DE102007017061A1

DE102007017061A1 - Verfahren zur Herstellung von Tissuepapier

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Publication number: DE102007017061A1
Application number: DE200710017061
Authority: DE
Inventors: Hans-Ludwig Dr. Schubert; Esa-Matti Aalto; Frank Peter Dr. Meltzer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2008-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tissuebahn (1), die aus einer Fasern umfassenden Stoffsuspension hergestellt wird. Dabei soll das Volumen und die Reißlänge bei möglichst geringem Mahlgrad dadurch verbessert werden, dass die Stoffsuspension lignocellulosischen Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen enthält, der eine Reeißlänge von mehr als 8,0 km bei 15 °SR und einen Ligningehalt von mindestens 15%, bezogen auf den otro Faserstoff für Nadelholz im ungebleichten Zustand, oder eine Reißlänge von mehr als 4,5 km bei 20 °SR und einen Ligningehalt von mindestens 12%, bezogen auf den otro Faserstoff für Laubholz im ungebleichten Zustand, oder eine Reißlänge von mehr als 3,5 km bei 20 °SR und einen Ligningehalt von mindestens 10%, bezogen auf den otro Faserstoff für Einjahrespflanzen im ungebleichten Zustand, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tissuebahn, die aus einer Fasern umfassenden Stoffsuspension hergestellt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Stoffsuspension zur insbesonderen Verwendung für die Herstellung von Tissuebahnen.
Tissueprodukte werden heute hauptsächlich aus Vollzellstoffen, bevorzugt Kraftzellstoffen hergestellt.
Mechanisch hergestellte Faserstoffe finden nur begrenzt Einsatz, da hier die Vergilbungsneigung und die schlechten Festigkeiten der Stoffe einen breiten Einsatz verhindern.
Übliche Mischungsverhältnisse zwischen Langfaser- und Kurzfaserzellstoffen liegen im Bereich 50:50.
Die Porosität und die Permeabilität des Tissuepapiers werden entscheidend durch den Mahlgrad der Fasern in der Stoffsuspension bestimmt, aus der das Tissuepapier hergestellt wird.
Hierbei bedingt ein hoher Mahlgrad einen hohen Feinstoffgehalt in der Suspension, was zu einer geringen Porosität und Permeabilität führt.
Des Weiteren bedingt ein hoher Mahlgrad einen hohen Wasser-Retentionswert für die Fasern der Stoffsuspension, wodurch das Tissuepapier bei dessen Herstellung schlecht entwässerbar ist.
Die schlechte Entwässerbarkeit hat bei hohen Maschinengeschwindigkeiten oft einen zu niedrigen Trockengehalt bei der Herstellung zur Folge.
So ist beispielweise vor dem Yankee-Trockenzylinder ein gewisser Trockengehalt notwendig, um ein Abheben der Tissuepapierbahn durch deren Kontakt mit der heißen Mantelfläche des Tissue-Trockenzylinders zu verhindern.
Außerdem muss die Tissuebahn reißfest sein.
Die Reißfestigkeit wird sowohl durch den Herstellungsprozess als auch durch den Mahlgrad der Fasern bestimmt. Zur Erhöhung der Reißfestigkeit muss das Tissuepapier bei seiner Herstellung verdichtet werden. Um eine hohe Reißfestigkeit zu erhalten, muss des Weiteren der Feinstoffanteil hoch sein.
Die Anforderungen an die Reißfestigkeit widersprechen so den Anforderungen an das Wasseraufnahmevermögen, die Saugfähigkeit und die Entwässerbarkeit.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Herstellung von Tissuepapier mit hohem spezifischem Volumen, möglichst hoher Reißlänge bei möglichst geringem Mahlgrad zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stoffsuspension lignocellulosischen Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen enthält, der eine Reißlänge von mehr als 6,0 km bei 12°SR oder eine Reißlänge von mehr als 7,5 km bei 15°SR und einen Ligningehalt von mindestens 15% bezogen auf den otro Faserstoff für Nadelholz im ungebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 4,5 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 12% bezogen auf den otro Faserstoff für Laubholz im ungebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 3,5 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 10% bezogen auf den otro Faserstoff für Einjahrespflanzen im ungebleichten Zustand aufweist.
Die Fasern zeigen bereits bei einem gegenüber bisher eingesetzten Fasern weitaus geringerem Mahlgrad hohe Festigkeitswerte. Der erfindungsgemäße Faserstoff ist bereits bei niedrigem Mahlgrad und damit auch geringerem Aufwand an Mahlenergie in der Lage, eine gute Bindung an benachbarte Fasern aufzubauen.
Der Ligningehalt des ungebleichten Faserstoffs kann bei Nadelholz mit Vorteil mindestens 15%, vorzugsweise mindestens 18%, insbesondere mindestens 21% des otro Faserstoffs, bei Laubholz mindestens 12%, vorzugsweise mindestens 14%, insbesondere mindestens 16% des otro Faserstoffs und bei Einjahrespflanzen mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 12% und insbesondere mindestens 19% des otro Faserstoffs betragen.
Je höher der Ligningehalt des Faserstoffs desto geringer sind die Verluste an Holzsubstanz beim Herstellen des Faserstoffs.
