DE3127163A1

DE3127163A1 - Verfahren zur herstellung eines gebleichten halbstoffes aus einem gemahlenen, lignocellulosischem material

Info

Publication number: DE3127163A1
Application number: DE19813127163
Authority: DE
Inventors: Arne Jonas Ingvar 89200 Domsjö Lindahl
Original assignee: Mo och Domsjo AB
Current assignee: Mo och Domsjo AB
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1982-03-18
Also published as: ATA302381A; FI71173C; DE3127163C2; NZ197396A; JPS5729689A; NO154640C; AT377293B; SE446993B; AU7181281A; US4578148A; FR2486555B1; SE8005034L; FI812073L; FR2486555A1; FI71173B; AU548676B2; NO812324L; NO154640B; CA1140305A

Description

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Die vorliegende Erfindung besieht sich auf eines gebleichten Halbstoffes aus gemahlenem groundwood pulp") und auf ein Verfahren ζ desselben mit verbesserter Qualität

»bleached

Halbstoff aus gemahlenem Holz wird normalerweise aua geschälten Stämmen hergestellte ßeslß ά@τ SE Patentaraieldraig

■ Nr. 78 10749-7 ist es auch mugllch_s Halbstoff aus gtmanl©» nem Holz aus Holzspinen h©rgust©ll@n_o Daa Holzmaterial- wird gegen einen rotierenden Mahlstein g@l@gt_g wobei die Holzfasern von der gegen die Mahlstein gelegten Oberfläch© gelöst und freigesetzt werden. Die Mahlvorrichtung kann bei atmosphärischem oder überatmöspfelriscSisii Bimek arbeiten.

Während der Mahlens d©r Stämme
Mahlsteines gekühlt und gereinigt

■ sprüht, -wobei das Sprtftarasser nermaleweige in- einem sehrä· gen Winkel auf die freien Mahlst©in©b@rfläeh®a sowohl in Rotationsrichtung des Mahlsteines al® auoh in ©ntgegengeeetster Richtung dazu aufgebracht wird. G©ß®n2@r wird das Sprühwasser in einem Winkel von etwa 90
Antriebsschaft des Steines angelegt _g vmä am. al® St> "in paralleler Lage zum Schaft des Steines mit ä@r Mahloberfläche in Berührung gebracht w@rd©n_B wird das ΐ/asser auch in einem Winkel von etwa 90° zur LSagsriolatung <ä®r Stian® aufgebracht _a

Die während, des Mahlvörganges v®m d©a Stiamea £r^>©ig©s©tztesa Fasern werden zusammen mit d©m Waschwasser ia Behälter oder Becken der Mahlvorrichtung gesammelt., Di© des vollständig trockenen Halbstoff©s in der Halbstoffsuspension variiert nomialeRftiis© und 2 %o
- .

0.5

Ein bei der Herateilung von gemahlenem Holz unter Verwendung von Steinmahlvorrichtungen auftretendes Problem besteht darin, daß das Holz lokal durch die Reibungswärme, die durch Berührung des Holzes mit der Mahloberfläche des Steines gebildet wird, getrocknet wird. Beim Mahlen von Holz mit einem geringen Feuchtigkeitsgehalt kann das Holz sogar in abträglichem Maß überhitzt werden. Ein weiterer Nachteil, der bei abnehmendem Feuchtigkeitsgehalt des Holzes auftritt, besteht darin, daß sich die Temperatur, bei welcher das Lignin sich erweicht, mit vermindertem Feuchtigkeit^ gehalt erhöht. Diese negative Auswirkung führt wiederum dazu, daß man einen Halbstoff mit relativ kurzen Fasern erhält, der bei Verwendung in der Papierherstellung zu einem Papier u.a. mit geringer Reißfestigkeit führt. Die Größenordnung dieser beschriebenen Auswirkungen variiert mit dem Feuchtigkeitsgehalt des Holzes, was bedeutet, daß auch die Qualität der aus gemahlenem Holz erhaltenen Halbstoffe variiert.

Ein weiterer Nachteil beim Mahlen von Holz mit geringem Feuchtigkeitsgehalt zeigt sich dadurch, daß die Temperatur in der Mahlzone (d.h. dem Gebiet, in welchem Holz und Mahlstein miteinander in Oberflächenkontakt stehen) so hoch ist, daß die Fasern verfärbt werden, was zu einem Halbstoff von geringer Helligkeit und weiter zu einem hohem Verbrauch an Chemikalien in der möglichen, anschließenden Bleichstufe führt.

Bekanntlich werden die aus einer Peroxidbleichstufe abgezogenen Bleichabwässer zur Erzielung hellerer Halbstoffe verwendet. Dieses Verfahren wird in der US PS 4 029 543 genau beschrieben. Es ist weiter bekannt, beim Entfasern von Spänen in einer Seheibenraffinierungsvorrichtung Bleichchemikalien in das System einzuführen. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die verbrauchte Chemikalienmenge wesentlich höher ist als beim Bleichen in einem Turm. Beim Entfasern von Spänen in einer Seheibenraffinierungsvorrichtung ist weiterhin die verbrauchte Energie 50 bis

*("disc refiner")

100 % höher als beim Mahlen von Holzstämmen g«gen einen Mahlstein.

Beim Mahlen von Holz unter Zufuhr von Waschwasser nur auf die freien Oberflächen des Mahlsteines ist es schwierig, einen starken und hellen Halbstoff einheitlicher Qualität zu erhalten, weil es schwierig ist, den Feuchtigkeitsgehalt des Holzes auf einem gleichmäßigen Wert zu halten.

