebene Zusammensetzung für den nächsten Aufschluss herzustellen. Dieser Ergänzungsschritt wird auch als Aufstärken bezeichnet.A surplus chemicals are present after mixing and impregnation of the wood with the chemical solution or after digestion in the free-flowing liquid. This surplus is before digestion (1st alternative) or after digestion (2nd alternative) deducted. After an advantageous development of the method, the composition of the removed chemical solution is detected and subsequently for the renewed use for the production of fibers on a given Composition set. The chemical solution before or after Digestion of the wood is removed, no longer indicates the exit set composition. At least part of the digestion used chemicals is - how described above - in the unlocked Material has penetrated and / or has been consumed during the digestion. The unused chemicals can without further ado for the next Digestion can be used. However, it is proposed according to the invention first to determine the composition of the removed chemical solution and then the consumed shares in z. B. sulfite, alkaline component, Quinone component or even water or alcohol supplement to restore the given composition for the next digestion. This supplementary step is also called strengthening designated.
Es ist als erheblicher Vorteil dieser Maßnahme anzusehen, dass die Chemikalienlösung erst recht bei einem Entfernen vor dem Aufschluss, aber auch bei einem Entfernen nach dem Aufschluss gar keine oder nur sehr wenige Substanzen enthält, die sich bei einer erneuten Verwendung der aufgestärkten Chemikalienlösung für den nächsten Aufschluss als störend erweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren, dass darauf abstellt, bei der Imprägnierung ein Überangebot an Aufschluss-Chemikalien zur Verfügung zu stellen, kann also trotz der zunächst unwirtschaftlich erscheinenden Vorgehensweise des hohen Chemikalieneinsatzes äußerst wirtschaftlich arbeiten, denn das Entfernen bzw. das Separieren und das Aufstärken der Chemikalienlösung kann einfach und kostengünstig durchgeführt werden.It is to be regarded as a considerable advantage of this measure that the chemical solution even when removed before digestion, but also when removed after digestion, contains no or only very few substances, which are the result of renewed use of the fortified chemicals solution for the next digestion. The method according to the invention, which aims to provide an oversupply of digestion chemicals in the impregnation, can thus be extremely economical despite the initially uneconomic approach of high chemical use, because the removal or separation and the strengthening of the chemical solution can be carried out easily and inexpensively.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird gezielt so gesteuert, dass nur möglichst wenig des eingesetzten Ausgangsmaterials abgebaut oder gelöst wird. Angestrebt wird es, einen Faserstoff herzustellen, der für Nadelholz einen Ligningehalt von mindestens 15 % bezogen auf die otro Fasermasse aufweist, bevorzugt einen Ligningehalt von mindestens 18 %, besonders bevorzugt von 21 %, vorteilhaft von mindestens 24 %. Für Laubholz wird angestrebt, einen Ligningehalt von mindestens 12 % bezogen auf die otro Fasermasse zu erreichen, bevorzugt von mindestens 14 %, besonders bevorzugt von mindestens 16 %, vorteilhaft von mindestens 18 %.The inventive method is specifically controlled so that only as little as possible of the used Starting material is degraded or dissolved. The aim is to produce a pulp which contains a lignin content for softwood of at least 15% based on the otro fiber mass, preferably a lignin content of at least 18%, more preferably from 21%, preferably at least 24%. For hardwood is sought a lignin content of at least 12% based on the otro fiber mass to reach, preferably of at least 14%, more preferably at least 16%, preferably at least 18%.
Die Ausbeute des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt bei mindestens 70 %, bevorzugt bei mehr als 75 %, vorteilhaft bei mehr als 80 %, jeweils bezogen auf das eingesetzte Holz. Diese Ausbeute korreliert mit dem vorstehend angegeben Ligningehalt des Faserstoffs. Der ursprüngliche Ligningehalt von Holz ist spezifisch für die Art. Der Ausbeuteverlust stellt sich bei dem vorliegenden Verfahren überwiegend als Verlust an Lignin dar. Bei unspezifischen Aufschlussverfahren ist der Anteil an Kohlenhydraten deutlich erhöht, z. B. weil Aufschluss-Chemikalien in an sich unerwünschter Weise auch Cellulose oder Hemicellulosen in Lösung bringen.The Yield of the process according to the invention is at least 70%, preferably more than 75%, advantageous more than 80%, in each case based on the wood used. These Yield correlates with the above lignin content of Pulp. The original one Lignin content of wood is specific to the species. The yield loss turns out in the present process predominantly as a loss of lignin In unspecific digestion methods is the proportion of carbohydrates clearly increased, z. B. because digestion chemicals are intrinsically undesirable You can also dissolve cellulose or hemicelluloses.