Dabei lassen sich durchaus auch höhere Festigkeitswerte erreichen. Daher sollte die Reißlänge für Nadelholz-Fasermasse bei 12°SR größer als 7 km, vorzugsweise größer als 7,5 km und insbesondere größer als 8 km sein. Die Reißlänge für Nadelholz-Fasermasse bei 15°SR sollte größer als 9 km, vorzugsweise größer als 9,5 km und insbesondere größer als 10 km sein.
Die Reißlänge für Laubholz-Fasermasse sollte bei einem Ligningehalt von zumindest 12% und einem Mahlgrad von 20°SR größer als 6 km, vorzugsweise größer als 7 km und insbesondere größer als 7,5 km sein.
Die Reißlänge für Einjahrespflanzen-Fasermasse sollte bei 20°SR größer als 3,5 km, vorzugsweise größer als 4 km und insbesondere größer als 4,5 km sein.
Der erfindungsgemäße Faserstoff zeichnet sich jedoch nicht nur durch hohe Reißlängen aus. Vielmehr ist das Festigkeitsniveau insgesamt hoch.
Wird der erfindungsgemäße Faserstoff einer Bleichbehandlung unterzogen, so verbessern sich die Fasereigenschaften erheblich. Die Bleichbehandlung ist für manche Anwendungen mit höheren Anforderungen an den Weißgrad erforderlich. Sie zielt aber auch auf die Einstellung und Verbesserung der Fasereigenschaften ab. Mit der Bleichbehandlung steigen die Reißlängen.
So sollte die Stoffsuspension lignocellulosischen Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen enthalten, der eine Reißlänge von mehr als 7,5 km bei 15°SR und einen Ligningehalt von mindestens 13% bezogen auf den otro Faserstoff für Nadelholz im gebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 5,0 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 10% bezogen auf den otro Faserstoff für Laubholz im gebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 5,5 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 10% bezogen aus den otro Faserstoff für Einjahrespflanzen im gebleichten Zustand aufweisen.
Auch hier sind höhere Reißlängen von Vorteil.
So sollte die Reißlänge für Nadelholz-Fasermasse bei 15°SR größer als 9 km, vorzugsweise größer als 10 km sein.
Die Reißlänge für Laubholz-Fasermasse sollte bei 20°SR größer als 5,5 und die Reißlänge für Einjahrespflanzen-Fasermasse sollte bei 25°SR größer als 5 km, vorzugsweise größer als 5,5 km und insbesondere größer als 6 km sein.
Um die Vorteile hinsichtlich eines hohen spezifischen Volumens und einer hohen Festigkeit bei möglichst geringem Mahlgrad optimal nutzen zu können, sollte die Stoffsuspension ausschließlich lignocellulosischen Faserstoff gemäß obiger Beschreibung enthalten.
Für viele Anwendungen ist es aber ausreichend, wenn die Stoffsuspension nur zum Teil von derartigem lignocellulosischem Faserstoff gebildet wird. Dabei ist es von Vorteil, wenn zwischen 20 und 80%, vorzugsweise zwischen 30 und 50% des Faserstoffs der Stoffsuspension von lignocellulosischem Faserstoff gemäß obiger Beschreibung gebildet werden.
Nach der Bildung einer Tissuebahn wird diese vorzugsweise in einem Entwässerungsschritt zwischen einem oberen, strukturierten und permeablen Band und zwischen einem unteren permeablen Band geführt, wobei entlang einer Entwässerungsstrecke Druck auf das obere Band, die Tissuebahn und das untere Band ausgeübt wird.
Der dabei auf die Anordnung aus oberem Band, Tissuebahn und unterem Band ausgeübte Druck kann durch eine Gasströmung und/oder durch eine mechanische Presskraft bewirkt werden.
Vorzugsweise wird bei einem Entwässerungsschritt zuerst das obere Band, dann die Tissuebahn und anschließend das untere Band von einem Gas durchströmt. Die Entwässerung findet hierbei in Richtung des unteren Bandes statt.
Zusätzlich oder alternativ zur Gasdurchströmung kann es vorteilhaft sein, wenn bei dem Entwässerungsschritt die Anordnung aus oberem Band, Tissuebahn und unterem Band zumindest abschnittsweise zwischen einem unter Spannung stehenden Pressband und einer glatten Oberfläche geführt wird, wobei das Pressband auf das obere Band einwirkt und sich das untere Band auf der glatten Oberfläche abstützt.
Vorzugsweise wird die Anordnung aus oberem Band, Tissuebahn und unterem Band zumindest abschnittsweise im Bereich der Entwässerungsstrecke von dem Gasstrom durchströmt, so dass die Entwässerung gleichzeitig durch die Presskraft des Pressbandes und die Durchströmung des Gases erfolgt.
Versuche haben gezeigt, dass der Gasstrom durch die Tissuebahn ca. 150 m³ pro Minute und Meter Länge entlang der Entwässerungsstrecke betragen sollte.
Im Interesse einer ausreichenden Entwässerung der Tissuebahn sollte das Pressband unter einer Spannung von zumindest 30 kN/m, vorzugsweise wenigstens 60 kN/m und insbesondere 80 kN/m stehen.