Die obigen Probleme werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, die sich auf ein Verfahren zur Herstellung eine« gebleichten Halbstoffs aus gemahlenem Holz aus einem Lignocellulosematerial bezieht, bei welchem geschälte Holzstämme oder Späne in einer geschlossenen Mahlvorrichtung bei atmosphärischem oder überatmosphärischem Druck vermählen werden, wobei Wasser in einem schrägen Winkel auf die freien Oberflächen des Mahlsteines gesprüht wird. Das Verfahren ist durch eine zusätzliche Zufuhr von Sprüh- bzw. Wasohwasser, das frische Bleichchemikalien enthält, auf den Mahlstein innerhalb des Gebietes, wo Holzstämme und Mahlstein miteinander in Oberflächenkontakt stehen , d.h. der Mahlzone, und auf die Bereiche der Stammzuführung, die sich unmittelbar ober .alb der Oberfläche des Steines befinden, gekennzeichnet.

. Das.neue Verfahren,der Zufuhr von Sprühwasser zum "Haltebereich"/der Stämme verhindert, wie festgestellt wurde, in überraschender Weise das unerwünschte Austrocknen des Holzes durch dessen Reibung gegen die Mahlsteinoberfläche und ermöglicht es dadurch u.a., den Feuchtigkeitsgehalt des Holzes auf einem gewünschten hohen und gleichmäßigen Wert zu halten, während man die freigesetzten Holzfasern zum frühest möglichen Stadium durch die im Sprühwasser enthaltenen Bleichchemikalien einem Bleichverfahren unterwirft.

3 .27163

- y - C

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das die frischen Bleichchemikalien enthaltende Sprühwasser zu einem Endteil oder beiden Endteilen der StSmme unter hohem Druck einzuführen und die Zufuhr des Sprühwassers praktisch parallel zur Längsrichtung der Stämme zu richten. Auf diese Weise werden die Hohlräume zwischen den untersten, dem Mahlstein nächsten Stämmen ebenfalls mit Sprühwasser gefüllt}, was aktiv dazu beiträgt, einen hohen und gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt in der Mahlzone aufrechtzuerhalten.

Bei der Einführung des die frischen Bleichchemikalien enthaltenden Sprühwassers zu beiden Endteilen der Stämme hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, im untersten Teil Jeder Holzstamm-"tasche" ("log pocket") eine Wasserfalle anzubringen. Eine solche Wasserfalle umfaßt zweckmäßig Platten oder ähnliche Elemente, die auf den Giebelseiten des Mahlsteines montiert und mit anderen Platten um jede Holzstammtasche in solcher Weise verbunden sind, daß sie das Srpühwasser so weit wie möglich innerhalb der Mahlzone halten und es dadurch ermöglichen, die Hohlräume zwischen den der Steinoberfläche am nächsten liegenden Stämmen in vollständigerer Weise mit Sprühwasser zu füllen.

Das die frischen Bleichchemikalien enthaltende Sprühwasser wird zweckmäßig in die Mahlzone über Sprühleitungen, durch feine, in diese Leitungen gebohrte Löcher oder durch in fesi fixierter Weise auf den Leitungen oder den Leitungsköpfen montierte Düsen eingeführt, wobei festgestellt wurde, daß der überdruck des Sprühwassers bei 0,5 bis 40 kp/cm , vorzugsweise bei 5 bis 30 kp/cm gehalten werden sollte. Die Sprühwasserleitungen können zusammen mit den genannten Löchern oder Düsen fest auf der Mahlvorrichtung montiert oder für eine oszillierende Bewegung angeordnet sein. Das Sprühwasser kann auch mit Unterbrechungen in Abständen von 5 bis 10 Sekunden zugeführt werden. Der vertikale Abstand zwischen den peripheren Mahlsteinoberflächen und der nächsten Sprühvorrichtung darüber sollte zweckmäßig größer als 10 mm sein.

«ff OO β ο f> - 0 * Die Aussage, das Sprühwasser wird ^η'ψεΆ	tisch parallel zur	f ρτΌ std gugeführte
Längsrichtung der Stämme" zugeführt^ be	d@ut©t in der vor-	und 2000 l/min vari-
liegenden Anmeldung, daß di© z®ntrml®n	T@il@ der in gerader	srfläehen geführt©
5 Richtung aus den Löchern oder Düsen aus	g@st@ßeaen Strüh-	50 und 1400 l/min
wasserstrahl© die zylindrischen Ob®rfll	eh@n der Stämme in
einem Winkel zwischen O und 30^Θ _ρ ¥©rzug	swale® gwischen 0
und 15°» berechnet zwischen ®in©r iaagi	näresa zentralen
Linien in jedem aus di©s@n Löchern ©d®r>	Düsen austretenden
io Wasserstrahl und sieh in Längsrichtung
den zylindrischen, umhüllenden Ober'flio	h®n der Stämme lie- "
. genden Generatrices, treffen«.
Bei einem anderen zweckmäßigen ¥©rfahr©	η d©r Zufuhr τοη
15 die frischen Bleichchsmikalien enthalt®	ad©m Sprühwasser
zu den Stummen » tf©bei dieses' ¥©rf®!ir@n	5^HT)S!lsiw5? η Tl iflrS 5^ϊKHi (ΓϊιΓ%1&ΤΉ*
.beschriebenen ¥erf ahr@n der SSgrühwassorz	ufuhF UhBT Sprftia-
leitungen angewendet werden kann ~ tilrä	/Πΐ ^J ¹St ^^^r-f^Tl^^iSi J5Ü f3 (S* f
auch von oben auf die Stammbesehiokuag	uad dureh Öffnungen
20 oder Düsen, die in den Rammplatt©n auge	braeht sind, in die
Holzstammtaschen gerichtet«. Dieses ¥	srfabr@n der Sprüh-
wasserzufuhr trägt aktiv dazu bei„ di© 3	Eohlräi»© -zwischen
den untersten, der Mahlsteinoberflieh©	BM näehst©n gelegenen
Stämme zu füllen und damit d©n gewüasoh	t©a hohen und ein-
25 heitlichen Feuchtigkeitsgehalt in der M	ahlzon© aufrechtzu-
erhalten«
Der Fluß des Sprühwassers wird zweckmäß	ig s© geregelt, daß
das-in die Mahlzone eingeführte Wassers	olumen zwischen 50
30 und 600 l/min pr© t einea pro std her'gestollten Halbstoffes
variiert. Somit kann die pro t Halbstof
Gesamtmenge an Sprühwasser zwischen 100
ieren, da die zu den freien Mahlstoinob
Sprühwassermenge normalerweise zwischen
35 variiert»

