DE3990074C2 - Verfahren zur Vorbehandlung von Zelluloserohmaterial - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von zelluloseartigem bzw. Zellstoffrohmaterial in Schnitzelform durch Imprägnierung. Bei diesem Verfahren wird eine erste Vakuumbehandlung ohne eine vorherige Befeuchtungsbehandlung vorgenommen und sobald wie möglich hernach wird die Vakuumbehandlungspenetration mit einer Lösung von Chemikalien oder mit Wasser bei atmosphärischem oder einem höheren Lösungsdruck vorgenommen. Auf diese Weise können die Faserhohlräume optimal gefüllt werden, was eine gleichförmige und adäquate Diffusion der Lösung in die Faserwandungen beachtlich begünstigt. Das Verfahren kann beispielsweise in einer Vorrichtung durchgeführt werden, die einen Tank (11) für die Behandlung des Rohmaterials und hierin eine Speiseöffnung (18) für die Lösung sowie eine Öffnung (14) für die Entfernung des Rohmaterials aufweist, wobei diese Öffnung (14) vorteilhaft mit dem Aufnahmetank in Verbindung steht, worin der atmosphärische oder ein höherer Druck vorherrscht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von schnitzelförmigem Zellulosematerial in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe durch eine Vakuumbehandlung Luft aus dem Rohmateri­ al entfernt wird und in der zweiten Stufe das Rohmaterial in Kontakt mit einer Penetrationsflüssigkeit gebracht wird, wobei diese Flüssigkeit aus einer Lösung von Chemikalien oder aus Wasser besteht und die Temperatur dieser Lösung geringer als der Siedepunkt der Lösung beim verwendeten Vakuum gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumbehandlung ohne eine vor­ herige wesentliche Befeuchtung des Rohmaterials durchgeführt wird und in der zweiten Stufe die Penetrationsflüssigkeit und das Rohmaterial innerhalb von etwa 5 min, insbesondere 1 min und am zweckmäßigsten innerhalb von 0,5 min nach der Vakuumbehand­ lung atmosphärischem oder höherem Druck ausgesetzt wird.

Bei der Technik der Papierfaserherstellung geht es beim Imprä­ gnieren der Holzschnitzel darum, eine gewünschte Menge an Flüs­ sigkeit so gleichförmig wie möglich in den Faserwandungen der Schnitzel oder Späne zu verteilen, um das Lösen der Fasern zu begünstigen. Die die Imprägnierung begünstigenden Faktoren sind nicht definiert und sind schwierig zu regeln, was zu einer Über­ dosierung hinsichtlich Zeit und Chemikalien führen kann.

Bei einer bekannten Vorrichtung (US-A 3,446,701) wird im Förder­ rohr Luft aus den Holzschnitzeln entfernt. Anschließend kommen die Holzschnitzel in der Aufschlämmkammer für eine unbestimmte Zeit in Kontakt mit einer sauren Flüssigkeit, wobei der Druck in Aufschlämmkammer und Förderrohr derselbe ist. Erst wenn die Holzschnitzel durch das Ventil die Aufschlämmkammer verlassen haben, gelangen sie unter höheren Druck. Feuchtigkeitsgehalts­ angaben der Schnitzel finden sich nicht.

Weiterhin bekannt (US-A 3,215,587) ist ein Verfahren, bei dem vorgetrocknete Holzschnitzel in einen Vakuumtank gefüllt und darin unter Kochlauge gesetzt werden. Der Druck im Tank ist sehr gering, maximal 0,35 bar. Von einer besonderen Druckführung über den Verfahrensverlauf ist nicht die Rede.

Schließlich bekannt ist noch (US-A 3,347,741) nach Vakuumbehand­ lung in einer Leitung den Druck in der Leitung dem Druck im Digestor anzugleichen, indem Dampf vom oberen Ende des Digestors in die Leitung eingelassen wird. Eine für die Penetration erfor­ derliche Druckdifferenz ist später nicht mehr vorhanden.

Größe und Verlauf der Penetration haben einen ganz wesentlichen Einfluß auf Beginn und Fortschritt der Diffusion in die Faser­ wandung.

Im übrigen wurde die Anwendung eines Vakuums, um Luft zu entfer­ nen bereits beschrieben in den finnischen Patenten 11987 und 30091 sowie im schwedischen Patent 135529. Im Stand der Technik, wie er beispielsweise durch die finnische Patentschrift 30091 beschrieben wird, sind die Veränderungen in der Dichte des Holz­ materials in der Regel auf den Bereich von ±5 bis 10% begrenzt.

Bei den bekannten angewendeten Verfahren findet die Imprägnie­ rung fast ausschließlich vermittels Diffusion statt. Eine Anwen­ dung der Penetration ist nicht möglich, sie wird höchstens par­ tiell oder gelegentlich benützt.

Im Verfahren gemäß der Erfindung soll nun eine Vorbehandlung in zwei Stufen durchgeführt werden.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß ein Verfahren zur Vorbehandlung von schnitzelförmigem Zelluloserohmaterial in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei in der ersten Stufe durch eine Vakuumbehandlung Luft aus dem Rohmaterial entfernt wird und in der zweiten Stufe das Rohmaterial in Kontakt mit einer Pene­ trationsflüssigkeit gebracht wird, wobei diese Flüssigkeit aus einer Lösung von Chemikalien oder aus Wasser besteht und die Temperatur dieser Lösung geringer als der Siedepunkt der Lösung beim verwendeten Vakuum gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumbehandlung ohne eine vorherige wesentliche Befeuchtung des Rohmaterials durchgeführt wird und in der zwei­ ten Stufe die Penetrationsflüssigkeit und das Rohmaterial in­ nerhalb von etwa 5 min, insbesondere 1 min und am zweckmäßigsten innerhalb von 0,5 min nach der Vakuumbehandlung atmosphärischem oder höherem Druck ausgesetzt wird.

Vorzugsweise kann allerdings die Zufuhr von Penetrationsflüssig­ keit zum Rohmaterial bereits beginnen, wenn das Vakuum noch wirksam ist, wobei bei Beendigung der Zufuhr der Flüssigkeit dieser ein Druckstoß erteilt wird.

Zweckmäßig liegt das verwendete Vakuum bei 0,1 bis 0,5 Bar, insbesondere bei 0,2 bis 0,4 bar; die Temperatur der Penetra­ tionsflüssigkeit bei 35 bis 85°C, vorteilhaft bei 45 bis 75°C.

Die Konzentration der Chemikalien in der Penetrationslösung wird vorzugsweise gemäß der Feuchtigkeit oder gemäß der Feuchtigkeit und der Dichte des Rohmaterials oder entsprechend der zu penetrierenden Menge an Lösung gesteuert.

Nach einer Ausführungsform wird die Penetrationslösung zwischen dem Rohmaterial im gleichen Gefäß durchpassiert, in dem die Vakuumbehandlung ausgeführt wurde, wonach das Rohmaterial in einem Aufnehmertank höheren Drucks überführt wird, wo die Penetration abgeschlossen wird.