Um sowohl eine gute Entwässerung der Tissuebahn durch die mechanische Spannung des Pressbandes als auch auf Grund des Gasstromes durch das Pressband erzielen zu können, sollte das Pressband eine offene Fläche von mehr als 50% und eine Kontaktfläche von zumindest 15% haben.
Die glatte Oberfläche wird vorzugsweise durch die Mantelfläche einer Walze gebildet. Die Erzeugung der Gasströmung kann mit Vorteil über eine Saugzone in der Walze und/oder über eine oberhalb des oberen Bandes angeordnete Überdruckhaube erfolgen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen, lignocellulosischem Faserstoff enthaltenden Stoffsuspension ist wesentlich, dass zumindest ein Suspensionsanteil aus Holz oder Einjahrespflanzen mit einem Ligningehalt von mindestens 15% für Nadelholz und 12% für Laubholz sowie 10% für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die otro Fasermasse mit den folgenden Schritten hergestellt wird:

– Herstellen einer Chemikalienlösung mit mehr als 5% Chemikalien (berechnet als NaOH) für Nadelholz oder mit mehr als 3,5% Chemikalien (berechnet als NaOH) für Laubholz oder mit mehr als 2,5% Chemikalien (berechnet als NaOH), jeweils bezogen auf die otro Menge des eingesetzten Holzes,
– Mischen der Chemikalienlösung mit dem Holz bzw. Einjahrespflanzen in einem vorgegebenen Flottenverhältnis,
– Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes bzw. Einjahrespflanzen auf eine Temperatur über Raumtemperatur und anschließend entweder (1. Alternative)
– Entfernen frei fließender Chemikalienlösung und
– Aufschließen des Holzes bzw. Einjahrespflanzen in der Dampfphase oder (2. Alternative)
– Aufschließen des Holzes bzw. Einjahrespflanzen in Gegenwart der Chemikalienlösung in flüssiger Phase und
– Separieren der frei fließenden Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, dass zur Herstellung von Hochausbeute-Faserstoffen höhere Chemikalienmengen eingesetzt werden als bisher üblich. Mehr als 5% Chemikalien für Nadelholz liegen deutlich über den bisher üblichen Chemikalienmengen für die technische Faserstoff-Erzeugung, ebenfalls mehr als 3,5% Chemikalien für Laubholz und 2,5% für Einjahrespflanzen. 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.
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.
Als Einjahrespflanzen eignen sich insbesondere Bambus, Hanf, Reisstroh, Bagasse, Weizen, Miscanthus o. ä.
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.
Diese hohen Festigkeitswerte in Kombination mit niedrigen Mahlgraden sind für Faserstoffe mit einem Ligningehalt von mehr als 15% für Nadelholz-Faserstoffe, von mehr als 12% für Laubholz-Faserstoffe oder von mehr als 10% für Einjahrespflanzen 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 18%, bevorzugt mehr als 21%, vorteilhaft von mehr als 24% bezogen auf die otro Fasermasse. Laubholz-Faserstoffe mit einem Ligningehalt von mehr als 14%, bevorzugt mehr als 16%, besonders bevorzugt mehr als 18% sowie Einjahrespflanzen mit einem Ligningehalt von mehr als 10%, bevorzugt mehr als 12%, insbesondere mehr als 19% können ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden und zeigen ein hohes Festigkeitsniveau.
Die Zusammensetzung der zum Aufschluss verwendeten Chemikalienlösung kann in Abstimmung auf das aufzuschließende Holz bzw. die Einjahrespflanzen 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.
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).
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.
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.
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.
Die zur Herstellung eines Faserstoffs mit einer Ausbeute von mindestens 70% erfindungsgemäß einzusetzende Chemikalienmenge beträgt mindestens 5% für Nadelholz, mindestens 3,5% für Laubholz und mindestens 2,5% für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die aufzuschließende otro Holz- bzw. Einjahrespflanzenmasse. Die Qualität des hergestellten Faserstoffs zeigt die besten Ergebnisse bei einem Chemikalieneinsatz von bis zu 15% für Nadelholz bis zu 10% für Laubholz und bis zu 10% bei Einjahrespflanzen. Bevorzugt werden zwischen 9% und 11% Chemikalien bezogen auf das eingesetzte otro Holz bei Nadelholz, zugesetzt. Für Laubhölzer liegt der Einsatz an Chemikalien eher niedriger, bevorzugt zwischen 4% und 10%, besonders bevorzugt zwischen 6% und 9% und bei Einjahrespflanzen zwischen 3 und 10%.
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 5:1 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).
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.
Ohne weiteren Zusatz von Säure oder alkalischer Komponente stellt sich, z. B. für Nadelholz, am Ende des Aufschlusses ein pH-Wert zwischen 5 und 9, meist zwischen 6,5 und 9 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.
Das Flottenverhältnis, also das Verhältnis der Menge des otro Holzes bzw. Einjahrespflanzen zur Chemikalienlösung, wird zwischen 1:1,5 und 1:6 eingestellt. Bevorzugt wird ein Flottenverhältnis von 1:2 bis 1:4. In diesem Bereich ist eine gute und einfache Mischung und Imprägnierung des aufzuschließenden Materials gewährleistet. Für Nadelholz wird ein Flottenverhältnis von 1:3,5 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.