Ο 7 1

Z / I

Ea hat sich als besonders zweckmäßig eriweaen, ein hochgradig reines Sprühwasser zu verwenden, das durch Filtrieren des Sprühwassers in einer dazu geeigneten Vorrichtung, z.B. einem gekrümmten Sieb, einem Trommelfilter, einer Zen trifuge oder einem Spezialfilter, erhalten werden kann. So kann mit besonderem Vorteil ein ultrafiltriertes Sprühwasser verwendet werden.

Die Temperatur des in die Mahlzone eingeführten Sprühwassers sollte zwfchen 65 und 120⁰C, vorzugsweise zwischen 80 bis 105⁰C, liegen, wobei der letztgenannte Bereich sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einführung von Sprühwasser in die Mahlzone wurde überraschenderweise gefunden, daß es möglich ist, einen stärkeren und helleren Halbstoff aus gemahlenem Holz von einheitlicherer Qualität herzustellen, als der nach bekannten Verfahren hergestellte Halbstoff aus gemahlenem Holz. Ein weiterer und wichtiger Vorteil besteht darin, daß es sich als möglich erwiesen hat, einen hochwertigen Halbstoff aus gemahlenem Holz herzustellen, das gelagert war und daher einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt hat. Ein weiterer wichtiger Vorteil fes erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß ein weiteres Trocknen des Holzes während des Mahlvorganges offenbar vollständig vermieden wird, wodurch die Gefahr einer schädlichen überhitzung praktisch vollständig eliminiert wird. Dies verhindert auch, daß der Mahlstein durch Hitze beschädigt wird, wodurch die Lebensdauer des Steines erheblich verlängert wird. Die Tatsache, daß die vorliegende Erfindung die Aufrechterhaltung einer einheitlichen Temperatur und eines einheitlichen Feuchtigkeitsgehaltes innerhalb der gesamten Mahlzone erlaubt, ist ein klarer Vorteil und beeinflußt die Eigenschaften des Halbstoffes sowie die Lebensdauer des Mahlsteines in positiver Veise. Da Produktionsunterbrechungen zu deutlichen wirtschaftlichen Verlusten führen, ist es besonders wichtig und vorteilhaft,

♦Λ »44«

wenn Produktionsverluste aufgrund von Mahlsteinschfiden durch Überhitzung praktisch völlig eliminiert werden.

Ein weiterer wichtiger Vorteilt liegt in der Tatsache, daß die Helligkeit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbstoffes aus gemahlenem Holz so hoch ist, daß es normalerweise unnötig ist, den Halbstoff einer anschließenden Bleichstufe zu unterwerfen.

Die vorliegende Erfindung bietet auch den Vorteil, durch welchen es aufgrund der optimalen Verteilung des Sprühwasserflusses innerhalb der Mahlvorrichtung möglich wird, die benötigte Sprühwassergesamtmenge zu verringern. Dieser verminderte Sprühwasserfluß führt zu einer höheren Halbstoffkonsistenz in der erhaltenen Halbstoffsuspension. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Halbstoff nach dem Verlassen der Mahlvorrichtung in einem Turm gelagert werden soll, da der Turm dann relativ kleiner gestaltet werden kann und gleichzeitig als Puffertank dienen kann. Der Turm kann auch für ein anschließendes Bleichen der Halbstoffsuspension aus der Mahlvorrichtung verwendet werden. Ein weiterer Vorteil einer höheren Halbstoffkonsistenz liegt darin, daß es billiger ist, die Halbstoffsuspension vor deren Trocknen zu entwässern.

Es wurde gefunden, daß der erfindungsgemäß hergestellte Halbstoff eine hohe Helligkeit und einen hohen Gehalt an langen und biegsamen Fasern hat, was die Herstellung eines stärkeren Papieres von heller Farbe aus dem Halbstoff ermöglicht. Die oben genannten Halbstoffeigenschaften können auch zur Herstellung eines Papieres mit guten optischen und mechanischen Eigenschaften, jedoch mit geringerem Gewicht als normal, ausgenutzt werden. Beim Mischen mit chemischem Halbstoff, z.B. Sulfat- oder Sulfithalbstoff, kann der erfindungsgemäß hergestellte Halbstoff weiterhin in größeren Mengen als üblich verwendet werden, wodurch die

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Herstellungkosten von holzhaltigem Papier verringert werden können. Der Halbstoff eignet sich auch als Ausgangsmaterial bei der Papierherstellung in breiterem und unterschiedlicherem Qualitätsbereich, als er,für Halbstoffe innerhalb des Ausbeutebereiches von 92 bis 98 % üblich ist. Dies beruht auf dem hohen Helligkeitsgrad des erhaltenen Halbstoffes, dessen hohem Prozentsatz an langen Fasern und dessen großer Festigkeit.