Nach der Penetration ist es vorteilhaft, den Anteil des in die Lösung nicht abgesunkenen Rohmaterials vom Rest des Rohmaterials zu trennen.

Die Vorrichtung bzw. die Anlage nach der Erfindung ist versehen mit einem üblichen Gefäß zur Vakuumbehandlung und zur Penetration, oder gesonderte Gefäße sind hierfür vorgesehen.

Ein übliches Verarbeitungsgefäß kann beispielsweise ein Rotor sein, der in einem Gehäuse umläuft und an wenigstens einem Ende offen ist. Die notwendigen Verbindungsleitungen sind auf dem Umfang des Rotorgehäuses angeschlossen.

Werden gesonderte Gehäuse zur Vakuumbehandlung und zur Penetration verwendet, so ist es zwischen diesen möglich, eine Überführungsleitung zu verwenden, deren Ende eine barometrische Sperre zwischen den Gefäßen bildet. In diesem Fall ist die Überführungsleitung vorzugsweise durch eine perforierte Penetrationsleitung verlängert. Das abschließende Ende der Überführungsleitung ist zweckmäßig mit Vorrichtungen zur Entfernung von Verunreinigungen versehen. Andererseits ist es am abschließenden Ende der Perforationsleitung zweckmäßig möglich, eine Vorrichtung zur Entfernung nicht penetrierten Rohmaterials vorzusehen. Die Penetrationsflüssigkeit kann in die Überführungsleitung, insbesondere in ihr Anfangsende, eingespeist werden.

Das Rohmaterial kann auch in den Vakuumbehandlungstank durch eine Aufgabeüberführungsleitung gegeben werden, die durch den Penetrationstank verläuft, so daß das Anfangsende der Aufgabeüberführungsleitung eine barometrische Sperre zwischen dem Penetrationstank und dem Vakuumbehandlungstank bildet. In diesem Fall muß das Rohmaterial natürlich diese Sperre passieren, so daß es im wesentlichen nicht angefeuchtet wird.

Die Schnitzel werden gemäß der Erfindung praktisch ohne wesentliche Befeuchtung vorbehandelt. Die Wandungen der an den abgeschnittenen Enden der Chips abgeschnittenen Fasern, insbesondere die ihrer Teile, die Hemizellulose enthalten, absorbieren Wasser sehr schnell und, sind sie angeschwollen, so verengen oder schließen sich die offenen Zellhohlräume. Aus diesem Grund sollten in Verbindung mit der Penetration vakuumbehandelte Chips vorzugsweise auch so schnell wie möglich mit einer Lösung umgeben werden. Wenn die Chips jedoch in Kontakt mit dem Wasser vor der Vorbehandlung gemäß der Erfindung enden, so sollte diese Kontaktzeit abhängig von den Umständen maximal etwa 1 Minute, vorzugsweise jedoch maximal etwa 20 bis 30 oder 5 bis 15 Sekunden betragen.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird die beste Penetration nicht mittels maximalen Vakuums erreicht, sondern durch Anwendung einer Temperatur der Penetrationsflüssigkeit, die abhängig von der Holzsorte 35 bis 85°C beträgt. Die Größe des Vakuumdrucks wird so bestimmt, daß die Verdampfung der Flüssigkeit noch vermieden wird. Das notwendige Vakuum läßt sich mittels normaler Anlagen erzeugen, wie sie in der Industrie verwendet werden .

Bei Weichholz beispielsweise beträgt das Vakuum vorzugsweise 0,2 bis 0,3 bar, die Temperatur der wäßrigen Lösung 55 bis 70°C.

Wenn der Wassergehalt der Schnitzel verändert wird, wird der Anteil der Lösung, der penetriert wird, in dem gleichen Anteil verändert, die Gesamtmenge an penetrierter Lösung und Wasser, die in den Chips enthalten ist, verbleiben jedoch auf dem gleichen Niveau, d. h. dieses Penetrationsverfahren ermöglicht eine gleiche Füllung des Zellsystems unabhängig vom Feuchtigkeitgehalt der Schnitzel. Größe und Gleichförmigkeit der Penetration sind im Verfahren gut reproduzierbar.

Variiert die Dichte des Holzes, so wird die veränderte Feststoffmenge in Form einer entsprechenden Veränderung in der Penetrationslösung gemessen.

Die Natur und der pH-Wert der Lösung aus Chemikalien haben keinen beachtlichen Einfluß auf die Penetration.

Die Konzentration der Lösung aus Chemikalien hat einen geringeren Effekt, was unter den betrachteten Bedingungen unbeachtlich ist.

Gewünschtenfalls sind auch hohe Konzentrationen von Chemikalien möglich, weil es möglich wird, Temperaturen zur Anwendung zu bringen, in denen die Löslichkeiten der Chemikalien gut sind.

Im Folgenden wird das Verfahren gemäß der Erfindung sowie die Vorrichtungen zu ihrer Durchführung genauer mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 den Einfluß der Behandlung mit einer Chemikalienlösung oder mit Wasser, die der Vakuumbehandlung vorhergeht auf die Schnitzelmenge, die in die Lösung absinken;

Fig. 2 die Abhängigkeit der Penetration von der Temperatur der Lösung oder dem Wasser;

Fig. 3 die Einflüsse von Feuchtigkeit und Dichte der Schnitzel auf die Menge an Lösung, die penetriert wird sowie auf das Penetrationsniveau;

Fig. 4 eine Vakuumpenetrationslösung gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Vakuumpenetrationslösung gemäß einer anderen vorzugsweisen Ausführungsform;

Fig. 6 eine Vakuumpenetrationslösung gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform und

die Fig. 7 und 8 Schritte, wie eine kontinuierliche Vakuumpenetrationsvorrichtung betätigt wird.

Bei den durchgeführten Versuchen wurden fabrikgefertigte Schnitzel oder Späne (Chips) verwendet.

Zur Bestimmung der Gleichförmigkeit der Penetration und des Niveaus der Penetration, wurde beobachtet, daß der Anteil der Chips, die in die Lösung oder das Wasser absinken, ein ausreichend genaues Verfahren war.

Fig. 1 illustriert den negativen Effekt einer Kochflüssigkeitsbehandlung, die der Vakuumbehandlung vorhergeht, auf die Penetrierbarkeit der Kochflüssigkeit. Die vertikale Achse gibt den Anteil der Schnitzel an, die in die Flüssigkeit absinken, und zwar als Prozentsatz der Gesamtmenge an zu behandelnden Schnitzeln, die horizontale Achse gibt die Dauer des Einflusses der Flüssigkeit in Minuten an. In dem Versuch wurden Nadelholz, insbesondere Kiefer- oder Fichtenholzschnitzel verwendet, deren Feuchtigkeitsgehalt 21% betrug. Die Temperatur der Behandlungslösung lag bei 65°C, die Konzentration bei 5%.