Die Mischung oder Imprägnierung der Holz- bzw. Einjahresaufschlussgut 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 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, dem Flottenverhältnis, der gewählten Temperatur sowie der Art des Aufschlusses (flüssig oder Dampfphase) ab.
Der Aufschluss des mit der Chemikalienlösung gemischten oder imprägnierten lignocellulosischen Materials erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 120°C und 190°C, vorzugsweise zwischen 140°C und 180°C. Für die meisten Hölzer werden Aufschluss-Temperaturen zwischen 150°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 negativ 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 120 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.
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.
Bei Einjahrespflanzen liegt die Aufschlussdauer bei bis zu 90 Minuten. 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.
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.
Die Herstellung von Hochausbeute-Faserstoff mit hohem Chemikalieneinsatz von mehr als 5% für Nadelholz, von mehr als 3,5% für Laubholz und mindestens 2,5% für Einjahrespflanzen 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.
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 60%, besonders bevorzugt bis zu 40%, vorteilhaft bis zu 20%, besonders vorteilhaft bis zu 10% des Chemikalieneinsatzes, der zu Beginn des Aufschlusses eingesetzt wird.
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 bzw. Einjahrespflanzen). 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 Holz- bzw. Einjahrespflanzenmasse.
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.
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 bzw. der Einjahrespflanzen 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 Hufstärken bezeichnet.
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 Hufstärken der Chemikalienlösung kann einfach und kostengünstig durchgeführt werden.
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%. Bei Einjahrespflanzen beträgt der bevorzugte Ligningehalt zwischen 10 und 28%, insbesondere zwischen 12 und 26%.
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.
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.
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.
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.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
1: eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
2: eine zweite Vorrichtung.
Zuerst werden jedoch die Details des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Stoffsuspension nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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 TAPPT 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 TAPPT 220 sp-96.
– 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.

Beispiel 1 – Nadelholzaufschluss in flüssiger Phase
Ein Gemisch aus Fichtenholz- und Douglasienhackschnitzeln wurde nach einer Dämpfung (30 Minuten bei Sattdampf mit 105°C) mit einer Natriumsulfit-Aufschlusslösung bei einem Flottenverhältnis von Holz:Aufschlusslösung 1:3 versetzt. Der gesamte Einsatz an Chemikalien lag unter 15% bezogen auf otro Hackschnitzel. Der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses wurde durch Zugabe von SO₂ auf pH 8,5–9 eingestellt.
Die mit Chemikalienlösung imprägnierten Fichtenholz-Hackschnitzel wurden über einen Zeitraum von 90 Minuten auf 170°C aufgeheizt und über 60 Minuten bei dieser maximalen Temperatur aufgeschlossen.
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.
Die aufgeschlossenen 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 Hackschnitzel betrug weniger als 300 kWh/t Faserstoff.
Die Ausbeute lag bei diesem Versuch bei 77% bezogen auf die eingesetzte Holzmasse.
Diese 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 Aufschlusses 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.
Der Weißgrad liegt mit Werten von über 55% ISO unerwartet hoch und bietet so eine gute Ausgangsbasis für eine ggf. anschließende Bleiche, in der Weißgrade von 75% ISO erreichbar sind.
Bei einem Ausgangsmahlgrad von 12°SR haben diese Stoffe bereits 6 km Reißlänge bei einem spezifischen Gewicht von 1,87 cm³/g.
Um die Faserstoffe 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.
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 2
Der Faserstoff wurde aus Fichten-Hackschnitzeln hergestellt, wobei der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses bei 9,4 lag.
Zusätzlich zu den 15% Gesamtchemikalien (Sulfit und NaOH in vorgegebenem Verhältnis) wurde der Chemikalienlösung 0,1 Anthrachinon bezogen auf die eingesetzte Holzmenge zugegeben.
Die Dauer des Aufschlusses betrug 60 Minuten.
Dabei ergaben sich folgende Werte:

Ausbeute (%): 81,1

Ligningehalt: 22,7

Weißgrad (% ISO): 53,7

Reißlänge (km): 9,6

Durchreißfestigkeit (cN; 100 g/m²): 75,0
Durch den Zusatz von 0,1% Anthrachinon kann die Dauer des Aufschlusses von ca. 180 Minuten unter ansonsten unveränderten Aufschlussbedingungen auf 60 Minuten verringert werden. 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.
Weiterhin wurde ermittelt, dass bei sinkendem Einsatz an Gesamtchemikalien bis auf Werte zwischen 5 und 15% bei Nadelholz 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.
Beispiel 3: Laubholzaufschluss in flüssiger Phase
Eukalyptushackschnitzel wurden nach der Dämpfung mit einer Natriumsulfit-Aufschlusslösung bei einem Flottenverhältnis von Holz-Aufschlusslösung 1:3 versetzt. Der Chemikalieneinsatz lag hier bei 10,5% (als NaOH) auf otro Hackschnitzel.
Im Zeitraum von 90 Minuten wurde das Aufschlussgut imprägniert und das Kochgut auf die maximale Aufschlusstemperatur von 170°C aufgeheizt. Die Kochdauer betrug 50 Minuten.