Fig. 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen in schematischer Weise das übliche Verfahren und das erfindungsgemäße Verfahren, wobei Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Mahlsteines ist, der in üblicher Weise mit Sprühwasser besprüht wird, d.h. wobei das Sprühwasser schräg aus vier Stellen auf die freien, in der Zeichnung mit A und B bezeichneten Mahlsteinoberflächen gerichtet ist,

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Mahlsteines, zo bei der zusätzlich zur Sprühwasserzufuhr direkt auf den freien Mahlsteinoberflächen Sprühwasser auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt wird. Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Mahlvorrichtung, in welcher Sprühwasser gemäß der vorliegenden Erfindung zugeführt wird, obgleich bei dieser Darstellung die Sprühwasserzufuhr auf die freien Mahlsteinoberflächen weggelassen wurde, um das erfindungsgemäße Verfahren deutlicher zu erläutern.

Die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden am besten beschrieben, wenn man von dem in Fig. 1 dargestellten, bekannten Verfahren ausgeht, bei dem geschälte Stämme 1 mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 20 und 70 % mittels Rammen 2 kräftig gegen den Mahlstein gepreßt werden, wobei der Rammendruck zweckmäßig 4 bis kp/cm² beträgt. Innerhalb der geschlossenen (in der Fig. nicht dargestellten) Mahlvorrichtung wird normalerweise

atmosphärischer Druck oder ein überdruck bis zu 10 kp/cm² aufrechterhalten. Während des Mahlvorganges wird das Sprühwasser über Leitungen 4 bis 7 zugeführt und im schrägen Winkel zu den freien Oberflächen Ä, B des Mahlsteines, Jedoch im rechten Winkel zur Suspension und dem Antriebsschaft 8 des Steines abgegeben.

Nach den neuen Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls Sprühwasser, das frische Bleiohchemikalien enthält, zur Mahlzone zugefügt. Wie in Fig. 2 and 3 dargestellt, wird das Sprühwasser zweckmäßig aus Sprühköpfen 13,14, die mit Düsen versehen und auf Sprühl©itungen 11,12 montiert sind, auf beide Endseiten 9* 10 der Stämme abgegeben, wobei die Sprührichtung des Sprühwassere praktisch parallel zur Längsrichtung der Stamm© verläuft, sich Jedoch in bestimmten Fällen in einem Winkel bis zu 60° zur zylindrischen Oberfläche der Stamm® befinden kann.' Dieser Winkel sollte Jedoch vorzugsweise nicht ra@hr als 15° betragen.

Das direkt auf die freien Mahlsteinofeerfläeh© zugeführt© Sprühwasser hat normalerweise einen überdruck zwischen 0,5 bis 30 kp/cm , während das die frischen Bleichchemikalien enthaltende und zur Mahlzone eingeführte Sprühwasser einen Überdruck zwischen 0,5 und 40 kg/cm _g vorzugsweise zwischen 5 und 30 kp/cm haben soll.

Das erfindungsgemäß in die Mahlzone eingeführte Sprühwasser enthält vorzugsweise Bleichchemikalien, wie Wasserstoffperoxid, Wasserglas, Natriumhydroxid, Magnesiumsulfat und Chelatierungsmittel, wie Diäthylentriaminpentaessigsäure (DTPA). Weitere, zur Verwendung im Sprühv/asser geeignete Bleichchemikalien umfassen Natriumperoxid, Natriumdithionit oder Zinkdithionit, Hydroxylamin, Bisulfit, Borhydrid und Thioglykolsäure. Es können auch andere oxidierende oder reduzierende Bleiehchemikalien mit Vorteil im Sprühtmsser

Ir«.

- 12 · .

verwendet werden, dessen pH Wert zweckmäßig auf 3 bis 14, vorzugsweise 5 bis 12, geregelt wird.

Die mit dem Sprühwasser gemischte Menge an Bleichchemikalien kann nach Bedarf»variiert werden, d.h. der Chemikaliengehalt des Wassers wird durch die gewünschte Helligkeit des erhaltenen Halbstoffes bestimmt. Selbstverständlich ist die in g/l berechnete Chemikalienkonzentration in diesem Fall von der zur Mahlzone zugeführten Sprühwassermenge abhängig. Die Bleichchemikalienbeschickung, berechnet in Gew.-% de» vollständig trockenen Holzes, beträgt zweckmäßig 0,3 bis 5,0 %. Zweckmäßige Beschickungen zusätzlicher Chemikalien betragen in diesem Fall (bei Peroxidbleiche):

Wasserglas 0,5 bis 9 %

Natriumhydroxid 0,5 bis 3 %

Magnesiumsulfat 0,01 bis 0,5 %

Chelatierungsmittel 0,05 bis 0,5 %

Wie erwähnt, kann das gesamte zugeführfe Sprühwasser volumen zwischen 100 und 2000 l/min pro t eines pro std hergestellten Hablstoffes variieren. Der die Bleichchemikalien enthaltende Anteil des Sprühwassergesamtvolumens kann dabei zwischen 50 und 600 l/min variieren.

Der gemäß dem bekannten Verfahren an die freien Mahlsteinoberflächen abgegebene Sprühwasseranteil kann ebenfalls mit Vorteil Chemikalien enthalten, die hauptsächlich Restchemikalien umfassen, die aus Bleichabwassern aus einer getrennten Bleichstufe erhalten werden. Mit Vorteil können auch zusätzliche Chemikalien, wie die Chelatierungsmittel Bisulfit und Alkali, verwendet werden. Dieses Sprühwasser sollte

haben.

sollte zweckmäßig eine Temperatur zwischen 30 und 120⁰C

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben, die zur besseren Veranschaulichung der vor-

liegenden Erfindung mit nach dem bekannten Verfahren durchgeführten Vergleichsversuchen verglichen wurden.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines gebleichten .

ow Γ"spruce") Halbstoffes aus gemahlenem Holz von geschälten Rottannen / nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem ein frische Bleichchemikalien enthaltendes Sprühwasser zu den Endseiten , der Stämme zugeführt wird. Vergleichsweise wurde gemahlenes Holz auch nach einem bekannten Verfahren hergestellt (Vergleichstest 1), bei welchem das Sprühwasser nur direkt zu den freien Mahlsteinoberflächen zugeführt wurde.