Die gestrichelte Linie 1 zeigt den Anteil der sinkenden Schnitzel während der Vakuumpenetration, wenn die Schnitzel mit NSSC-Lösung behandelt wurden. Die durchgezogene Linie 2 gibt den Anteil der absinkenden Chips an, wenn die Chips mit NaHSO₃ Lösung behandelt wurden. Man sieht, daß eine Behandlung mit NSSC-Lösung über 1 Minute bereits die Menge des absinkenden Anteils um 24% vermindert, eine Behandlung über 3 Minuten um 45%. Die entsprechenden Verminderungen im Falle einer Behandlung mit NaHSO₃ Lösung betrugen etwa 30% und etwa 70%. Im Versuch wurde ein Verfahren verwendet, bei dem die Penetration mit einer Kochflüssigkeit durchgeführt wurde, die dem atmosphärischen Druck ausgesetzt wurde und wobei das Füllen der Lösung in Gang gesetzt wurde, während der Vakuumdruck der vorherrschte, noch wirksam war.

Eine Erläuterung des Phänomens der Fig. 1 ist die, daß eine wässrige Lösung einen beachtlich raschen Effekt auf die Wandungen und Oberflächeneigenschaften von Kapillarzellhohlräumen hat, wodurch an den geschnittenen Flächen der Schnitzel die Zellsysteme und insbesondere die Kapillaren im Sommerholz sich relativ schnell zusammenziehen. Auf diese Weise wird der Anteil der Lösung, der penetriert wird, d. h. der Anteil der Schnitzel, die in die Lösung sinken, schnell vermindert, während die Einweichzeit zunimmt.

Fig. 2 zeigt den Einfluß der Temperatur der Lösung auf die Penetration bei unterschiedlichen Behandlungszeiten. Die linke vertikale Achse stellt die Menge an Schnitzeln dar, die in die Lösung absinken, als prozentualen Anteil der Gesamtmenge der behandelten Schnitzel; die horizontale Achse gibt die Temperatur der Lösung in °C und die rechte vertikale Achse die Dauer der Behandlung in Minuten an. Im Test hatte das Rohmaterial, das aus Nadelholzschnitzeln, insbesondere Kiefer- oder Fichtenschnitzeln, bestand, einen Feuchtigkeitsgehalt von 20%, die Schnitzel wurden mit einer 5%igen NaHSO₃ Lösung behandelt. Man sieht, daß dann, wenn die Temperatur der Lösung von 20°C auf 50°C steigt, der Anteil der Schnitzel, die in die Lösung absinken (Linie 3) auch beachtlich zunimmt. In ähnlicher Weise sieht man, daß ein weiteres Ansteigen der Temperatur keinen größeren Einfluß auf das Ergebnis hat. Gleichzeitig wurde mit der Erhöhung der Temperatur der Lösung die Behandlungszeit (gerade Linie 4) in den Versuchen verkürzt, obwohl der Anteil der absinkenden Schnitzel unverändert blieb und sich sogar etwas erhöhte. Es ergibt sich zweifelsfrei aus den Ergebnissen, daß die untere Grenze der wirtschaftlichen Arbeitstemperatur der Lösung etwas um 35 bis 40°C beträgt, während entsprechend den Versuchen es nicht so günstig ist, das Material auf sehr hohe Temperaturen zu erhöhen, weil die Penetration nicht wesentlich verbessert wird. Durch das Erwärmen ist es jedoch möglich, die Penetration entscheidend zu intensivieren.

Aus Fig. 3 ergibt sich, wie der Wassergehalt der Schnitzel den Anteil der Lösung, der penetriert wird, beeinflußt. Die horizontale Achse stellt den Wassergehalt der Schnitzel dar; die vertikale Achse stellt die Größe der penetrierten Lösung und die Menge an Schnitzel dar, die in die Lösung absinken, sämtlich als prozentualer Anteil des Trockenmaterials der Schnitzel. In der Reihe von Versuchen lag die Konzentration der Lösung der Chemikalien bei 5% und die Temperatur bei 65°C. Die Linien 1 und 3 illustrieren die Penetrationen von Nadelholzschnitzeln

• 1. mit Sulphatlösung,
• 2. mit NSSC Lösung und
• 3. mit NaHSO₃ Lösung;

Die strichpunktierte Linie 4 gibt Birkenschnitzel, die mit NSSC Lösung behandelt wurden, wieder. Aus den Linien 1 bis 3 ergibt sich, daß im wesentlichen voneinander sich unterscheidende Lösungen in etwa der gleichen Weise unabhängig von dem Feuchtigkeitsgehalt der Schnitzel penetriert werden.

Mit der gleichen Schnitzelsorte wird die Penetration einer Lösung von Chemikalien in fast linearer Weise durch die Menge an in den Schnitzeln enthaltenem Wasser bestimmt. Am besten zeigt dies eine Prüfung an verschiedenen Testpunkten der gemeinsamen Effekte der Veränderungen im als Feuchtigkeit in den Schnitzeln enthaltenen Wasser und in der Menge an Wasser, die in der Lösung enthalten ist, welche in die Schnitzel eindrang. Bei Nadelholzschnitzeln lag die gesamte Wassermenge innerhalb eines Bereiches von 164 bis 177% und bei Birkenschnitzeln innerhalb eines Bereichs von 143 bis 145% jeweils. Die Streuung gegenüber dem Mittelwert lag bei Nadelholzschnitzeln bei ±4%, bei Birkenschnitzeln bei ±1%.

Der Anteil der absinkenden Schnitzel, der mittels einer Verfolgung des Penetrationsniveaus bestimmt wurde, lag bei Fichtenschnitzeln bei 88 bis 89% und bei Birkenschnitzeln bei 100% unabhängig von der Feuchtigkeit der Schnitzel (Linien 5 und 6).

Die klare Differenz im Penetrationsniveau zwischen Fichten- und Birkenschnitzeln - wie in Fig. 3 zu sehen - ist hauptsächlich auf die unterschiedlichen Dichten der Schnitzel zurückzuführen; die Dichte von Fichte liegt im Mittel bei 0,4, die von Birke bei 0,5. Hier wird unter Dichte die Nenndichte der Holzsorte als voll trocken verstanden.

Da im Falle der unterschiedlichen Holzsorten, die gewöhnlich für die Faserproduktion verwendet werden, die eigentliche Dichte des Holzmaterials die gleiche ist, 1,32 bis 1,35, bedeutet die höhere Dichte von Birke, die im Mittel um ein Viertel höher als die Dichte von Fichte liegt, daß ein entsprechend geringerer Raum von Faserhohlräumen gegeben ist, der sich auch in der entsprechenden Veränderung in den penetrierten Mengen von NSSC-Lösung, wie Fig. 3 zeigt, manifestiert.

In einem an Fichtenschnitzeln durchgeführten Vergleichsversuch und mit der in Fig. 3 verwendeten NSSC-Lösungsqualität wurde die Imprägnierung mittels Bedampfung studiert. Nach einer Bedampfungszeit von 5 Minuten waren etwa vier Fünftel der Menge an Lösung, die unter Vakuum in fünf Minuten penetriert wurden, am besten in den trockenen Schnitzeln absorbiert, anfänglich schnell und insgesamt in zwei Stunden. Das Penetrationsniveau war gering, insbesondere in Trockenschnitzeln nach der Bedampfung; nur eine kleine Fraktion der Menge, die in die Lösung bei Vakuumpenetration absank, sank jetzt in die Lösung ab. Die Lösung von Chemikalien war offensichtlich in den Oberflächenteilen der Schnitzel konzentriert, die mit dem aus dem Wasserdampf kondensierten Wasser verdünnt waren.

Andererseits wurden mit der gleichen Holzsorte jegliche Veränderungen in der Menge an Holzmaterial in den Zellwandungen und gleichzeitig Veränderungen in der Dichte gemessen als Veränderungen in der Menge an penetrierter Lösung wie oben bei variierendem Wassergehalt der Schnitzel.

Insgesamt, verglichen mit Veränderungen in den Wassergehalten, sind die Veränderungen in der Dichte so gering, daß für praktische Zwecke es fast ausreicht, wenn der gemeinsame Einfluß des Wassergehalts und der Dichte der Schnitzel berücksichtigt wird.

Ein charakteristisches Merkmal von Koniferenholz ist die Abhängigkeit der Dichte von den Unterschieden zwischen Frühlingsholz und Sommerholz. Die Wandungen der Sommerholzfasern sind beachtlich dicker und die Durchmesser der Zellhohlraumkapillaren sind nur gleich einem Bruchteil der entsprechenden Abmessungen der Frühlingsholzfasern. Es ist zu beachten, daß die Kapillarwirkung einen beachtlichen Anteil in der Penetration hat. Da die Hubkraft der Lösung in einer Kapillare umgekehrt proportional der zweiten Potenz des Radius der Kapillare ist, beginnt die Kapillarenfüllung des Faserzellsystems am stärksten und schnellsten in dem Teil des Sommerholzes, vorausgesetzt, daß eine ausreichende Menge Lösung in den Faserhohlräumen zur Verfügung steht. Es zeigt sich, daß der gebildete Lösungsdruck die verbleibende Luft entfernt und daß die Sommerholzfasern als erste gefüllt werden. Dies ist beachtlich in dem Hinblick auf die Initiierung der Diffusion und des Ausgleichs der Chemikalien in dickwandigen Fasern im Sommerholz. Diese Annahme wird gestützt beispielsweise durch den die Penetration begünstigenden Effekt eines Vakuums, das während des Füllens der Lösung aufrecht erhalten wird, was aus den Tests hervorgeht.

Birke hat keine entsprechenden Unterschiede in der Struktur der Zellsysteme von Sommerholz und Frühlingsholz. In den Tests kam dies klar als ein besseres Niveau und eine bessere Penetrationsgeschwindigkeit von Birke verglichen mit Fichtenschnitzeln heraus.

Gelegentliche Strukturdifferenzen im Holz wie Knoten und Einschlüsse, hervorgerufen durch Harz, haben quantitativ keine größere Bedeutung. Die nicht penetrierten Teile in den Zellsystemen sind in gewisser Weise ähnlich dem Zellwandmaterial berücksichtigt, d. h. sie haben den gleichen Effekt wie es eine zunehmende Dichte hat.

Die schematisch in Fig. 4 gezeigte Vakuumpenetrationsvorrichtung 10 besteht aus einem Penetrationstank 11, in dem die Schnitzel durch die Zuführöffnung 12 eingeführt werden, an der entweder ein Ventil 13, das für die Zuführung der Chips verwendet wird, sitzt, oder es kann eine Speisekammer oder ein Hochdruckfeeder angeschlossen sein. Am unteren Ende des Tanks 11 befindet sich eine Auslaßöffnung 14 für das Material und hierin ein Ventil 15. Der Vakuumdruck wird im Tank 11 vermittels einer Verbindungsleitung 16 erzeugt, die vermittels eines Ventils 17 entweder direkt mit einer Vakuumpumpe oder einem zwischengeschalteten Vakuumtank verbunden ist, der vorgesehen ist, um die Entfernung von Luft zu beschleunigen. Der Tank ist weiterhin mit einer Verbindungsleitung 18 versehen, durch welche die Penetrationslösung in den Tank 11 vermittels eines Ventils 19, beispielsweise von einem Drucksammler, gegeben werden kann.

Die Ausrüstung gemäß Fig. 4 wird verwendet, so daß der Tank 11 durch die Speiseöffnung 12 gefüllt wird, woraufhin das Ventil 13 geschlossen wird und das Ventil 17 geöffnet wird und Luft aus den im Tank 11 vorhandenen Schnitzeln gesaugt wird. Der Vakuumdruck darf auf einen Wert absinken, bei dem die in die nächste Stufe zu gebende Penetrationslösung noch nicht mit dem Verdampfen beginnt. Beim Füllen stellt sich der Vakuumdruck abhängig von der Holzsorte und von der Anordnung der Ausrüstung in 0,5 bis 5 Minuten ein, woraufhin das Ventil 17 geschlossen wird und das Ventil 19 geöffnet wird, wobei das letztgenannte Ventil die Penetrationslösung in den Tank so schnell wie möglich einläßt. Es ist auch möglich, das Ventil 17 offen zu lassen und es dem Vakuumdruck zu ermöglichen in einer Weise zu wirken, wodurch die Penetration während des Füllens der Lösung intensiviert wird. In Tests wurde festgestellt, daß solch eine Füllung schnell und gleichförmig in wenigen Minuten penetriert wird.

Ist eine gesteigerte Kapazität der Vorrichtung oder Anlage gewünscht, dann ist es möglich, die Füllung mittels eines Überdrucks in einen unter Druck stehenden Aufnehmertank auszutragen, in dem die Penetration vervollständigt wird und die Diffusion von Chemikalien durch Erhöhen der Temperatur gestartet werden kann.

Die schematisch in Fig. 5 gezeigte Anlage 20 ist zur Penetration von beispielsweise Birkenschnitzeln und von anderen Hartholzschnitzeln der entsprechenden Zellsysteme bestimmt, die als kontinuierliche Strömungsbehandlung stattfindet. Der Penetrationsteil besteht aus einer bogenförmigen Überführungsleitung 21, die in den oberen Teil als eine Vakuumkammer 22 reicht. Die unteren Enden der Überführungsleitung, die als barometrische Vakuumsperren dienen, sind im Tank 23 für die Kochflüssigkeit angeordnet. Das Niveau der Flüssigkeit wird konstant gehalten und, aufgrund des in der Vakuumkammer 22 erzeugten Vakuumdrucks steigt die Kochflüssigkeit in den Enden der Überführungskammer 21, die im Einweichbecken 23 vorhanden ist, auf die Höhe h entsprechend dem Vakuumdruck und bildet Vakuumsperren. Die Schnitzel werden mittels eines Schneckenförderers 24, an dem das umgebende Rohr 25 perforiert ist, gefördert, damit die die Schnitzel umgebende Luft in die Lage versetzt wird, zu entweichen, bevor die Schnitzel auf den Endlosförderer in der Überführungsleitung 21 übergeben werden. Vom ansteigenden Teil des Förderers 21 werden die Schnitzel auf den Schneckenförderer 26 in der Vakuumkammer 22 ausgetragen. Durch Einstellen der Überführungsgeschwindigkeit des Förderers 26 kann den Schnitzeln die gewünschte Verweilzeit in der Kammer 22 verliehen werden, von der der Endlosförderer 21 wieder die Schnitzel nach unten in das Kochflüssigkeitsbecken 23 überführt. An der Umlenkung des Förderers 21 ist es vorteilhaft, eine Trennung von Sand entsprechend den Verunreinigungen von den Schnitzeln vorzunehmen. An der Umlenkstelle 28 wird der Anteil der Schnitzel, der in die Lösung sinkt, aus der Transportleitung 21 auf den Boden des Beckens 23 ausgetragen, so daß ein Ausschieben zum nächsten Verfahren möglich wird. Der Teil, der in die Lösung nicht absinkt, der hauptsächlich aus mit Borken bedeckten, knotigen, schlecht penetrierten Schnitzeln besteht, wird von der Oberfläche des Beckens 23 entfernt. Indem man den Schnitzelteil weiter aufbricht, läßt sich brauchbares Rohmaterial hiervon gewinnen. Was Aufbau und Wirkungsweise betrifft, so ist die vorbeschriebene Ausrüstung einfacher als die Lösung der Fig. 4 mit ihren zahlreichen Ventilen. Darüber hinaus sind die Produktionskosten des Vakuums in diesem Fall geringer, weil der größte Teil der mit den Schnitzeln mitgerissenen Luft bereits im Schneckenförderer 24 abgetrennt ist und in das Vakuumsystem nicht eintritt. Tatsächlich ist der einzige Nachteil der Ausrüstung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung in der Tatsache zu sehen, daß die Schnitzel bereits in Kontakt mit der Kochflüssigkeit vor der Vakuumbehandlung im Schneckenförderer 24 und dem unteren Ende der Transportleitung 21 sind. Es wurde jedoch beobachtet, daß, bei korrekter Dimensionierung die Fördererteile innerhalb der Flüssigkeit so kurz sind, daß die Verweilzeit der Schnitzel in der Lösung auf einem Niveau von 5 bis 15 Sekunden verbleibt. Eine große Bedeutung bei der Behandlung von Schnitzeln aus leicht penetrierbarem Holz stellt sich noch nicht ein. Das Naßmachen der Schnitzel wird weiter durch die Luft reduziert, die die Schnitzelpartikel umgibt und die im Förderer 24 sowie durch das Vakuum ausgetragen wird, was schnell zunehmend vom unteren Ende der Transportleitung 21 aus beginnt.

Nach der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform wurde der Nachteil des mit Bezug auf die Fig. 5 gezeigten Prinzips eliminiert. Die Schnitzel werden abwechselnd von zwei Zwischentanks 41 entnommen, die einem Vakuumdruck ausgesetzt werden können, gelangen in eine Vakuumkammer 42, aus der ein Spiralförderer 43 die unter Vakuumdruck stehenden Schnitzel in einen Förderer 45 gibt, der gleichzeitig als barometrische Vakuumsperre zwischen Vakuumkammer und Schnitzelaufnehmertank 46 wirkt. Die Konstruktion des Förderers 45 ist derart, daß er die Schnitzel schnell aus dem Vakuum in den unter Druck stehenden Beckenraum zieht. Sand, der schwerer als die Schnitzel ist und andere Verunreinigungen werden an der Stelle 47 abgetrennt. Mittels einer Spiralförderers 48, der bei einer einstellbaren Geschwindigkeit arbeitet, wird die Verweilzeit der Schnitzel so gesteuert, daß die Penetration vervollständigt wird. Am Punkt 49 läßt sich der Teil der Schnitzel, der in die Lösung nicht absinkt, beispielsweise durch Quetschen oder Mahlen abtrennen. Die penetrierten Chips werden in den Prozeß vermittels des Förderers 50 transportiert. Im Aufnehmerbecken 46 wird das Oberflächenniveau der Lösung unverändert gehalten. Wenn eine gewisse Dosierung von Chemikalien in die Chips penetriert ist, wird die Lösung an dem Oberflächenniveau, das durch den Vakuumeinfluß gebildet wird und an der barometrischen Sperre zum Punkt 51 geführt, d. h. die Differenz in der Höhe h zwischen den Lösungsoberflächen entspricht dem Vakuumdruck in der Vakuumkammer 43. Beim Schleusen 52 der Schnitzel ist es möglich, Ventile oder Scheibenventile zu verwenden, Schleusenfeeder oder Hahnschnecken, die für die Behandlung von Schnitzeln geeignet sind und zum Anlegen von Vakuum 53 können übliche Sperreinrichtungen verwendet werden.
Es läßt sich vorstellen, daß die Vorrichtungskomponenten 41, 52 und 53 nach Fig. 6 ersetzt werden beispielsweise zur Penetration von Birkenschnitzeln durch eine Hahnschneckenpresse, die die Schnitzel in die Vakuumkammer 42 fördert. Die vorbeschriebenen Vorrichtungen sind geeignet für die kontinuierliche Penetration von Schnitzeln, insbesondere wenn eine gewisse gleichförmige Dosierung von Chemikalien angestrebt wird. Was die Penetration mit Wasser betrifft, so wird der variierenden Anforderung nach Wasser durch Regelung des Wasserniveaus im Aufnehmertank begegnet.
Die Fig. 7 und 8 sind schematische Darstellungen von zwei Arbeitsstellungen einer Vakuumpenetrationsvorrichtung, deren Arbeitsprinzip das gleiche wie bei der Vorrichtung nach Fig. 4 ist, bei der jedoch der Schnitzelbehandlungsraum ein umlaufender Rotor ist.

Fig. 7 zeigt die Startposition, in der jede Transferlösung, die im Rotor nach dem vorhergehenden Prozeßeinsatz verbleibt, durch die Leitung 61 entfernt wird und in der die Schnitzel durch die Füllöffnung 62 eingefüllt werden, während die am anderen Ende des Rotors angeordnete Lochplatte sich in der Stellung S befindet. Nach Fig. 8 wirkt in der Position S der Siebplatte des Rotors auf die Schnitzel zunächst das Vakuum durch die Leitung 63. Die Penetrationslösung oder das Wasser wird durch die Leitung 64 eingeführt und nach dem Füllen entweder sofort oder nach einer gewissen Inkubationszeit werden die behandelten Schnitzel vermittels einer Lösung überführt, die vom Aufnehmertank durch die Leitung 65, durch die Leitung 66 in den Aufnehmertank geht. Im Aufnehmerbecken ist zu bevorzugen, daß, obwohl nicht notwendig, ein Flüssigkeitsdruck von einigen bar aufrechterhalten wird. Statt des Aufnehmertanks kann die Weiterbehandlung der Schnitzel durchgeführt werden durch die barometrische Vakuumsperre der Ausführungsform der Vorrichtungen gemäß den Fig. 5 und 6. Was die Penetration mit Wasser betrifft, so ist die Leitung 64 nicht notwendig.

Die Anordnung der oben beschriebenen Vorrichtung oder Anlage ist geeignet beispielsweise für die Behandlung von Schnitzeln zur Herstellung von Refinermechanischenfasern oder Refinerholzfasern mit Wasser, denen dieses Wasser gegebenenfalls vorzugsweise zugegeben wird, um die Chemikalien zu lösen, die die Regelung des pH-Wertes, der Faserausbeute oder der Farbe verbessern.

Bei diesen mit einem Rotor versehenen Vorrichtungen muß der Penetrationsraum relativ klein aus Konstruktionsgründen gehalten werden. Andererseits sind Vorteile, die erhalten werden, in der kurzen und raschen Vakuumbehandlung oder den Lösungs-Füllzeiten und daher in der guten Handhabungskapazität zu sehen. Schnelle und intensive Druckveränderungen bei Entfernung der Luft und bei der Penetration der Lösung an ihren Ort begünstigen ein öffnen der Ringporen zwischen den Fasern, wodurch das Niveau und die Geschwindigkeit der Penetration verbessert werden.

Falls notwendig, gibt das Verfahren nach der Erfindung die Möglichkeit, die Dosierung der Chemikalien in den Schnitzeln, bestimmt in bezug auf das Trockenmaterial, und auf das gewünschte Niveau einzustellen, indem die Konzentration der Chemikalien in der zu penetrierenden Lösung eingestellt wird. Im Folgenden werden einige Beispiele für Meßvorrichtungen und Hilfsvorrichtungen, die in diesem Zusammenhang notwendig sind, gegeben, die geeignet sind zur Verwendung in Verbindung mit sämtlichen der oben beschriebenen Ausführungsformen der Anlage für Vakuumpenetration, wobei der Zweck dieser Beispiele darin besteht, die bei diesen Ausführungsformen notwendigen Erfordernisse zu erläutern.

Zur Messung von Wassergehalt und Dichte der Schnitzel sowie für die Überführung und Umwandlung der Meßergebnisse auf die Regelung der chemischen Konzentration der zu penetrierenden Lösung sind in der Regel für diesen Zweck verwendete Vorrichtungen geeignet.

Die Speicherzirkulationszeit der Schnitzel beträgt normalerweise einige Wochen. Hierbei werden extreme Bedingungen des Wassergehaltes ausgeglichen und die Veränderungen im Feuchtigkeitsgehalt in den zu verwendenden Schnitzeln stellen sich als wellenartige Veränderungen dar. Da die Dichte des Holzmaterials in den Faserwandungen mit sämtlichen der in Frage kommenden Holzsorten praktisch die gleiche, nämlich 1,32 bis 1,35 ist, ist es mit der gleichen Vereinfachung möglich, von der Annahme auszugehen, daß ein Strom oder ein diskontinuierlicher Einsatz von Chips, der die gleiche Holzsorte darstellt und von der gleichen Dichte ist und der mit standardisiertem Volumen behandelt wurde, immer die gleiche Gewichtsmenge an Trockenmaterial Holz pro Einheitsvolumen enthält. Hierbei kann man annehmen, daß das Gesamtvolumen der Zellhohlräume und Poren auf dem gleichen Niveau verbleibt. Hieraus folgt, daß diese Gewichtsdifferenz zwischen dem Gewicht der Schnitzel, die in jedem besonderen Fall gemessen wird und dem Gewicht des Trockenmaterials der Schnitzel als invariabel angesehen werden kann, wobei das letztgenannte Gewicht auch die Veränderungen in der Dichte des Holzmaterials umfaßt und eingesetzt werden kann als gemeinsame Menge von in den Schnitzeln enthaltenem Wasser und der gegenüber dem Mittel sich unterscheidenden Dichte, wobei dieser gemeinsame Wert, wenn er vom Gesamtvolumen der Zellhohlräume abgezogen wird, das von Wasser freie und von Änderungen in der Holzdichte freie Hohlraumvolumen gibt, d. h. das Lösungsvolumen, in dem die gewünschte chemische Dosierung im gelösten Zustand vorhanden sein muß.

Unter den oben genannten Voraussetzungen wird die Konzentration der Chemikalien l_k (%) in der zu penetrierenden Lösung bestimmt auf der Basis der gewünschten chemischen Dosierung b (% Trockenmaterial) und dem gemeinsamen Effekt a (% Trockenmaterial) des Wassergehalts sowie der Dichte der Schnitzel aus der Formel l_k = 100 . b/n - a, wobei der Wert des Faktors n ein Faktor ist, der aus der Dichte des betrachteten Holzmaterials abgeleitet ist.

Auf Erfahrungswerten beruhend kann der Faktor n eine vorrichtungsspezifische Korrektur oder eine Korrektur umfassen, die aus einem gewünschten Sicherheitsfaktor oder ähnlichem Faktor abgeleitet wird.

Beispielsweise ist für Koniferenholz bei einer Dichte von 0,4 der Wert des Faktors n ohne Korrekturen 176 und bei Birke bei einer Dichte von 0,6 entsprechend 93. In der Formel ist es wesentlich, daß die Menge oder die Fülldichte der Schnitzel keinen Effekt auf das Ergebnis hat.

Für eine konstante Überwachung des Wassergehaltes und des Gewichts der Schnitzel beispielsweise ist eine Meßvorrichtung geeignet, bei der der Wassergehalt bestimmt wird vermittels Neutronenstrahlung und das Gewicht mittels Gammastrahlen. Wenn eine konstante Überwachung der Veränderungen in der Dichte der Chips notwendig ist, muß im Meßbereich des Bandförderers der Schnitzelfluß von invariablem Volumen sein oder die Messungen müssen in einem Meßraum durchgeführt werden, wobei in diesem Fall die Fülldichte der Schnitzel schneller invariabel gemacht werden kann. Veränderungen in der Dichte der Schnitzel sind normalerweise von der Größenordnung von einigen Prozent, so daß in den meisten Fällen es ausreicht, Korrekturen an der Dichte erst vorzunehmen, nachdem eine gewisse zeitliche Grenze überschritten ist oder dann, wenn die Holzsorten oder die Qualität sich beachtlich verändert hat. Bei den Ausführungsformen der beschriebenen Anlagen oder Vorrichtungen ist eine rasche und genaue Behandlung eines kontinuierlichen Schnitzelstroms möglich.

Eine beachtliche einfachere Ausführungsform der Anlage, die jedoch mit ausreichender Genauigkeit arbeitet, erhält man, wenn auf den Schnitzeln nur die Veränderung im Gewicht der vorhandenen Schnitzel in einem nicht variablen Volumen gegeben ist und die invariable Fülldichte entweder kontinuierlich oder durch einsatzweise Behandlung bestimmt wird. Bei dieser Ausführungsform und auch bei der Ausführungsform der beschriebenen Anlage oder Vorrichtung bedeuten gefrorene Schnitzel nicht einen Meßfehler, Schwierigkeiten in der Behandlung der Schnitzel sowohl in der Meßstufe wie in der Penetrationsstufe könnten sich aber am besten vermeiden lassen, indem man die Schnitzel zum Schmelzen bringt oder indem man teilweise die Oberflächenfeuchtigkeit, beispielsweise mittels eines Warmluftstroms trocknet. Wenn die Holzsorten oder Qualitäten wesentlich verändert werden, wird eine entsprechende Korrektur am Regelfaktor vorgenommen. Diese Arbeitsweise ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn Pulpen hoher Ausbeute vermittels Penetrationseinrichtungen des in den Fig. 7 und 8 gezeigten Typs erzeugt werden.

Möglich ist es, Meßergebnisse zu nützen, die aus den Veränderungen in der Menge penetrierbarer Lösung erhalten werden, wobei diese Veränderungen veranlaßt werden durch Veränderungen im Wassergehalt und der Dichte der Schnitzel. Hierbei wird das Lösungsvolumen der penetrierbaren Lösung in einem Strom oder einem Einsatz von zu behandelnden Schnitzeln verwendet zur Regelung des chemischen Gehalts der Penetrationslösung, in der die gewünschte chemische Dosierung erhalten werden muß. Der durch die Verzögerung bei diesem Verfahren erzeugte Fehler hat in der Praxis keine Bedeutung, da in den gelagerten Schnitzeln, bei denen eine Änderung oder Auswechslung relativ langsam vor sich geht, die grössten lokalen Differenzen im Feuchtigkeitsgehalt ausgeglichen werden und bei den in die Produktion genommenen Schnitzeln der Feuchtigkeitsgehalt charakterisiert werden kann als in Wellenform variierend anstelle von abrupten Feuchtigkeitsdifferenzen. Das Verfahren läßt sich mittels einfacher Vorrichtungsausführungen durchführen und hierbei wird die Regelung der Steuerung der chemischen Konzentrationen in der Lösung erhalten aus der Messung des tatsächlich penetrierbaren Hohlraumvolumens in der zu jedem besonderen Zeitpunkt behandelten Schnitzelqualität.

Bei den beispielsweise oben beschriebenen Formen der Vorrichtung wird die chemische Konzentration der Lösung vermittels Dosiereinrichtungen in einem gesonderten Lösungsmischer mittels einer Regelung eingestellt, die von Änderungen in der Menge penetrierbarer Lösung erhalten wurde, wobei diese Änderungen veranlaßt sind durch den Wassergehalt, die Dichte und lokale Blockierungen in den Schnitzeln. Die chemische Zusammensetzung der zu penetrierenden erforderlichen Lösung wird in jedem besonderen Fall dadurch erhalten, daß z. B. konzentrierte chemische Lösung und chemische Lösung aus einer späteren Stufe im Prozeß oder Abfallflüssigkeit oder Abwasser in einem Anteil vermischt werden, der zur gewünschten chemischen Konzentration führt. Die Konzentration der konzentrierten Lösung wird nahe dem Sättigungspunkt der betreffenden Chemikalie bei Behandlungstemperatur, die in jedem besonderen Fall verwendet wird, eingestellt.

Hohe chemische Konzentrationen sind notwendig, wenn ein höherer Wassergehalt in den Schnitzeln den "freien" Faserhohlraum vermindert. In diesem Fall ist eine verbesserte Löslichkeit der Chemikalien bei relativ hohen Penetrationstemperaturen von Vorteil. Wenn der "freie" Hohlraum in nassen Schnitzeln nicht ausreicht, selbst wenn konzentrierte Lösungen mit einer gleichförmigen und maximal hohen Konzentration von Chemikalien im Schnitzelzellsystem verwendet werden, wird eine günstige Ausgangssituation für die Diffusion erreicht.

Für die Steuer- und Überführungseigenschaften der Lösungen ist es vorteilhaft möglich, beispielsweise Zumeßpumpen zu verwenden.

Im Mischer sind Verbindungsleitungen, abgesehen für den Eintritt dieser Lösungskomponenten wie auch zum Überführen des Lösungsgemisches in den Penetrationsraum und zur Rezirkulation der Schnitzeltransferlösung erforderlich.

Die Schnitzeltransfer- oder Überführungslösung wird vom Aufnehmertank vorteilhaft aus dem das längliche und perforierte Austragsrohr für die Schnitzel umgebenden Zylinder genommen, wobei dort die Konzentration der Überführungslösung die gleiche ist oder, nachdem sie in der vorhergehenden Penetration verwendet wurde, fast die gleiche ist. Es ist auch vorteilhaft, diese Transfer- oder Überführungslösung für die Herstellung der zu penetrierenden Lösung zu verwenden, wenn mit einem zunehmenden Wassergehalt in den Schnitzeln die chemische Konzentration erhöht werden muß. Wenn eine Verdünnung für die Lösungsgemische notwendig ist, wird es möglich, beispielsweise Waschwasser und Abwasserlösungen in Anbetracht ihres Gehaltes an Wärme und Chemikalien und den durch die Rezirkulation im Verfahren sich ergebenden Vorteilen zu verwenden. Im Aufnehmertank sind die penetrierten Schnitzel umgeben durch eine warme Lösung, deren chemische Konzentration dem mittleren Niveau der Lösungskonzentrationen der vorhergehenden Penetrationseinsätze entspricht und die Diffusion der chemischen Ionen in die Wandungen der mit Lösung gefüllten Schnitzelzellsysteme kann sofort beginnen. Das Ziel der Imprägnierung, eine gewünschte chemische Dosierung adäquat und gleichförmig diffundiert im Holzmaterial, wird in einem Bruchteil der Zeit erreicht, die üblicherweise zur praktischen Imprägnierung erforderlich ist, wenn der Hauptteil der Chemikalien aus einer Lösung erhalten werden muß, die ausserhalb der Schnitzelpartikel vermittels Diffusion vorgesehen wird.

Eine intensivierte Penetration reduziert die Bildung von Knoten(fänger)pulpe oder -zellstoff. Weiterhin kann die Menge und Qualität der Knotenpulpe beeinflußt werden wie oben beschrieben, indem teilweise unpenetrierte Schnitzel, die in die Lösung nicht sinken, getrennt behandelt werden. Die Trennung kann vorzugsweise im Schnitzelaufnehmertank durchgeführt werden. Der unvollständig penetrierte Teil der Schnitzel, die vom Kopfteil des Tanks entfernt werden sollen, wird vorteilhaft auf Splitter reduziert und nach einer gesonderten verlängerten Lösungsbehandlung zum Prozeß rückgeführt oder in einer wiederholten Trennung wird der knotige oder jeder andere schlecht defibrierbare Teil des Rohmaterials entfernt.

Die Abtrennung mechanischer Kontaminationen vor der Vakuumbehandlung der ersten Stufe durch Waschen mit Wasser kann im Verfahren nach der Erfindung nicht durchgeführt werden. In den Behandlungsstufen selbst werden die Schnitzel jedoch Misch- und Druckvariationen, die in der Lösung stattfinden, ausgesetzt, welche Verunreinigungen lösen, die an den Chips haften, und zwar recht wirksam. Wenn die an die Reinheit der Schnitzel zu stellenden Forderungen bei dieser Behandlung nicht erfüllt werden können, wird eine normale Reinigungsbehandlung in Verbindung mit einem weiteren Transport der Schnitzel durchgeführt.

Durch das Verfahren sowie die Vorrichtungsausführungsformen gemäß der Erfindung, wie sie oben beschrieben werden, wird eine adäquate Lösungsfüllung, die durch die Schnitzel hindurch ausgeglichen ist, in die Schnitzel schnell und unter Regelung penetriert. Vermittels einer vom gemeinsamen Effekt der Feuchtigkeit und gegebenenfalls der Dichte der Schnitzel erhaltenen Regelung läßt sich die Konzentration der Chemikalien gewünschtenfalls steuern, so daß die Dosierung der Chemikalien in den Schnitzeln, berechnet als Trockenmaterial, praktisch auf dem gleichen gewünschten Niveau verbleibt. Hierdurch wird eine günstige Ausgangssituation zur Vervollständigung gleichförmiger und vollständiger Imprägnierung der Schnitzel erzeugt, d. h. für eine langsame Diffusion chemischer Ionen: Maximal hohe Konzentrationen von Chemikalien und Temperatur in der Lösung sowie eine kurze Entfernung zu den Reaktionspunkten. Eine geregelte und sehr schnelle ausgeglichene Imprägnierung der Schnitzel verbessert die Produktqualität indirekt und sorgt für Wirtschaftlichkeit hinsichtlich Rohmaterial und Energie. Gleichzeitig wird die für den Prozeßzyklus benötigte Zeit wesentlich verkürzt. Auf diese Weise kann beispielsweise die Kapazität existierender Aufschlußanlagen vorteilhaft verbessert werden.

Die Prozedur ist geeignet zur Verwendung bei alkalinen und neutralen Aufschlußprozessen. Besonders geeignet ist sie für die Produktion chemisch mechanischer Pulpen oder Zellstoffe mit hoher Ausbeute, wogegen Versuche unternommen werden, um eine hohe Ausbeute und eine gute Faserqualität vermittels einer geringen Dosierung von Chemikalien und Kurzzeiterwärmung, die gegebenenfalls in einer Dampfphase ausgeführt wird, zu erhalten. Weiterhin ist die Anwendung dieses Verfahrens vorteilhaft zur Imprägnierung von Gegenständen, wo geringe Mengen an Chemikalien gleichförmig im Rohmaterial verteilt werden müssen. Das Ziel kann beispielsweise eine Stabilisierung der Hemizellulose und die Verwendung von Katalysatoren oder von Bleichchemikalien sein. In der mechanischen Produktion von Fasern können die Schnitzel mit heißem Wasser penetriert werden, denen kleine Mengen an Chemikalien zugesetzt wurden. Die Prozedur vergrössert die Möglichkeiten der Verwendung einer Holz- oder Schnitzelqualität, die geringer als die handelsübliche Qualität ist, d. h. beispielsweise aufgetrocknete Sägwerk-Schnitzel in TMP-, CTMP- und CMP-Prozessen.

Abgesehen von der Produktion von Fasern kann die Vorbehandlung des Rohmaterials gemäß der Erfindung mit den vorbeschriebenen Anordnungen zur Imprägnierung poröser zellulosehaltiger Rohmaterialien, beispielsweise in der Herstellung von Brettern, Anwendung finden oder wenn das Rohmaterial chemisch modifiziert ist, beispielsweise in der Umwandlung von Holz in Zucker oder allgemein zur Verwendung der Bestandteile des Holzes.

Claims (8)

1. Verfahren zur Vorbehandlung von schnitzelförmigem Zellulo­ serohmaterial in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe durch eine Vakuumbehandlung Luft aus dem Rohmaterial ent­ fernt wird und in der zweiten Stufe das Rohmaterial in Kontakt mit einer Penetrationsflüssigkeit gebracht wird, wobei diese Flüssigkeit aus einer Lösung von Chemikalien oder aus Wasser besteht und die Temperatur dieser Lösung geringer als der Siedepunkt der Lösung beim verwendeten Vakuum gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vaku­ umbehandlung ohne eine vorherige wesentliche Befeuchtung des Rohmaterials durchgeführt wird und in der zweiten Stufe die Penetrationsflüssigkeit und das Rohmaterial innerhalb von etwa 5 min, insbesondere 1 min und am zweckmäßigsten innerhalb von 0,5 min nach der Vakuumbehandlung atmosphäri­ schem oder höherem Druck ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Penetrationsflüssigkeit zum Rohmaterial beginnt, während das Vakuum noch wirksam ist und daß bei Beendigung der Zufuhr der Flüssigkeit dieser ein Druckstoß erteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Vakuum 0,1 bis 0,5 bar, insbesondere 0,2 bis 0,4 bar beträgt und die Temperatur der Penetra­ tionsflüssigkeit 35 bis 85°C, insbesondere 45 bis 75°C beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Lösung von Chemikalien in das Rohmateri­ al penetriert wird und daß die Konzentration der Chemika­ lien in der Lösung entsprechend der Feuchtigkeit oder der Feuchtigkeit und Dichte oder entsprechend der Menge pene­ trierbarer Lösung eingestellt wird, und entsprechend der Formel
worin
l_k die Konzentration der Chemikalien,
a der gemeinsame Einfluß von Feuchtigkeit und Dichte,
b die chemische Dosierung, und
n ein aus Korrekturfaktoren bestehender Faktor ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Penetrationslösung dem Rohmaterial im gleichen Gefäß, in welchem die Vakuumbehandlung durchge­ führt wurde, zugeführt wird, woraufhin das Rohmaterial in einen Aufnehmertank überführt wird, in dem der atmosphäri­ sche oder ein höherer Druck vorherrscht und worin die Pene­ tration abgeschlossen wird und daß das Rohmaterial aus dem Vakuumbehandlungstank an den Aufnehmertank vermittels einer aus dem Aufnehmertank genommenen Lösung überführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Penetrationsflüssigkeit aus einer gesät­ tigten oder fast gesättigten konzentrierten Lösung aus Chemikalien sowie aus einer Lösung von Chemikalien gemacht ist, die aus der weiteren Verarbeitung des Rohmaterials oder aus dem Waschwasser oder anderem Abwasser erhalten wird.

7. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 bis 6 vorbehandelten Zelluloseschnitzel in alkalischen oder neutralen Aufschluß­ verfahren.

8. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 bis 6 vorbehandelten Zelluloseschnitzel zur mechanischen Erzeugung von Fasern.