Aufschlüsse mit Eukalyptusholz zeigen, dass sich diese Stoffe mit einem spezifischen Energieeintrag zur Zerfaserung von weniger als 250 KWh/t herstellen lassen.
Die Ausbeute lag bei diesen Versuchen bei 77% bezogen auf die eingesetzte Holzmasse. Bei einem Ausgangsmahlgrad von 14 SR haben diese Stoffe bereits 3,5 km Reißlänge bei einem spezifischen von 2,05 cm³/g. Diese Stoffe ließen sich in der folgenden Bleiche auf Weißgrade von 79,6% ISO bleichen.
Versuche haben gezeigt, dass die Aufschlüsse in der Dampfphase einen geringen Gesamt-Zeitbedarf zeigen. 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.
Während bei Dampfphasen-Aufschlüssen ähnliche Werte bei der Ausbeute erreichbar sind, liegt der Weißgrad der beim Dampf-Aufschluss erzeugten Faserstoffe allerdings deutlich niedriger. Einen signifikanten Effekt bewirkt die Verringerung der maximalen Aufschlusstemperatur von 170°C auf 155°C: der Weißgrad steigt.
Die in der Dampfphase hergestellten Faserstoffe weisen hervorragende Festigkeiten auf. Die Reißlänge wurde beispielsweise mit 10 km und mit 11 km bei 15°SR gemessen. Die Durchreißfestigkeit wurde beispielsweise mit 82,8 cN und mit 91,0 cN 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.
Aus den Beispielen 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.
Die Vorrichtung zur Bereitstellung einer Stoffsuspension, die nachfolgend bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Tissuebahn verwendet wir, umfasst einen Pulper, in dem die trockenen Roh- und Halbstoffe sowie Altpapier in Wasser aufgelöst und in einen pumpfähigen Zustand überführt werden. Anschließend wird der so gebildete Stoff einer Mischbütte zugeführt
Beim anschließenden Mahlvorgang wird die Stoffsuspension auf einen Mahlgrad von 12°SR oder mehr gemahlen.
Nach der Maschinenbütte wird die Stoffsuspension mit Siebwasser sehr stark verdünnt und einem Stoffauflauf 13 zugeführt.
Unabhängig davon, wie die Stoffsuspension erhalten wird, ist es für die Herstellung von Tissuepapier wichtig, dass die aus dem Stoffauflauf 13 austretende Stoffsuspension einen Mahlgrad von weniger als 20°SR hat und eine Reißlänge von mehr als 4,5 km aufweist.
Eine Stoffsuspension 1 mit den oben genannten Eigenschaften tritt aus dem Stoffauflauf 13 derart aus, dass diese in den einlaufenden Spalt zwischen einem Formiersieb 14 und einem strukturierten, insbesondere 3-dimensional strukturierten Band 3 injiziert wird, wodurch eine Tissuebahn 1 gebildet wird.
Das Formiersieb 14 weist eine zur Tissuebahn 1 gerichtete Seite auf, die relativ zu der des strukturierten Bandes 3 glatt ist.
Hierbei weist die zur Tissuebahn 1 weisende Seite des strukturierten Bandes 3 vertiefte Bereiche und relativ zu den vertieften Bereichen erhöhte Bereiche auf, so dass die Tissuebahn 1 in den vertieften Bereichen und den erhöhten Bereichen des strukturierten Bandes 3 gebildet wird. Der Höhenunterschied zwischen den vertieften Bereichen und den erhöhten Bereichen beträgt vorzugsweise 0,07 mm und 0,6 mm. Die durch die erhöhten Bereiche gebildete Fläche beträgt vorzugsweise 10% oder mehr, besonders bevorzugt 20% oder mehr und besonders bevorzugt 25% bis 30%.
In den dargestellten Ausführungsformen wird die Anordnung aus oberen Band 3, Tissuebahn 1 und Formiersieb 14 um eine Formierwalze 15 gelenkt und die Tissuebahn 1 im wesentlichen durch das Formiersieb 14 entwässert, bevor das Formiersieb 14 von der Tissuebahn 1 abgenommen wird und die Tissuebahn 1 auf dem Band 3 weiter transportiert wird.
Die in den vertieften Bereichen des Bandes 3 gebildeten voluminösen Abschnitte der Tissuebahn 1 haben ein höheres Volumen und ein höheres Flächengewicht als die in den erhöhten Bereichen des Bandes 3 gebildeten Abschnitte der Tissuebahn 1.
Die Tissuebahn 1 weist demzufolge bereits aufgrund deren Formierung auf dem strukturierten Band 3 eine 3-dimensionale Struktur auf.
Die Blattbildung kann allerdings auch zwischen zwei glatten Formiersieben 14 erfolgen, so dass sich eine im wesentlichen glatte Tissuebahn 1 ohne 3-dimentionale Struktur ausbildet.
Bei einem der Bildung der Tissuebahn 1 nachfolgenden Entwässerungsschritt wird die Tissuebahn 1 zwischen dem strukturierten Band 3, welches oben angeordnet ist, und einem unteren, permeablen und als Filz ausgebildeten Band 2 geführt, wobei bei dem Entwässerungsschritt entlang einer Entwässerungsstrecke Druck auf das strukturierte Band 3, die Tissuebahn 1 und das Band 2 derart ausgeübt wird, dass die Tissuebahn 1 in Richtung des Bandes 2 entwässert wird, wie durch die Pfeile in beiden Figuren angedeutet.