Eine von neun Mahlvorrichtungen in einer Anlage zum Mahlen von Holz wurde durch Sprühleitungen ergänzt, damit Sprühwasser gemäß dem in Fig. 2 and 3 dargestellten Verfahren zu den Endseiten der Stämme zugeführt werden konnte. Geschälte Rottannenstämme mit einem durchschnittlichen Feuchtlgkeitsgehalt von 53 % wurden in die Mahlvorrichtung eingeführt. Die Stämme wurden mit einem Druck von 9 kp/cm gegen die Mahlsteinoberfläche gepreßt. Bei diesem Rammendruck lag, wie festgestellt wurde, die durchschnittliche Kraft des den Mahlstein antreibenden Motors bei 1950 kW.

Die Stämme wurden bei atmosphärischem Druck in der gut verschlossenen Mahlvorrichtung vermählen, um den Verlust des durch Reibung des Holzes gegen den Mahlstein gebildeten Dampfes zu verhindern. Die erhaltene Halbstoffsuspension wurde aus der Mahlvorrichtung durch einen geschlossenen Kanal abgeführt. Zur Rückgewinnung des Dampfes wurde ein Saugventilator an den Kanal angeschlossen. Der Ventilator führte den heißen Dampf zu einem Wärmeaustauscher, in welchem Luft von einer Temperatur von etwa +5⁰C auf etwa 40 C erhitzt wurde. Diese vorerhitzte Luft wurde zur Blitztrocknung des Halbstoffes verwendet.

Proben der Haibatoffsuspension wurde aus dem geschlossenen Kanal entnommen, um den Halbstoff und die Eigenschaften des daraus hergestellten Papieres zu testens, und ein Teil der Proben wurde zum anschließenden Bleichen in Behälter gegeben. Die Behälter wurden in ein Wasserbad einer konstan· ten Temperatur von 8O⁰C gegeben.

Bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Test betrug die Temperatur des zu den freien Mahlsteinoberflächen geführten Sprühwassers 78⁰C. Dieses Sprühwasser enthielt auch Bleichabwasser aus einer Peroxidbleichstufe, wobei deren Gehalt an Restchemikalien, die aus dem Bleichabwasser stammen, wie folgt war:

g/l

Wasserstoffperoxid (100 %) 0,62

Na₂SiO, (Wasserglas) 1,95

Diäthylentriaminpentaessigsäure (DTPA) 0,05

Essigsäure 0,80

Harz und Fettsäuren 0,14

gemessener pH Wert 8,1

Das direkt auf die freien Abschnitte des Mahlsteines zugeführte Sprühwasservolumen betrug laut Messung 700 l/min und wurde bei einem Überdruck von 9 kp/cm abgegeben.

Weiterhin wurde ein ähnliches Sprühwasser wie oben beschrieben zu den Endseiten der Stämme zugeführt, wobei dieses Wasser jedoch noch frische Bleichchemikalien der folgende*Zusammensetzung enthielt:

g/l

Wasserstoffperoxid 3,50

Na₂SiO, (Wasserglas) 6,00

DTPA 0,60

Harz und Fettsäuren 0,12

gemessener pH Wert 10,9

Das zu den Endseiten der Stämme zugeführte Sprühwasser hatte eine Temperatur von 90⁰C, und di© abgegebene Wassermenge betrug 100 l/min_o Das Wasser wurde bei einem überdruck von 10 kp/cm abgegeben. Somit betrug das in diesem Test zugeführte Sprühxfassergesamtvolumen 800 l/min. Die Produktion an vollständig trockenem Halbst@ff konnte als kg/min berechnet werden. Damit uafaSta die Gesamtbeschickung der mit dem Sprühwasser zu den Endseiten dar Stämme zugeführten Bleichchemikalien die folgenden Prozentsätze, berechnet auf vollständig trockenem Holzi Wasserstoffperoxid 1,25 %

Na₂SlO₃ 2,15 %

DTPA (100 90 °*²² #

Da das zur freien Mahlsteinoberfllcla© ^geführte Sprüh= wasser ebenfalls Bleichabwasser enthielt, ©rhialt man in diesem Fall ein© erhebliche zusätzliche Mang© aa Bleichchemikalien, wie die folgenden Daten zeigaas Wasserstoffperoxid 1,55 %

Na₂SiO₃ 4,85-9*

DTPA ' 0,30 %

Somit wurden in diesem Test insgesamt di® folgenden Mengen an Bleichchemikalien über das gesamt© verwendet© Sprühwassei zugeführt:

Wasserstoffperoxid 2,80 %

Na₂SiO₃ 7,00 %

DTPA O₉52 %

Der oben angegebene Prozentsatz an DTPA ist scheinbar hoch aufgrund der Tatsache, daß ein wesentlicher Teil des aus dem Bleichabwasser stammenden Chelatierungsmittels bereits in Komplexform gebunden, d.h. bereits verbraucht, ist«,

Wie erwähnt, wurden in diesem Test Halbstoffproben aus dem geschlossenen Kanal entnommen, di© Proben wurden vor dem Verformen zu Folien in einem Laboratoriumssieb gesiebt und

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dann auf Papiereigenschaften getestet. Parallel zu den oben genannten Proben wurden weitere Proben entnommen und i: Behälter gegeben, die in ein Wasserbad mit einer konstanten Temperatur von 8O⁰C gestellt wurden. Die Behälter wurden 20 Minuten im Wasserbad belassen, dann wurden die Proben gewaschen und zu Bögen geformt, um deren Helligkeit zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 angegeben, wobei letztere die Proben nach ihrem zusätzlichen Bleichen

io im Wasserbad zeigt. Vergleichstest 1

Hier wurde die in Beispiel 1 verwendete Mahlvorrichtung eingesetzt. Vor Durchführung des Vergleichstests wurde die Sprühwasserzufuhr durch Leitung 11 und 12 unterbrochen. So wurde in diesem Fall das Sprühwasser nur auf die freien Mahlsteinoberflächen abgegeben, wobei das Sprühwasser Jedoch Bleichabwasser enthielt. Das Sprühwasservolumen betrug laut Messung 1600 l/min und der Abgabedruck 9 kp/cm . Die Temperatur des Sprühwassers lag bei 70⁰C.