Eine weitere, vorteilhafte Maßnahme ist es, nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen des lignocellulosischen Materials die noch verbliebene Chemikalienlösung zu entfernen und einer Weiterverwendung zuzuführen. Diese Weiterverwendung kann in bevorzugter Ausgestaltung zwei Aspekte umfassen. Zum einen wird das während des teilweisen Aufschlusses abgebaute oder in Lösung gebrachte organische Material, überwiegend Lignin, weiter genutzt. Es wird beispielsweise verbrannt um Prozessenergie zu gewinnen. Oder es wird aufbereitet, um anderweitig genutzt zu werden. Zum anderen werden die verbrauchten und unverbrauchten Chemikalien wieder so aufbereitet, dass sie für einen erneuten, teilweisen Aufschluss von lignocellulosischem Material eingesetzt werden können. Dazu gehört die Aufbereitung von verbrauchten Chemikalien.A Another advantageous measure is, after defibering and possibly grinding the lignocellulosic Material to remove the remaining chemical solution and one Re-use. In a preferred embodiment, this reuse can have two aspects include. For one thing, that will be during decomposed or dissolved organic matter, mainly lignin, continue to be used. For example, it is burned by process energy to win. Or it is prepared to be used elsewhere become. Second, the used and unused chemicals again prepared so that they are for a renewed, partial Digestion of lignocellulosic material can be used. To belongs the treatment of used chemicals.
Nach einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die eingesetzte Chemikalienlösung außerordentlich effizient genutzt. Nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen wird der Faserstoff gewaschen, um die Chemikalienlösung so weit wie möglich durch Wasser zu verdrängen. Das bei diesem Wasch- bzw. Verdrängungsvorgang entstehende Filtrat enthält beträchtliche Mengen an Chemikalienlösung und organischem Material. Erfindungsgemäß wird dieses Filtrat der entfernten oder separierten Chemikalienlösung zugeführt, bevor die Chemikalienlösung aufgestärkt und dem nächsten Aufschluss zugeführt wird. Die im Filtrat enthaltenen Chemikalien und organischen Bestandteile stören den Aufschluss nicht. Soweit sie noch einen Beitrag zur Delignifizierung während des nächsten Aufschlusses leisten, wird ihr Gehalt in der Chemikalienlösung erfasst und bei der Bestimmung der für diesen Aufschluss erforderlichen Chemikalienmenge berücksichtigt. Die weiter in dem Filtrat enthaltenen Chemikalien verhalten sich während des anstehenden Aufschlusses inert. Sie stören nicht. Die im Filtrat enthaltenen organischen Bestandteile verhalten sich ebenfalls inert. Sie werden nach dem nächsten Aufschluss bei der Aufbereitung der Chemikalienlösung weiter verwendet, entweder um Prozessenergie zu erzeugen oder auf andere Weise.To a particularly preferred variant of the method according to the invention the chemical solution used is used extremely efficiently. After pulping and possibly grinding, the pulp is washed, to the chemical solution as far as possible to displace by water. The in this washing or displacement process Contains resulting filtrate considerable Amounts of chemical solution and organic material. According to the invention, this filtrate is removed or separated chemical solution supplied before the chemical solution be strengthened and the next Excited becomes. The chemicals and organic components contained in the filtrate to disturb not digestion. As far as they still contribute to delignification while the next Provide information, their content is recorded in the chemical solution and in determining the for this amount of chemicals required. The chemicals further contained in the filtrate behave while inert for the upcoming digestion. They do not bother. The ones contained in the filtrate Organic components are also inert. you will be after the next Digestion in the treatment of the chemical solution continues to be used, either to generate process energy or otherwise.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass durch diese Führung des Filtrats weniger Frischwasser und weniger Chemikalien für den Aufschluss verwendet werden. Gleichzeitig wird ein Maximum an gelöstem organischem Material erfasst. Auch diese verbesserte Nutzung des in Lösung gegangenen organischen Materials verbessert die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.It is considered to be particularly advantageous that by this leadership of the Filtrate less fresh water and less chemicals for digestion be used. At the same time a maximum of dissolved organic Material recorded. Even this improved use of the gone into solution organic material improves the economy of the method according to the invention.
Details des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung werden nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.details the method according to the invention and the device will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments.
Die nachfolgenden Versuche wurden gemäß der folgenden Vorschriften ausgewertet:
- – Die Ausbeute wurde durch Wägung des eingesetzten Rohstoffs und des nach dem Aufschluss erhaltenen Zellstoffs, jeweils bei 105 °C auf Gewichtskonstanz (atro) getrocknet, berechnet.
- – Der Ligningehalt wurde als Klason-Lignin bestimmt gemäß TAPPT T 222 om-98. Das säurelösliche Lignin wurde bestimmt gemäß TAPPI UM 250
- – Die papiertechnologischen Eigenschaften wurden an Prüfblättern bestimmt, die nach Zellcheming-Merkblatt V/8/76 hergestellt wurden.
- – Der Mahlgrad wurde nach Zellcheming-Merkblatt V/3/62 erfaßt.
- – Das Raumgewicht wurde nach Zellcheming-Vorschrift V/11/57 ermittelt.
- – Die Reißlänge wurde nach Zellcheming-Vorschrift V/12/57 bestimmt.
- – Die Durchreißfestigkeit wurde nach DIN 53 128 Elmendorf ermittelt.
- – Die Ermittlung von Tensile-, Tear- und Burst-Index erfolgte gemäß TAPPI 220 sp96.
- – Der Weißgrad wurde ermittelt durch Herstellung der Prüfblätter nach Zellcheming-Merkblatt V/19/63, gemessen wurde nach SCAN C 11:75 mit einem Datacolor elrepho 450 × Photometer; die Weiße ist in Prozent nach der ISO-Norm 2470 angegeben.
- – Die Viskosität wurde bestimmt nach dem Merkblatt IV/36/61 des Vereins der Zellstoff- und Papier-Chemiker und -Ingenieure (Zellcheming).
- – Sämtliche %-Angaben in diesem Dokument sind als Gewichtsprozent zu lesen, soweit nicht im einzelnen anders angegeben.
- – Die Angabe "otro" in diesem Dokument bezieht sich auf "ofentrockenes" Material, das bei 105 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wurde.
- – Die Chemikalien für den Aufschluss sind in Gewichtsprozent als Natriumhydroxid angegeben, soweit nicht anders erläutert.
- The yield was calculated by weighing the raw material used and the pulp obtained after the pulping, in each case dried at 105 ° C. to constant weight (atro).
- The lignin content was determined as Klason lignin according to TAPPT T 222 om-98. The acid-soluble lignin was determined according to TAPPI UM 250
- - The paper technology properties were determined on test sheets, which were prepared according to Zellcheming leaflet V / 8/76.
- - The degree of grinding was recorded according to Zellcheming leaflet V / 3/62.
- - The density was determined according to Zellcheming regulation V / 11/57.
- The breaking length was determined according to Zellcheming regulation V / 12/57.
- - The tear resistance was determined according to DIN 53 128 Elmendorf.
- Tensile, Tear and Burst Index were determined according to TAPPI 220 sp96.
- - The whiteness was determined by preparing the test sheets according to Zellcheming leaflet V / 19/63, was measured according to SCAN C 11:75 with a Datacolor elrepho 450 × photometer; the whiteness is given in percent according to ISO standard 2470.
- - The viscosity was determined according to the leaflet IV / 36/61 of the Association of Pulp and Paper Chemists and Engineers (Zellcheming).
- - All% figures in this document are expressed as weight percent unless otherwise specified.
- - The term "otro" in this document refers to "oven-dry" material that has been dried to constant weight at 105 ° C.
- - The chemicals for the digestion are given in percent by weight as sodium hydroxide, unless otherwise stated.
Beispiel 1 – Aufschluss in flüssiger PhaseExample 1 - Digestion in the liquid phase
Fichtenholz-Hackschnitzel werden nach einer Dämpfung (30 Minuten bei Sattdampf mit 105 °C) mit einer Natriumsulfit-Aufschlusslösung bei einem Flottenverhältnis von Holz : Aufschlusslösung 1 : 4 versetzt. Der gesamte Einsatz an Chemikalien betrug 27,5 % bezogen auf otro Fichtenholz-Hackschnitzel. Der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses wurde durch Zugabe von SO2 auf pH 6 eingestellt.Spruce wood chips are, after damping (30 minutes in saturated steam at 105 ° C), treated with a sodium sulfite digestion solution at a liquor ratio of wood: digestion solution 1: 4. The total use of chemicals was 27.5% based on otro spruce wood chips. The pH at the beginning of the digestion was adjusted to pH 6 by addition of SO 2 .
Die mit Chemikalienlösung imprägnierten Fichtenholz-Hackschnitzel wurden über einen Zeitraum von 90 Minuten auf 170 °C aufgeheizt und über 180 Minuten bei dieser maximalen Temperatur aufgeschlossen.The with chemical solution impregnated Spruce wood chips were over a period of 90 minutes at 170 ° C heated and over Digested for 180 minutes at this maximum temperature.
Anschließend wurde die frei fließende Flüssigkeit durch Zentrifugieren entfernt, aufgefangen und in einer Anordnung zum Rückführen unverbrauchter Flüssigkeit analysiert und aufgestärkt und so für den nächsten Aufschluss bereitgestellt.Subsequently was the free-flowing liquid removed by centrifugation, collected and in an array to return unused liquid analyzed and strengthened and so for the next digestion provided.
Die aufgeschlossenen Fichten-Hackschnitzel wurden zerfasert. Teilmengen des so erzeugten Faserstoffs wurden verschieden lang gemahlen, um die Festigkeit bei verschiedenen Mahlgraden zu ermitteln. Der Energieaufwand zum Zerfasern der teilweise aufgeschlossenen Fichtenholz-Hackschnitzel betrug weniger als 500 kWh/t Faserstoff.The digested spruce wood chips were fiberized. subsets of the thus-produced pulp were ground for various lengths to To determine the strength at different degrees of grinding. The energy expenditure for defibering the partially digested spruce wood chips was less than 500 kWh / t of pulp.
Beispiel 2Example 2
Wie Beispiel 1, aber der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses wurde durch Zusatz von SO2 auf pH 7 eingestellt.As in Example 1, but the pH at the beginning of the digestion was adjusted to pH 7 by addition of SO 2 .
Beispiel 3Example 3
Wie Beispiel 1, aber der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses wurde durch Zusatz von SO2 auf pH 8 eingestellt.As in Example 1, but the pH at the beginning of the digestion was adjusted to pH 8 by addition of SO 2 .
Beispiel 4Example 4
Wie Beispiel 1; der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses betrug pH 9,4, ohne dass Maßnahmen zur Einstellung des pH-Werts ergriffen wurden.As Example 1; the pH at the beginning of the digestion was pH 9.4, without action to adjust the pH.
Tabelle 1 Ergebnisse der Beispiele 1-4, dargestellt bei Mahlgrad 15 °SR Table 1 Results of Examples 1-4, presented at freeness 15 ° SR
Für die vorstehend
beschriebenen Beispiele 1-4 lassen sich folgende Ergebnisse festhalten:
Die
Ausbeute von jeweils über
75 % bezogen auf die ursprünglich
eingesetzte Holzmasse entspricht einem Faserstoff mit einem Ligningehalt
von weit über
20%. Der durchschnittliche Ligningehalt für Fichtenholz wird mit 28 %
bezogen auf die otro Holzmasse angegeben (Wagenführ, Anatomie des Holzes, VEB
Fachbuchverlag Leipzig, 1980). Der tatsächliche Ligningehalt des Faserstoffs
liegt höher
als 20 %, da während
des Aufschlussses vorwiegend, aber nicht ausschließlich Lignin
abgebaut wird. Auch Kohlenhydrate (Cellulose und Hemicellulosen)
werden in geringen Mengen gelöst.
Die angegebenen Werte zeigen, dass der Aufschluss eine gute Selektivität mit Blick
auf den Lignin- und
Kohlenhydratabbau aufweist.For Examples 1-4 described above, the following results can be stated:
The yield of more than 75% in each case based on the originally used wood pulp corresponds to a pulp with a lignin content of well over 20%. The average lignin content for spruce wood is given as 28% in relation to the otro wood mass (Wagenführ, Anatomie des Holzes, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1980). The actual lignin content of the pulp is higher than 20%, since during the digestion mainly, but not exclusively, lignin is broken down. Carbohydrates (cellulose and hemicelluloses) are also dissolved in small amounts. The values given show that the digestion has a good selectivity with regard to lignin and carbohydrate degradation.
Der Weißgrad liegt mit Werten von über 55 % ISO unerwartet hoch und bietet so eine gute Ausgangsbasis für eine ggf. anschließende Bleiche.Of the whiteness lies with values of over 55% ISO is unexpectedly high and thus provides a good starting point for a possibly subsequent Bleaching.
Um die Fichtenholz-Faserstoffe der Beispiele 1 bis 4 auf einen Mahlgrad von 15 °SR zu mahlen, ist eine Mahldauer von 20 bis 30 Minuten erforderlich. Bis zu einer Mahldauer von 20 Minuten (Mahlgrad 12 °SR-15 °SR) entwickelt sich der Mahlgrad unabhängig vom pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses (pH 6 bis pH 9,4) in einem engen Korridor.Around the spruce wood pulps of Examples 1 to 4 to a freeness from 15 ° SR To grind, a grinding time of 20 to 30 minutes is required. Developed up to a milling time of 20 minutes (freeness 12 ° SR-15 ° SR) the freeness is independent from the pH at the beginning of the digestion (pH 6 to pH 9.4) in one narrow corridor.
Ebenfalls unabhängig vom Anfangs-pH-Wert des Aufschlusses und der zum Erreichen des Mahlgrads erforderlichen Mahldauer wird bei einem Mahlgrad 15 °SR ein hohes Festigkeitsniveau erreicht. Beispiel 1 führt zu einem insgesamt hohen Festigkeitsniveau mit einer Reißlänge von 8,9 km und einer Durchreißfestigkeit von 53,8 cN. Liegt der Ausgangs-pH-Wert jedoch bei 7 oder darüber, steigt die Reißlänge auf 9 km und darüber an. Die Durchreißfestigkeit erreicht Werte von 65 cN und darüber.Also independently from the initial pH of the digestion and that required to reach the freeness Grinding time becomes a high level of strength at a grind level of 15 ° SR reached. Example 1 leads to an overall high level of strength with a breaking length of 8.9 km and a tear resistance of 53.8 cN. However, if the initial pH is 7 or above, it increases the tear length on 9 km and above. The tear resistance reaches values of 65 cN and above.
Beispiel 5Example 5
Wie Beispiel 4, allerdings mit Buchenholz-Hackschnitzeln. Der pH-Wert stellt sich zu Beginn des Aufschlusses ebenfalls auf pH 9,4 ein.As Example 4, but with beech wood chips. The pH also adjusts to pH 9.4 at the beginning of the digestion.
Beispiel 6Example 6
Wie Beispiel 5, allerdings mit Pappelholz-Hackschnitzeln.As Example 5, but with poplar wood chips.
Die Ergebnisse dieser Aufschlüsse zeigt Tabelle 2. Die Buchen- und Pappelfaserstoffe wurden mit einem Minimum an Energie zerfasert (weniger als 300 kWh/t). Sie erreichten schon nach wenigen Minuten außerordentlich hohe Mahlgrade. Bereits ungemahlen wurden mehr als 15 °SR gemessen. Die Laubholz-Faserstoffe wurden deshalb bei Mahlgrad 20 °SR analysiert.The Results of these outcrops shows Table 2. The beech and poplar pulps were with a Minimum energy dissipated (less than 300 kWh / t). They reached after only a few minutes extraordinary high grinding degrees. Already unground, more than 15 ° SR was measured. The hardwood pulps were therefore analyzed at freeness 20 ° SR.
Die Ausbeute liegt bei 75% und darüber, bezogen auf die otro Hackschnitzel. Auch hier zeigt sich die gute Selektivität des erfindungsgemäßen Aufschlusses.The Yield is 75% and above, related to the otro wood chips. Again, the good shows selectivity the digestion according to the invention.
Die so erzeugten Faserstoffe weisen trotz der hohen Ausbeute bereits einen außerordentlich hohen Weißgrad auf, der bei über 65 % ISO liegt. Damit ist für eine ggf. anschließende Bleiche eine gute Basis gelegt.The so produced fibers already have despite the high yield one extraordinarily high whiteness on at over 65% ISO is. This is for a possibly subsequent Bleach laid a good foundation.
Die Buche weist mit einer Reißlänge von über 5 km bei 20 °SR eine für diese Holzart beachtliche Reißlänge auf. Auch die Durchreißfestigkeit von mehr als 50 cN ist beachtlich. Das Festigkeitsniveau für den Pappel-Faserstoff liegt noch höher. Eine Reißlänge von mehr als 7,5 km und eine Durchreißfestigkeit von 65 cN bei 20 °SR sind für Laubholz-Faserstoffe mit hohem Ligningehalt nicht bekannt.With a tearing length of more than 5 km at 20 ° SR, the beech has a tear that is remarkable for this type of wood length. The tear resistance of more than 50 cN is also remarkable. The strength level for the poplar pulp is even higher. A tearing length of more than 7.5 km and a breaking strength of 65 cN at 20 ° SR are not known for hardwood pulps with a high lignin content.
Tabelle 2 Ergebnisse der Beispiele 5, 6, dargestellt bei Mahlgrad 20 °SR Table 2 Results of Examples 5, 6, presented at freeness 20 ° SR
Beispiel 7Example 7
Der Faserstoff nach Beispiel 7 wurde aus Fichten-Hackschnitzeln unter den Bedingungen des Beispiels 4 hergestellt, mit folgenden Änderungen: Zusätzlich zu den 27,5 % Gesamtchemikalien (Sulfit und NaOH in vorgegebenem Verhältnis) wurde der Chemikalienlösung 0,1 % Anthrachinon bezogen auf die eingesetzte Holzmenge zugegeben. Die Dauer des Aufschlusses wurde auf 45 Minuten verkürzt.Of the Pulp according to Example 7 was from spruce wood chips under prepared according to the conditions of Example 4, with the following changes: additionally to the 27.5% total chemicals (sulfite and NaOH in given Relationship) became the chemical solution 0.1% anthraquinone added based on the amount of wood used. The duration of the digestion was shortened to 45 minutes.
Beispiel 8Example 8
Wie Beispiel 7, aber mit einem Gesamt-Chemikalieneinsatz von 25 % bezogen auf die eingesetzte otro Holzmenge und einer Aufschlussdauer von 50 Minuten.As Example 7, but with a total use of chemicals of 25% on the used otro amount of wood and a digestion time of 50 minutes.
Beispiel 9Example 9
Wie Beispiel 7, mit einem Gesamt-Chemikalieneinsatz von 22,5 % und einer Aufschlussdauer von 50 Minuten.As Example 7, with a total use of chemicals of 22.5% and one Digestion time of 50 minutes.
Beispiel 10Example 10
Wie Beispiel 7, aber mit einem Gesamt-Chemikalieneinsatz von 20 % und einer Aufschlussdauer von 55 Minuten.As Example 7, but with a total chemical input of 20% and a digestion time of 55 minutes.
Beispiel 11Example 11
Wie Beispiel 7, aber mit einem Gesamt-Chemikalieneinsatz von 17,5 % und einer Aufschlussdauer von 55 Minuten.As Example 7, but with a total use of chemicals of 17.5% and a digestion time of 55 minutes.
Beispiel 12Example 12
Wie Beispiel 7, aber mit einem Gesamt-Chemikalieneinsatz von 15 % und einer Aufschlussdauer von 60 Minuten.As Example 7, but with a total chemical input of 15% and a digestion time of 60 minutes.
Tabelle 3 Ergebnisse der Beispiele 7-11, dargestellt bei Mahlgrad 15 °SR Table 3 Results of Examples 7-11, presented at freeness 15 ° SR
Zunächst fällt auf, dass durch Zusatz von 0,1 % Anthrachinon die Dauer des Aufschlusses gegenüber 180 Minuten bei Beispiel 4 unter ansonsten unveränderten Aufschlussbedingungen um 135 Minuten (75% der Aufschlussdauer) auf 45 Minuten verringert werden kann. Die Ergebnisse der Aufschlüsse sind vergleichbar, wie in Tabelle 4 dargestellt ist. Dieser Zeitgewinn ist wertvoll, vor allem deshalb, weil die Anlagen zur Faserstoffherstellung kleiner dimensioniert werden können. Weiteres Einspar-Potential liegt darin, dass die zum Aufschluss erforderliche Temperatur nur über einen sehr viel kürzeren Zeitraum aufrecht erhalten werden muss.First, you notice that by addition of 0.1% anthraquinone the duration of the digestion opposite 180 Minutes in Example 4 under otherwise unchanged digestion conditions decreased by 135 minutes (75% of digestion time) to 45 minutes can be. The results of the outcrops are comparable to how is shown in Table 4. This time gain is valuable, before All because the plants for pulp production smaller can be dimensioned. Another savings potential is that the for digestion required temperature only over a much shorter one Period must be maintained.
Weiter ist den Daten der Tabelle 3 zu entnehmen, dass bei sinkendem Einsatz an Gesamtchemikalien von 27,5 % bis auf 15 % Faserstoff mit weitgehend gleich guten Eigenschaften erzeugt wird. Diese Ergebnisse sind nicht vom Einsatz des Anthrachinons abhängig. Das Anthrachinon bewirkt eine Beschleunigung des Aufschlusses, der gewünschte Faserstoff kann aber auch ohne Zusatz von Anthrachinon aufgeschlossen werden. Der Weißgrad liegt für jedes der Aufschluss-Beispiele bei über 50 % ISO und der Ligningehalt bewegt sich bei den Beispielen 7 bis 11 zwischen 21,5 % und 22 % bezogen auf otro Faserstoff. Die Reißlänge liegt bei über 10 km und die Durchreißfestigkeit wurde mit mehr als 70 cN, in der Regel mit mehr als 75 cN bei 15 °SR gemessen.Further can be seen from the data in Table 3 that with decreasing use of total chemicals from 27.5% to 15% pulp with largely equal good properties is generated. These results are not dependent on the use of anthraquinone. The anthraquinone causes an acceleration of the digestion, but the desired pulp can be opened up without the addition of anthraquinone. The whiteness is for each the digestion examples at about 50% ISO and the lignin content in Examples 7 bis 11 between 21.5% and 22% based on otro pulp. The tear length is at over 10 km and tear resistance was measured to be greater than 70 cN, typically greater than 75 cN at 15 ° SR.
Tabelle 4 Ergebnisse der Beispiele 4 und 7, dargestellt bei Mahlgrad 15 °SR Table 4 Results of Examples 4 and 7, presented at freeness 15 ° SR
Die nachfolgend erläuterten Aufschlüsse gemäß der Beispiele 13 bis 16 betreffend Dampfphasen-Aufschlüsse.The explained below outcrops according to the examples 13 to 16 concerning vapor phase digestions.
Beispiel 13Example 13
Fichtenholz-Hackschnitzel werden mit 27,5 % Chemikalieneinsatz bei einem Flottenverhältnis von Holz : Chemikalienlösung = 1:5 bei 120 °C in der Dampfphase für 120 Minuten imprägniert. Als Chemikalien werden Sulfit und 0,1 % Anthrachinon eingesetzt. Zu Beginn der Imprägnierung stellt sich ein pH-Wert von 9,4 ein. Nach der Imprägnierung wird die Chemikalienlösung entfernt.Spruce wood chips are used with 27.5% chemical use at a liquor ratio of wood : Chemical solution = 1: 5 at 120 ° C in the vapor phase for Impregnated for 120 minutes. The chemicals used are sulfite and 0.1% anthraquinone. At the beginning of the impregnation a pH of 9.4 is reached. After impregnation becomes the chemical solution away.
Die mit der Chemikalienlösung imprägnierten Hackschnitzel werden mit Dampf in ca. 5 Minuten auf 170 °C aufgeheizt. Diese Dampfphase bei 170 °C wird über 60 Minuten gehalten. Dann wird der Dampf abgelassen und innerhalb von 30 Sekunden wird der Kocher auf 100 °C abgekühlt, und es stellt sich Umgebungsdruck ein. Die Hackschnitzel werden dem Kocher entnommen und zerfasert. Teilmengen des so hergestellte Fichten-Faserstoffs werden gemahlen und für die gemahlenen Teilmengen werden Mahlgrad und Faserstoff-Eigenschaften bestimmt.The with the chemical solution impregnated Wood chips are heated with steam in approx. 5 minutes to 170 ° C. This vapor phase at 170 ° C will over Held for 60 minutes. Then the steam is drained and inside of 30 seconds, the cooker is cooled to 100 ° C, and it raises ambient pressure one. The wood chips are removed from the stove and shredded. Aliquots of the spruce pulp thus prepared are ground and ground Partial quantities are determined by grinding degree and pulp properties.
Tabelle 5 Ergebnisse der Beispiele 13-16, dargestellt bei Mahlgrad 15 °SR Table 5 Results of Examples 13-16, presented at freeness 15 ° SR
Beispiel 14Example 14
Wie Beispiel 13, aber mit einer Aufschlussdauer in der Dampfphase von 45 Minuten. Der Chemikalieneinsatz ist auf 63,0 % bezogen auf die otro Holzmenge erhöht.As Example 13, but with a digestion time in the vapor phase of 45 minutes. The use of chemicals is based on the 63.0% otro amount of wood increased.
Beispiel 15Example 15
Wie Beispiel 14, aber mit einer Aufschlussdauer von 30 Minuten.As Example 14, but with a digestion time of 30 minutes.
Beispiel 16Example 16
Wie Beispiel 14, aber mit einer Aufschlusstemperatur von 170 °C.As Example 14, but with a digestion temperature of 170 ° C.
Die Aufschlüsse in der Dampfphase zeigen einen geringen Gesamt-Zeitbedarf. Gegenüber dem Aufschluss in der flüssigen Phase erfolgt das Aufheizen auf die maximale Aufschlusstemperatur sehr viel schneller. Der eigentliche Aufschluss benötigt dann die gleiche Dauer wie eine Kochung in der flüssigen Phase. Während des Dampfphasen-Aufschlusses ist keine frei fließende Chemikalienlösung vorhanden, diese wird nach der Imprägnierung und vor dem Aufschluss abgezogen. Sie ist daher weniger mit organischem Material versetzt als die Chemikalienlösung, die nach dem Aufschluss in der flüssigen Phase abgezogen wird. Auf die Qualität des erzeugten Faserstoffs hat dies jedoch keinen signifikaten Einfluss.The outcrops in the vapor phase show a small overall time requirement. Compared to the Digestion in the liquid Phase is the heating to the maximum digestion temperature much faster. The actual digestion then needs the same duration as boiling in the liquid phase. During the Vapor phase pulping is not free flowing chemical solution This will be after impregnation and before digestion deducted. It is therefore less offset with organic material as the chemical solution, which is removed after the digestion in the liquid phase. On the quality However, this does not have any significant influence on the fiber produced.
Die Ausbeute der in Tabelle 3 dargestellten Aufschlüsse in flüssiger Phase mit Zusatz von Anthrachinon liegt bei über 75 % bezogen auf die otro Holzmenge. Für die Dampfphasen-Aufschlüsse wird dies mit Ausnahme des Beispiels 14 ebenfalls erreicht. Der Weißgrad der in den Beispielen 13 bis 16 erzeugten Faserstoffe liegt allerdings deutlich niedriger gegenüber den Beispielen 7 bis 12. Von lediglich 32,2 % ISO beim Dampfphasen-Aufschluss mit maximaler Aufschlussdauer von 60 Minuten steigt der Weißgrad bei Verkürzung des Aufschlusses auf 45 Minuten auf 39,1 % ISO. Eine weitere Verringerung der Aufschlussdauer auf 30 Minuten führt zu einer Steigerung auf 43,1 % ISO. Einen signifikanten Effekt bewirkt die Verringerung der maximalen Aufschlusstemperatur von 170 °C auf 155 °C: der Weißgrad steigt auf 49,1 % ISO.The Yield of the liquid phase extracts shown in Table 3 with the addition of Anthraquinone is above 75% related to the otro amount of wood. For the vapor phase digestions is this is also achieved with the exception of Example 14. The whiteness of the However, fibrous materials produced in Examples 13 to 16 is significantly lower Examples 7 to 12. Of only 32.2% ISO in the vapor phase digestion With a maximum digestion time of 60 minutes, the whiteness increases shortening digestion to 45 minutes at 39.1% ISO. Another reduction the digestion time to 30 minutes leads to an increase 43.1% ISO. A significant effect causes the reduction the maximum digestion temperature from 170 ° C to 155 ° C: the whiteness increases to 49.1% ISO.
Die in der Dampfphase hergestellten Faserstoffe weisen hervorragende Festigkeiten auf. Die Reißlänge wurde mit 10 km (Beispiel 15) und mit 11 km (Beispiel 14) bei 15 °SR ge messen. Die Durchreißfestigkeit wurde mit 82,8 cN (Beispiel 15) und mit 91,0 cN (Beispiel 14) gemessen. Diese Werte entsprechen den besten Werten für Faserstoffe mit hohem Ligningehalt, die für Aufschlüsse in der flüssigen Phase erreicht wurden oder liegen noch darüber. Für Faserstoffe mit hohem Ligningehalt aus dem Stand der Technik sind vergleichbare Festigkeitswerte nicht bekannt.The in the vapor phase produced fibers have excellent Strengths on. The tear length was measured at 10 km (Example 15) and at 11 km (Example 14) at 15 ° SR. The tear resistance was measured at 82.8 cN (Example 15) and at 91.0 cN (Example 14). These values correspond to the best values for high lignin fibers, the for outcrops in the liquid Phase have been reached or are still over. For fibers with a high lignin content from the prior art comparable strength values are not known.
Mit den nachfolgend gezeigten Tabellen 6 und 7 soll dargestellt werden, dass die erfindungsgemäß hergestellten Faserstoffe bereits bei Mahlgraden von 12 °SR gute Festigkeitseigenschaften bieten. Aus diesen Tabellen ist besonders deutlich zu entnehmen, dass die erfindungsgemäßen Faserstoffe nur eines geringen Energieaufwands bei der Mahlung bedürfen, um hohe Reißlängen aufzubauen, ohne dass die Durchreißfestigkeit verringert wird. Mahlgrad 12 °SR wurde jeweils in 0-10 Minuten erreicht; Mahlgrad 13 °SR 5-30 Minuten, meist 10-20 Minuten. Um auf Mahlgrad 14 °SR zu kommen, musste die Jokro-Mühle 30-40 Minuten arbeiten und für Mahlgrad 15 °SR waren zwischen 35 und 40 Minuten erforderlich. Es liegt auf der Hand, dass eine Mahlung bis auf Mahlgrade um 40 °SR einen enormen Aufwand an Mahlenergie erfordern würde. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also darin zu sehen, dass mit geringem Energieaufwand zu mahlende Faserstoffe mit hohen Festigkeiten erzeugt werden.With the tables 6 and 7 shown below it should be shown that the fibers produced according to the invention already offer good strength properties at grinding degrees of 12 ° SR. From these tables it can be seen particularly clearly that the fibrous materials according to the invention require only a small amount of energy during the grinding in order to build up high breaking lengths, without the tear propagation resistance being reduced. Grinding degree 12 ° SR was achieved in each case in 0-10 minutes; Grinding degree 13 ° SR 5-30 minutes, usually 10-20 minutes. To reach a grind level of 14 ° SR, the Jokro mill had to work for 30-40 minutes and for grind level 15 ° SR it was required between 35 and 40 minutes. It is obvious that one Grinding up to grinding degrees around 40 ° SR would require an enormous amount of grinding energy. A particular advantage of the method according to the invention is therefore to be seen in the fact that with low energy consumption to be milled fibers are produced with high strengths.
Tabelle 6 Reisslänge (km) für die Beispiele 7-12, dargestellt bei verschiedenen Mahlgraden Tear length (km) for Examples 7-12, shown at different degrees of grinding
Tabelle 7 Durchreißfestigkeit (cN; 100 g/m2) für die Beispiele 7-12, dargestellt bei verschiedenen Mahlgraden Tear strength (cN, 100 g / m 2 ) for Examples 7-12, shown at different degrees of grinding
Bei Mahlgrad 12 °SR ist die Reißlänge mit mehr als 6,5 km für Fichten-Faserstoff bereits gut entwickelt. Der Zuwachs an Reißlänge nimmt mit jedem weitere Mahlgrad ab, bei 14 °SR bis 15 °SR ist das Festigkeitspotential der Faser im wesentlichen ausgeschöpft. Die Durchreißfestigkeit liegt bei 12 °SR auf einem sehr hohen Niveau. Beim weiteren Mahlen bis auf Mahlgrad 15 °SR ist zwar ein Verlust an Reißlänge von ca. 19 % (Beispiel 11) bis zu ca. 32 % (Beispiel 7) festzustellen. Aufgrund der hohen Ausgangsfestigkeit bei 12 °SR ist das Festigkeitsniveau bei 15 °SR jedoch immer noch sehr gut.at Grinding degree 12 ° SR is the tear length with more than 6.5 km for Spruce pulp already well developed. The increase in tear length decreases with each additional grinding degree, at 14 ° SR to 15 ° SR is the strength potential the fiber is essentially exhausted. The tear resistance is 12 ° SR at a very high level. For further grinding down to grinding degree 15 ° SR is although a loss of tear length of about 19% (example 11) up to about 32% (example 7). Due to the high initial strength at 12 ° SR is the strength level at 15 ° SR but still very good.
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