Während der Entwässerung umschlingt die Tissuebahn 1 mit den Bändern 2, 3 eine Walze 5.
Dadurch dass die Tissuebahn 1 bei diesem Entwässerungsschritt in Richtung des Bandes 2 entwässert wird und dadurch dass die Tissuebahn 1 auf dem strukturierten Band 3 entwässert wird, auf dem diese bereits gebildet wurde, werden die voluminösen Abschnitte weniger stark komprimiert als die anderen Abschnitte, so dass im Ergebnis die voluminöse Struktur dieser Abschnitte erhalten bleibt.
Der Druck zur Entwässerung der Tissuebahn 1 wird bei dem Entwässerungsschritt gemäß 1 zumindest abschnittweise gleichzeitig durch einen Gasstrom und durch eine mechanische Presskraft erzeugt.
Der Gasstrom durchströmt hierbei zuerst das strukturierte Band 3, dann die Tissuebahn 1 und anschließend das als Filz ausgebildete untere Band 2. Der Gasstrom durch die Tissuebahn 1 beträgt ca. 150 m³ pro Minute und Meter Bahnlänge.
Im vorliegenden Fall wird die Gasströmung durch eine Saugzone 10 in der Walze 5 erzeugt, wobei die Saugzone 10 eine Länge im Bereich zwischen 200 mm und 2500 mm, bevorzugt zwischen 800 mm und 1800 mm, besonders bevorzugt zwischen 1200 mm und 1600 mm hat.
Der Unterdruck in der Saugzone 10 beträgt zwischen –0,2 bar und –0,8 bar, bevorzugt zwischen –0,4 bar und –0,6 bar.
Im Hinblick auf die Durchführung des durch mechanische Presskraft und optional oder zusätzlich mit Gasströmung durchgeführten Entwässerungsschritts sowie auf die verschiedenen Konfigurationen von Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Entwässerungsschritts soll die PCT/EP2005/050198 vollumfänglich mit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen werden.
Die mechanische Presskraft wird gemäß 1 dadurch erzeugt, dass bei dem Entwässerungsschritt die Anordnung aus strukturiertem Band 3, Tissuebahn 1 und Band 2 einer Entwässerungsstrecke 11 zwischen einem unter Spannung stehenden Pressband 4 und einer glatten Oberfläche geführt wird, wobei das Pressband 4 auf das strukturierte Band 3 einwirkt und sich das Band 2 an der glatten Oberfläche abstützt.
Die glatte Oberfläche wird hierbei durch die Mantelfläche der Walze 5 gebildet.
Die Entwässerungsstrecke 11 wird im wesentlichen durch den Umschlingungsbereich des Pressbandes 4 um die Mantelfläche der Walze 5 festgelegt, wobei der Umschlingungsbereich durch den Abstand der beiden Umlenkrollen 12 festgelegt wird.
Das Pressband 4 steht unter einer Spannung von zumindest 30 kN/m, vorzugsweise zumindest 60 kN/m oder 80 kN/m und hat eine offene Fläche von zumindest 25% und eine Kontaktfläche von zumindest 10% seiner gesamten zum oberen Band 3 weisenden Fläche.
Im konkreten Fall hat das Pressband 4, als Spiral Link Fabric ausgebildet, eine offene Fläche zwischen 51% und 62% und eine Kontaktfläche zwischen 38% und 49% seiner gesamten zum oberen Band 3 weisenden Fläche.
Im Hinblick auf die Struktur des Pressbandes soll die PCT/EP2005/050198 vollumfänglich mit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen werden.
Die Tissuebahn 1 verlässt die Entwässerungsstrecke 11 mit einem Trockengehalt zwischen 25% und 55%.
Nachfolgend wird die Tissuebahn 1 in einem dem Entwässerungsschritt nachfolgenden weiteren Entwässerungsschritt zusammen mit dem struktuierten Band 3 durch einen Pressspalt geführt, wobei die Tissuebahn 1 im Pressspalt zwischen dem strukturierten Band 3 und einer glatten Walzenoberfläche eines Yankee-Trockenzylinders 7 angeordnet ist. Der Pressspalt ist hierbei ein durch den Yankee-Trockenzylinder 7 und einer Schuhpresswalze 8 gebildeter, verlängerter Pressspalt.
Die Tissuebahn 1 liegt auf einer Seite mit einer relativ großen Fläche auf der Mantelfläche des Yankee-Trockenzylinders 7 auf, wobei die Tissuebahn 1 auf der anderen Seite auf dem strukturierten Band 3 aufliegt.
Die vertieften Bereiche und die relativ dazu erhöhten Bereiche des strukturierten Bandes 3 sind hierbei derart ausgebildet und zueinander angeordnet, dass die voluminösen Abschnitte im Pressspalt im wesentlichen nicht gepresst werden. Die anderen Abschnitte werden dagegen gepresst, wodurch die Festigkeit der Tissuebahn 1 weiter erhöht wird.