Die Bleichchemikalienbeschickung, berechnet auf vollständig trockenes Holz, war wie folgt:

Wasserstoffperoxid 3,5%

Na₂SiO₃. 11,1 %

DTPA 0,28 %

Der Halbstoff wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Canadian Standard Freeness, ml

Gehalt an langen Fasern gemäß Bauer McNett (+30 mesh); % Zugindex;Nm/g

³⁵ Reißindex; - nNm /g
Dichte; kg/nr
Helligkeit gemäß SCAN; %

Vergl.	Beispie
test 1
120	110
13	26
36	44
3,5	5,5
391	378
69	76

312 716

Wie aus der Tabelle ersichtlich, hat der erfindungsgemäß hergestellte (Beispiel 1) Halbstoff einen überraschend hohen Gehalt an langen Fasern. So ist der Gehalt an langen Fasern des erfindungsgemäß hergestellten Halbstoffes insgesamt 100 % größer als bei einem nach üblichen Verfahren hergestellten Halbstoff aus gemahlenem Holz (Vergleichstest 1). Es ist besonders überraschend, daß der erfindungsgemäß hergestellte Halbstoff einen wesentlich höheren Reißindex hat.

Diese Erhöhung des Reißindex beruht vermutlich auf dem hohen Prozentsatz an langen Fasern. Auch die unmittelbar nach der Mahlvorrichtung erhaltene große Helligkeit ist überraschend, und zwar insbesondere aufgrund der Tatsache, daß im erfindungsgemäßen Verfahren die gesamte Peroxidbeschickung nur 2,8 % gegenüber 3»55 % nach bekannten Verfahren betrug. Offenbar erzielt man eine wirksamere Bleiche, wenn die Bleichchemikalien in erfindungsgemäßer Weise zugegeben werden. Das Ergebnis zeigt auch, daß nur ein geringer Anteil des zur freien Mahlsteinoberfläche zugeführten Sprühwassers in die Mahlzone, d.h. zwischen Holz und Mahlstein, eindringt Dies kann wiederum zum Auftreten von örtlichen hohen Temperaturen in der Mahlzone führen, wenn in bekannter Weise vermählen wird. Dieser Nachteil wird besonders deutlich am Ende der Mahlzone in Rotationsrichtung des Mahlsteines.

Die Gefahr einer lokalen Überhitzung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eliminiert durch kontinuierliche Zufuhr des temperatursenkenden Sprühwassers in den Bereich, wo die Stämme mit dem Mahlstein in Berührung stehen. Die Proben, die anschließend in Behältern bei 80⁰C 20 Minuten gebleicht wurden, wurden mit den in der folgenden Tabelle gezeigten Ergebnissen auf Helligkeit analysiert!

Tabelle 2

Vergl.- Beispiel 1 test 1

Helligkeit gemäß SCAN; % 69 77

Wie aus der Tabelle ersichtlich, wird die Helligkeitsdifferenz nach 20 Minuten langem Bleichen um eine Einheit

3 ί 2 / 1 6 J

- yr -

erhöht. Dieses Ergebnis ist per se überraschend, weil der Gehalt an restlichem Peroxid, berechnet als Prozentsatz, bezogen auf den Halbstoff, naoh Hablstoffherstellung gemäß dem bekannten Verfahren etwas höher war. Der Grund für das höhere Maß an Helligkeit durch Nachbleichen im erfindungsgemäßen Test beruht vermutlich auf der hier vorliegenden höheren Halbstoffkonsistenz„ In Beispiel 1 betrug die HaIbstoffkonsistenz 3,50 % gegenüber nur 1,75 % im Vergleichstest 1. Ein anderer Grund kann im höheren, in der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbstoffsuspension erzielten pH Wert liegen. In Beispiel 1 wurde ein pH Wert von 8.5 gegenüber nur 7,2 im Vergleichstest 1 gemessen.

Beispiel 2

Dieses Beispiel bezieht sich auf die Herstellung eines ge-

Γ spruce ) bleichten Halbstoffs aus gemahlenem Rottannenholz/nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei man chemikalienfreies Sprühwasser auf die freien Mahlsteinoberflächen und Sprühwasser, das frische Bleichchemikalien enthält, auf die Endseiten der Stämme zuführte. Vergleichsweise wurde ein Halbstoff aus gemahlenem Holz auch nach dem bekannten Verfahren unter Zufuhr von chemikalienfreiem Sprühwasser hergestellt (Vergleichstest 2). Dieser Test wurde durch eine anschlie-Sende, getrennte Wasserstoffperoxidbleichstufe ergänzt.

In Beispiel Und Vergleiöhstest würde dieselbe Mahlvorrichtung unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen, Jedoch mit den folgenden Unterschieden, verwendet.

Im erfindungsgemäßen Beispiel betrug die Temperatur des Sprühwassers 85⁰C. Das zu den Endstückes der Stämme zugeführte Sprühwasser enthielt frische Bleichchemikalien der j folgenden Zusammensetzung und Konzentration: J₃₅ Wasserstoffperoxid 5,0 g/l

Na₂SiO, (Wasserglas) 8,0 g/l

DTPA 0,5 g/l

gemessener pH Wert 11,1

Die mit einem Überdruck von 10 kp/em zu den freien Mahl.« Steinoberflächen zugeführte Menge an ehemlkalienfreiem Sprühwasser betrug laut Messung 900 l/min. Die bei einem überdruck von 12 kp/cm zu den Endseiten . der Stämme zugeführte, frische Bleichchemikalien enthaltende Sprühwassermenge betrug laut Messung 200 l/min. Somit lag das in diesem Beispiel zugeführte Sprühwassergesaatirolumen bei 1100 l/min.

Die Herstellung von vollständig trockenem Halbstoff wurde auf 35 kg/min berechnet. Die durch das Sprühwasser zugeführte Beschickung an Bleiehehemikalien wurde in %, bezogen auf das Gewicht des trockenen Halbstoffs<» wi@ folgt berechnet:

Wasserstoffperoxid 2,85 %

Na₂SiO₃ 4,55 %

DTPA 0,29 %

Die aus dem geschlossenen Kanal entnommenen Proben hatten eine Halbstoffkonsistenz von 3,18 %_t was den durchschnittlichen Wert von 5 Proben widergibt. Die entfernten Halbstoffproben wurden in einem Laboratoriumsi&b mit einer Schlitzgröße von 0,15 mm, worauf gum Testen der Papiereigenschaften Bögen von Hand hergestellt wurden« Die Analyse ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt, Vergleichstest 2

Wie oben wurde die in Beispiel 1 und 2 verwendete Mahlvorrichtung eingesetzt. Vor Durchführung d@s Tests wurde die Sprühwasserzufuhr zu Leitung 11 und 12 unterbrochen,, So wurde in diesem Fall normales, ehemikalienfraios Sprühwasser nur auf die freien Mahlsteinoberflachen eingeführt. Die zugeführte Sprühwassermenge betrug laut Messung 1700 l/min, der Abgabedruck laug bei 10 kp/cm . Das Sprühwasser hatte eine Temperatur von 70⁰C. Die aus dem geschlossenen Kanal entnommenen Proben hatten eine Halbstoffkoasistenz von 2,05 %. Der Halbstoff wurde wi© in Beispiel 2 behandelt, die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

- yf -Zo

Tabelle 3

Vergl.- Beispiel 2 test 2

Canadian Standard Freeness, ml Gehalt an langen Fasern gemäß Bauer McNett (+30 mesh); % Zugindexj Nm/g
Reißindex; mNm /g
Dichte; kg/m*
io Helligkeit gemäß SCAN; %

195
11

32

3,4
360
60

175 25

43

5,4 350 76

Proben des nach dem Vergleichstest hergestellten Halbstoffs wurden bei einer Halbstoffkonsistenz von 15 % mit 3,0 % Wasserstoffperoxid, 5 % Wasserglas und Alkali (1,7 % NaOH) behandelt, bis in der Bleichlösung ein pH Wert von 11,1 erhalten war. Die Helligkeit des gebleichten Habistoffs betrug laut Messung 76 %, d.h. es zeigte sich dieselbe Helligkeit wie in Beispiel 2. Obwohl in Beispiel 2 etwas weniger Wasserstoffperoxid eingeführt wurde, erzielte man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die gleiche hohe Helligkeit wie beim Bleichen eines in üblicher Weise hergestellten Halb- Stoffs in einer getrennten Bleichstufe.

So ist es ein entscheidender Vorteil der.vorliegenden Erfindung, daß ihre Anwendung es ermöglicht, bereits während der tatsächlichen Mahlstufe einen so hellen Halbstoff herzustellen, daß ein zusätzliches Bleichen in einem getrennten Turm unnötig wird. Dies ist bei Anwendung üblicher Verfahren nicht möglich.

30 Beispiel 3_

Dieses Beispiel bezieht sich auf die Herstellung eines hellen Halbstoffes aus gemahlenem Rottannenholz mit geringem Feuchtigkeitsgehalt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das zu den freien Mahlsteinoberflächen zugeführte Sprühwasser umfaßte nur Wasser ohne Zugabe von Bleichabwasser, während das zu den Endstücken der Stämme zugeführte Sprühwasser frische Bleichchemikalien enthielt. Die während des Mahlvorganges notwendige Energiezufuhr betrug 2000 kW. Ver-

gleichsweise wurde in derselben Mahlvorrichtung und aus demselben Rottannenschlag nach bekannten Verfahren ein Halbstoff aus gemahlenem Holz hergestellt (Vergleichstest 3), wobei dieselbe Zufuhr an elektrischer Energie notwendig war«

Beim erfindungsgemäßen Beispiel wurden geschälte Rottannenstämme mit einem durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt von 35 % unter Zufuhr von 100 l/min Sprtihwasser zu den Endseiten der Stämme gemahlen. Dieses Sprühwasser hatte einen D Druck von 10 kp/cm und enthielt die folgenden Mengen anfrischen Bleichchemikalien:

Wasserstoffperoxid 1,30 g/l

6,00 g/l 0,10 g/l

Na₂SiO₃

15 DTPA

Das gleichzeitig zu den freien Mahlsteinoberflächen mit einem Druck von 8 kp/cm zugeführte Sprühwasser enthielt keine Chemikalien und wurde in einer Menge entsprechend 950 l/min zugeführt. Die Temperatur dieses Sprühwassers betrug 90⁰C.

Die pro Minute hergestellte Halbstoffmenge wurde auf 33 kg vollständig trockenem Halbstoff berechnet. Die Chemikalienbeschickung in Gew.-%, bezogen auf den vollständig trockenen Halbstoff, betrug laut Berechnung:
Wasserstoffperoxid

Na₂SiO₃ DTPA

0,39 % 1,82 % 0,30 %

30

Aus dem geschlossenen Kanal unterhalb der Mahlvorrichtung wurden Halbstoffproben entnommen und in einem Laboratoriumssieb mit einer Schlitzgröße von 0,15 mm vor der Verformung zu Bögen und Durchführung von Papiertests gesiebt. Die Ergebnisse des Papiertests sind in Tabelle 4 angegeben.