Zwischen den beiden beschriebenen Entwässerungsschritten kann ein weiterer Entwässerungsschritt vorgesehen sein, der mittels einer Vorrichtung 9 durchführbar ist.
Optional kann vorgesehen sein, dass die Tissuebahn 1, bevor diese durch den Pressspalt läuft, zusammen mit dem strukturierten Band 3 um eine besaugte Umlenkwalze geführt wird, wobei das strukturierte Band 3 zwischen der Tissuebahn 1 und der besaugten Umlenkwalze angeordnet ist (nicht dargestellt).
Aus der 2 ist ersichtlich, dass die Gasströmung zusätzlich durch eine oberhalb des strukturierten Bandes 3 angeordnete Überdruckhabe 6 erzeugt werden kann, wobei der Entwässerungsschritt in diesem Fall ohne mechanische Presskraft erfolgt, d. h. es ist im Gegensatz zur 1 kein Pressband 4 vorgesehen, das die Walze 5 abschnittweise umschlingt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 2005/050198 [0119, 0125]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 53 128 [0076]
- ISO-Norm 2470 [0076]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Tissuebahn (1), die aus einer Fasern umfassenden Stoffsuspension hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffsuspension lignocellulosischen Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen enthält, der eine Reißlänge von mehr als 6,0 km bei 12°SR oder eine Reißlänge von mehr als 7,5 km bei 15°SR und einen Ligningehalt von mindestens 15% bezogen auf den otro Faserstoff für Nadelholz im ungebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 4,5 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 12% bezogen auf den otro Faserstoff für Laubholz im ungebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 3,5 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 10% bezogen aus den otro Faserstoff für Einjahrespflanzen im ungebleichten Zustand aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ligningehalt des ungebleichten Faserstoffs bei Nadelholz mindestens 15%, vorzugsweise mindestens 18%, insbesondere mindestens 21% des otro Faserstoffs, bei Laubholz mindestens 12%, vorzugsweise mindestens 14%, insbesondere mindestens 16% des otro Faserstoffs und bei Einjahrespflanzen mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 12% und insbesondere 19% des otro Faserstoffs beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißlänge für Nadelholz-Fasermasse bei 12°SR größer als 7 km, vorzugsweise größer als 7,5 km und insbesondere größer als 8 km ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißlänge für Nadelholz-Fasermasse bei 15°SR größer als 9 km, vorzugsweise größer als 9,5 km und insbesondere größer als 10 km ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißlänge für Laubholz-Fasermasse bei einem Mahlgrad von 20°SR größer als 6 km, vorzugsweise größer als 7 km und insbesondere größer als 7,5 km ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißlänge für Einjahrespflanzen-Fasermasse bei 20°SR größer als 3,5 km, vorzugsweise größer als 4 km und insbesondere größer als 4,5 km ist.
Verfahren zur Herstellung einer Tissuebahn (1), die aus einer Fasern umfassenden Stoffsuspension hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffsuspension lignocellulosischen Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen enthält, der eine Reißlänge von mehr als 7,5 km bei 15°SR und einen Ligningehalt von mindestens 13% bezogen auf den otro Faserstoff für Nadelholz im gebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 5,0 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 10% bezogen auf den otro Faserstoff für Laubholz im gebleichten Zustand oder eine Reißlänge von mehr als 5,5 km bei 20°SR und einen Ligningehalt von mindestens 10% bezogen aus den otro Faserstoff für Einjahrespflanzen im gebleichten Zustand aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißlänge für Nadelholz-Fasermasse bei 15°SR größer als 9 km, vorzugsweise größer als 10 km ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißlänge für Laubholz-Fasermasse bei 20°SR größer als 5,5 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reißlänge für Einjahrespflanzen-Fasermasse bei 20°SR größer als 4 km, vorzugsweise größer als 4,5 km und insbesondere größer als 5 km ist.
Verfahren zur Herstellung einer Tissuebahn (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffsuspension ausschließlich lignocellulosischen Faserstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.
Verfahren zur Herstellung einer Tissuebahn (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffsuspension nur zum Teil von lignocellulosischem Faserstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 20 und 80%, vorzugsweise zwischen 30 und 50% des Faserstoffs der Stoffsuspension von lignocellulosischem Faserstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tissuebahn (1) bei einem Entwässerungsschritt zwischen einem oberen, strukturierten und permeablen Band (3) und zwischen einem unteren permeablen Band (2) geführt wird, wobei entlang einer Entwässerungsstrecke (11) Druck auf das obere Band (3), die Tissuebahn (1) und das untere Band (2) ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Entwässerungsschritt (11) zuerst das obere Band (3), dann die Tissuebahn (1) und anschließend das untere Band (2) von einem Gas durchströmt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Entwässerungsschritt die Anordnung aus oberem Band (3), Tissuebahn (1) und unterem Band (2) zumindest abschnittsweise zwischen einem unter Spannung stehenden Pressband (4) und einer glatten Oberfläche geführt wird, wobei das Pressband (4) auf das obere Band (3) einwirkt und sich das untere Band (2) auf der glatten Oberfläche abstützt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung aus oberem Band (3), Tissuebahn (1) und unterem Band (2) zumindest abschnittsweise im Bereich der Entwässerungsstrecke (11) von dem Gasstrom durchströmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom durch die Tissuebahn (1) ca. 150 m³ pro Minute und Meter Länge entlang der Entwässerungsstrecke (11) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressband (4) unter einer Spannung von zumindest 30 kN/m, vorzugsweise wenigstens 60 kN/m und insbesondere 80 kN/m steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressband (4) eine offene Fläche von mehr als 50% und eine Kontaktfläche von zumindest 15% hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die glatte Oberfläche durch die Mantelfläche einer Walze (5) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströmung durch eine Saugzone (10) in der Walze (5) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströmung durch eine oberhalb des oberen Bandes (3) angeordneten Überdruckhaube (6) erzeugt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Fasern umfassenden Stoffsuspension zur insbesonderen Verwendung zur Herstellung einer Tissuebahn (1), bei dem zumindest ein Anteil aus Holz oder Einjahrespflanzen mit einem Ligningehalt von mindestens 15% für Nadelholz, von mindestens 12% für Laubholz und von mindestens 10% für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die otro Fasermasse mit folgenden Schritten hergestellt wird: – Herstellen einer Chemikalienlösung mit mehr als 5% Chemikalien (berechnet als NaOH) für Nadelholz oder mit mehr als 3,5% Chemikalien (berechnet als NaOH) für Laubholz oder mit mehr als 2,5% Chemikalien (berechnet als NaOH) für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die otro Menge des Holzes – Mischen der Chemikalienlösung mit Holz bzw. Einjahrespflanzen in einem vorgegebenen Flottenverhältnis – Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen auf eine Temperatur über Raumtemperatur und anschließend – entweder (1. Alternative) Entfernen frei fließender Chemikalienlösung und Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen in der Dampfphase – oder (2. Alternative) Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen in flüssiger Phase und Separieren der frei fließenden Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserstoff mit einem Gehalt von mindestens 15% Lignin, bevorzugt mindestens 18% Lignin, vorteilhaft mindestens 21% Lignin, insbesondere mindestens 24% Lignin bezogen auf otro Faserstoff für Nadelholz oder mit einem Gehalt von mindestens 14% Lignin, bevorzugt mindestens 16% Lignin, besonders bevorzugt mindestens 18% Lignin bezogen auf otro Faserstoff für Laubholz oder mit einem Gehalt von mindestens 10% Lignin, bevorzugt mindestens 12% Lignin, insbesondere mindestens 19% Lignin bezogen auf otro Faserstoff für Einjahrespflanzen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Chemikalienlösung eine Chinon-Komponente eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss von Nadelholz höchstens 15% Chemikalien, vorzugsweise zwischen 9 und 11% Chemikalien eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss von Laubholz höchstens 10% Chemikalien, vorzugsweise zwischen 4 und 10% Chemikalien, insbesondere zwischen 6 und 9% Chemikalien eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss von Einjahrespflanzen höchstens 10%, vorzugsweise zwischen 3 und 10% Chemikalien eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Chemikalienlösung Sulfite und Sulfide, einzeln oder in Mischung eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Chemikalienlösung eine saure und/oder eine alkalische Komponente, insbesondere eine Säure, Schwefeldioxid, Natriumhydroxid und/oder ein Karbonat eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss eine alkalische Komponente und eine saure Komponente, insbesondere SO₂ eingesetzt werden, wobei das Verhältnis alkalische Komponente: SO₂ in einem Bereich von 5:1 bis 1,6:1, vorzugsweise auf 2:1 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem pH-Wert zwischen 6 und 11, bevorzugt zwischen 7 und 11, besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 10 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flottenverhältnis Holz:Chemikalienlösung zwischen 1:1,5 und 1:6, bevorzugt zwischen 1:2 und 1:4 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen auf bis zu 130°C, bevorzugt auf bis zu 120°C, vorteilhaft auf bis zu 110°C erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen und ggf. der Chemikalienlösung bis zu 120 Minuten, bevorzugt bis zu 60 Minuten, vorteilhaft bis zu 30 Minuten, besonders vorteilhaft bis zu 10 Minuten dauert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen bei Temperaturen zwischen 120°C und 190°C, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 150°C und 180°C, besonders bevorzugt bei Temperaturen zwischen 160°C und 170°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen bis zu 180 Minuten, bevorzugt bis zu 90 Minuten, besonders bevorzugt bis zu 60 Minuten, vorteilhaft bis zu 30 Minuten, besonders vorteilhaft bis zu 2 Minuten dauert.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Aufschließens in Abhängigkeit vom Flottenverhältnis gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauch an Chemikalien während des Aufschlusses bis zu 80%, bevorzugt bis zu 60%, besonders bevorzugt bis zu 40%, vorteilhaft bis zu 20%, besonders vorteilhaft bis zu 10% des Chemikalieneinsatzes zu Beginn des Aufschlusses beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der entfernten oder separierten Chemikalienlösung erfasst und anschließend für den erneuten Einsatz zur Herstellung von Fasern auf eine vorgegebene Zusammensetzung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen des aufgeschlossenen lignocellulosischen Materials freigesetzte Chemikalienlösung entfernt wird und einer Weiterverwendung zugeführt wird.