Vergleichstest 3
Bei diesem Test wurde dieselbe Mahlvorrichtung wie in Beispiel 3 mit demselben Bedarf an elektrischer Energie verwendet. RottannenstHmme mit demselben niedrigen Feuchtigkeitsgehalt wie in Beispiel 3 wurden in diesem Test verwendet. Vor Durchführung des Tests wurde die Sprühwasserzufuhr zu Leitung 11 und 12 unterbrochen. So wurde chemikalienfreies Wasser nur auf die freien Mahlsteinoberflächen, d.h. nach bekannten Verfahren, zugeführt. Die zugeführte Sprühwassermenge betrug laut Messung 1800 l/min. Der Abgabedruck des Vassers lag bei 8 kp/cm und dessen Temperatur bei 70⁰C.

Aus dem geschlossenen Kanal wurden Halbstoffproben entnommer und wie die Proben von Beispiel 3 behandelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

Vergl.- Beispiel 3 test 3

Canadian Standard Freeness, ml 140 160

Gehalt an langen Fasern gemäß Bauer

McNett (+30 mesh); % 9 23

'Zugindexj Nm/g 29 40

Reißindex; mNm²/g 3,3 .4,9

Helligkeit gemäß SCAN? % 59 71

Wie aus der Tabelle ersichtlich, sind die Werte von Festigkeit und Helligkeit des erfindungsgemäß hergestellten Halbstoffes überraschend hoch. Dies erstaunt umso mehr im Hinblick auf den niedrigen Feuchtigkeitsgehalt des Holzes und die relativ geringe zugeführte Peroxidmenge. Aus der Tabelle ist weiterhin ersichtlich, ist der aus gemahlenem Holz mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt hergestellte Halbstoff wesentlich schwacher, wenn das Mahlen nach bekannten Verfahren erfolgte.

Daher ist es ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß man einen Halbstoff aus gemahlenem Holz von hoher und einheitlicher Qualität herstellen kann, selbst wenn die im Holz enthaltene Feuchtigkeitsmenge erheblich variiert.

Claims

Patentansprüche

1.- Verfahren zur Herstellung eines gebleichten Halbstoffes aus gemahlenem, lignocellulosischem Material, bei welchem in üblicher Weise geschälte Holzstämme (1) oder Späne in einer geschlossenen Mahlvorrichtung bei atmosphärischem oder überatmosphärischem Druck unter Zuführung von Sprühwasser (4-7) in einem schrägen Winkel auf die freien Oberflächen (A, B) des Mahlsteines (3) gemahlen werden, dadurch gekennzeichnet, daß noch Sprühwasser (11-14), das frische Bleichchemikalien enthält, zur Mahlzone und zu den Bereichen der Stammzuführung, die unmittelbar oberhalb der Mahlsteinoberfläche liegen, zugeführt wird.

2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das frische Bleichchemikalien enthaltende Sprühwasser (11-14) zu einer der Endseiten (9 oder 10) der Holzstämme zugeführt wird, so daß die Hohlräume zwischen den dem Mahlstein (3) a» nächsten gelegenen Holzstämmen ebenfalls ait Sprühwasser gefüllt werden.

3,- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das frische Bleichchemikalien enthaltende Sprühwasser (11-14) zu beiden Endseiten (9, 10) der Stämme zugefügt wird, so daß die Hohlräume zwischen den dem Mahlstein (3) am nächsten gelegenen Stämmen ebenfalls mit Sprühwasser gefüllt werden.

4.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das frische Bleichchemikalien enthaltende Sprühwasser (11-1A) praktisch parallel zur Längsrichtung der Stämme gerichtet wird.

5.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine den unteren Teil Jeder Holzstammtasche umgebende Wasserfalle vorgesehen ist, die die Form von Platten oder ähnlichen Elementen hat, die miteinander an den Giebelseiten des Mahlsteines (3) verbunden und- so montiert sind, daß

das zur Mahlzone geführte Sprühwasser weitestgehend zurückgehalten wird und die Hohlräume zwischen den Stämmen, die der Oberfläche des Mahlsteines (3) am nächsten liegen, vollständiger füllen kann.

6.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das frische Bleichchemikalien enthaltende Sprühwasser auch über öffnungen oder Düsen, die in den Ramm- oder Druckplatten (2) angeordnet sind, augeführt wird, um der Stammbeschickung von oben eine ergänzende Sprühwasserzufuhr zu liefern, die dazu beiträgt, einen hohen und gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt in der Mahlzone aufrechtzuerhalten und

zwischen
die Hohlräume/den Stanmen, die der Oberfläche des Mahlsteines

(3) am nächsten liegen, zu füllen.

7.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen an Sprühwaseer,. dae..friache Bleickeheaikalie: ι enthält, zwischen 50 und 600 l/min pro t Halbstoff aus gemahlenem Holz liegt, der pro std hergestellt wird.

8.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühwasser in einer geeigneten Vorrichtung, z.B. einem gekrümmten Sieb, einem Trommelfilter, einer Zentrifuge, einem Ultrafilter usw., filtriert wird, bevor es als Sprühwasser zur Mahlvorrichtung zugeführt wird.

9.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, daß das frische Bleichchemikalien enthaltende Sprühwasser eine Temperatur zwischen 65 und 120⁰C, vorzugsweise zwischen 80 und 105⁰C,sowie einen überdruck zwischen 0,5 und 40 kp/cm , vorzugsweise zwischen 5 und 30 kp/cm hat.

Der Patentanwalt: