Holzzellulose es ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von Papier, Kartonprodukten und anderen Zellstoff- und Papiermaterialien. Dieses Material wird durch spezielle technologische Prozesse aus Holz gewonnen, die es ermöglichen, Zellulosefasern zu isolieren und unerwünschte Komponenten zu entfernen. Es gibt mehrere grundlegende Methoden zur Herstellung von Zellstoff aus Holz, die sich sowohl in den Arbeitsprinzipien als auch in den verwendeten Technologien unterscheiden.
Eine der beliebtesten Methoden zur Herstellung von Zellstoff aus Holz ist sulfat-Methode. Wenn es verwendet wird, wird das Holz in einem Schlitz chemisch behandelt. Dieser Prozess erfolgt in mehreren Schritten. Zuerst wird das Holz in einer Lösung gekocht, die Schwefelsäure enthält. Dann folgt das Spülen und Reinigen der resultierenden Masse, um die Schwefelsäurereste zu entfernen. Das Ergebnis der Holzverarbeitung mit der Sulfatmethode ist eine hochwertige Holzzellulose, die sich durch hohe Festigkeit und Saugfähigkeit auszeichnet.
Außer Sulfat wird es weit verbreitet verwendet sulfit-Methode produktion von Zellstoff aus Holz. In diesem Fall erfolgt die Zersetzung des Holzes mit einer Lösung aus Calciumsulfit oder Magnesiumsulfit. Der Herstellungsprozess umfasst mehrere Schritte: das Einlegen von Holz in den Reaktor, das Hinzufügen von Reagenzien, das Spülen und das Auspressen der Nicht-Rohmasse. Das Sulfitverfahren ermöglicht die Herstellung von Zellulose mit unterschiedlichen Eigenschaften, abhängig von den verwendeten Reagenzien und den Prozessbedingungen.
Die innovativste Methode zur Herstellung von Zellstoff aus Holz ist die Karbonatmethode. In diesem Fall wird das Holz in einer Lösung von Natrium- oder Kaliumcarbonat gelöst. Danach wird die Mischung gefiltert und gewaschen und dann die Zellulose gepresst. Das Carbonat-Verfahren zeichnet sich durch eine geringere Umweltbelastung im Vergleich zu Sulfat und Sulfit aus und ermöglicht auch die Herstellung von Cellulose mit hoher Helligkeit und Festigkeit. Diese Methode ist jedoch aufgrund der Anforderung an technologische Geräte weniger häufig.
Zellulose und ihre Anwendung
Cellulose wird in verschiedenen Branchen weit verbreitet eingesetzt. Seine Hauptanwendung findet sich in der Herstellung von Papier, Kartonagen, Zellstoff- und Kartonverpackungen sowie in der Textil- und Lebensmittelindustrie.
Bei der Papierherstellung wird die Zellulose chemisch und maschinell bearbeitet, um ein weiches, glattes und stabiles Papier unterschiedlicher Qualität zu erhalten. Aufgrund seiner Festigkeit und Wasserbeständigkeit wird Papier auf Zellstoffbasis zum Drucken, Verpacken, zur Herstellung von Geldkarten und anderen wichtigen Dokumenten verwendet.
In der Textilindustrie werden Zellstofffasern aus Zellstoff zur Herstellung von Rayon- und pflanzlichen Grundnahrungsfasern verwendet, die bei der Herstellung von Textilien, Möbeln, Teppichen und anderen Textilien verwendet werden.
In der Lebensmittelindustrie wird Cellulose als Lebensmittelzusatzstoff verwendet, der verschiedenen Lebensmitteln hinzugefügt wird, um ihre Struktur und ernährungsphysiologischen Eigenschaften zu verbessern. Es hat gute adstringierende Eigenschaften und verbessert die Textur und Konsistenz von Produkten.
Daher ist Cellulose ein wichtiger Rohstoff, der in verschiedenen Branchen und im täglichen Leben verwendet wird.
Methode der Holzkarbonisierung
Diese Methode zur Herstellung von Zellstoff ist eine der effektivsten und umweltfreundlichsten. Es ermöglicht Ihnen, qualitativ hochwertige Zellulose mit minimaler Menge an Verunreinigungen und unerwünschten Substanzen zu erhalten.
Der Karbonisierungsprozess beginnt damit, das Holz in eine Kammer zu laden, wo es auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird, normalerweise im Bereich von 400 bis 600 Grad Celsius. Durch diese Erwärmung werden leichte Holzbestandteile wie Harze und Lignin zersetzt und Wasser freigesetzt.
Die resultierenden gasförmigen Produkte, wie Methan, Ethylen und Wasserdampf, werden aus der Kammer entfernt und die verbleibende Masse wird einer zusätzlichen Verarbeitung unterzogen. Dies kann das Schleifen von Holz, die Fällung und die Austrocknung umfassen.
Das endgültige Karbonisierungsprodukt ist eine Kohlemasse, die gereinigte und angereicherte Zellulose enthält. Diese Masse kann als Rohstoff für eine Vielzahl von Prozessen verwendet werden, einschließlich der Herstellung von Zellstoff für Papier und Textilien.
Das Verfahren zur Karbonisierung von Holz hat mehrere Vorteile. Erstens ermöglicht es die Verwendung von fast jeder Art von Holz, einschließlich Holzabfällen und Sägezäunen. Zweitens ist der Karbonisierungsprozess energieeffizient, da die daraus resultierende Energie zum Heizen von Kammern und anderen Produktionsprozessen verwendet werden kann.
Aufgrund dieser Vorteile ist die Holzkarbonisierung eine weit verbreitete Methode zur Herstellung von Zellstoff aus Holz.
Methoden der chemischen Behandlung
Die am häufigsten verwendete chemische Verarbeitungsmethode ist die Kultivierung von Holzmasse in einer Alkali- oder Säurelösung. Bei der Kultivierung werden die Zellwände des Holzes zerstört, und die Zellulosefasern werden zur Extraktion zur Verfügung gestellt.
Die alkalische Kultivierung wird am häufigsten verwendet und wird in alkalischen Reagenzien wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid durchgeführt. Diese Methode ermöglicht die Herstellung von Cellulose mit hoher Helligkeit und Festigkeit, erfordert jedoch erhebliche Kosten für die Behandlung und Reinigung der Reagenzien.
Saure Kultivierung findet in sauren Reagenzien wie Sulfit- oder Sulfatsäuren statt. Diese Methode ermöglicht die Herstellung von Cellulose mit geringerer Helligkeit, hat jedoch den Vorteil, dass weniger Verarbeitungskosten anfallen und Holz mit hohem Harzgehalt verwendet werden kann.
In den letzten Jahren haben sich auch andere chemische Verarbeitungsmethoden entwickelt, wie z. B. oxidative Verarbeitung, enzymatische Zersetzung usw., um Zellulose mit neuen Eigenschaften zu erhalten oder Ressourcen effizienter zu nutzen.
Mechanische Zellstoffherstellung
Der Prozess der mechanischen Herstellung von Zellulose umfasst mehrere Schritte:
- Vorbereitung des Holzes. Das Holz wird zuerst in kleine Stücke oder Hackschnitzel geschnitten, dann wird es mit Chlor oder Backpulver gebleicht.
- Verdrahtung. Die gesägten Holzstücke werden in spezielle Behälter mit Wasser gegeben, wo sie eingeweicht werden.
- Mahlung. Die eingeweichten Holzstücke werden in speziellen mechanischen Vorrichtungen - Brecher oder Mühlen - gemahlen. Als Ergebnis des Mahlens wird die Holzmasse dünner und gleichmäßiger.
- Trennung der Fasern. Die gemahlene Holzmasse wird in Fasern aufgeteilt. Dies kann durch spezielle zylindrische Siebe oder Kammscheiben geschehen. Die Fasern werden vom Rest der Masse getrennt und gesammelt.
- Reinigung. Nach dem Trennen der Fasern durchlaufen sie einen Reinigungsprozess, bei dem Verunreinigungen und Verunreinigungen entfernt werden.
- Bleiche. Nach der Reinigung können die Fasern gebleicht werden, um ihre weiße Farbe zu verbessern.
- Trocknen und verpacken. Die resultierenden Zellulosefasern werden getrocknet und entsprechend den Anforderungen der Verbraucher verpackt.
Die mechanische Herstellung von Zellstoff zeichnet sich durch eine hohe Leistung aus, aber diese Methode hat einige Einschränkungen. Zum Beispiel kann die mechanische Verarbeitung von Holz die Qualität der resultierenden Zellulose beeinträchtigen, weshalb sie häufiger zur Herstellung von Wellpappe und geschäumter Zellulose verwendet wird.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Hochleistung | Verminderte Zellulose-Qualität |
| Niedrige Kosten | Einschränkung der Verwendung in anderen Branchen |
| Möglichkeit der Verwendung von minderwertigem Holz |
Der Prozess der sauren alkalischen Austrocknung
Der Prozess der sauren alkalischen Dehydrierung beginnt mit der Behandlung der Holzmasse mit einer speziellen Lösung, die aus einer Mischung aus Schwefelsäure und Natriumhydroxid besteht. Diese Mischung ermöglicht es, die Zellwände des Holzes zu zerstören und die Zellulose freizusetzen.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Hohe Effizienz der Zelluloseextraktion | Hohe Umweltkosten |
| Relativ niedrige Prozesskosten | Die Notwendigkeit einer regelmäßigen Aktualisierung der Lösung |
| Die Möglichkeit, eine breite Palette von Rohstoffen zu verwenden | Risiken im Zusammenhang mit der Sicherheit von Säure und Alkali |
Nach der Dehydrierung der Zellulose werden einige Reinigungsschritte durchlaufen und von den übrigen Komponenten der Holzmasse getrennt. Es kann dann als Hauptkomponente für die Herstellung von Papier, Kartonverpackungen, Faserkunststoffen und anderen Produkten verwendet werden.
All dies macht den Prozess der sauren alkalischen Dehydrierung zu einem wichtigen Glied bei der Herstellung von Zellstoff aus Holz.
Technologie des Sulfatprozesses
Der Prozess beginnt mit dem Zerkleinern von Holz auf mechanischen oder chemischen Zerkleinerungsmaschinen. Das Holz wird dann in einen speziellen Reaktor gelegt, wo es mit einer alkalischen Lösung von Schwefelsäure behandelt wird. Dabei wird die Struktur der Holzmasse zerstört und nicht-tonale Komponenten wie Tannine und Harze entfernt.
Die resultierende Zellstoffsuspension mit alkalischen Rückständen durchläuft eine Reihe von aufeinander folgenden Prozessen, darunter das Trennen und Waschen von Zellstoff aus Reststoffen, das Bleichen und die Verarbeitung zu Fertigprodukten, Holzfellstoff.
Einer der Hauptvorteile des Sulfatverfahrens ist die Möglichkeit, eine breite Palette von Rohstoffen zu verwenden, einschließlich Weichblättern und Nadelhölzern. Darüber hinaus ermöglicht dieser Prozess die Herstellung von Zellulose mit unterschiedlichem Bleichgrad, was sich auf ihre Qualität und ihren Wert auswirkt.
Die Technologie des Sulfatprozesses wird in der Industrie aktiv eingesetzt und gewährleistet eine hohe Produktivität und Qualität der produzierten Zellulose.
Herstellung von Zellulose mit Phosphoroxid
Der Prozess beginnt mit der Behandlung von Holz mit Phosphoroxid, das starke oxidative Eigenschaften aufweist. Phosphoroxid beeinflusst das Holz und zerstört seine strukturellen Komponenten und Zellulosebindungen. Als Ergebnis wird hochmolekulare Zellulose aus der Holzmasse freigesetzt.
Nach der Behandlung mit Phosphoroxid wird das Holz in einer alkalischen Umgebung aufgelöst, wodurch Phosphoroxidreste und andere Verunreinigungen entfernt werden können. Die resultierende Auflösung enthält Cellulose und Lignin. Um diese Komponenten zu trennen, werden Filterung und Präzipitation angewendet.
- Filterung: Die Lösung wird durch Filter geleitet, in denen sich die Feststoffe von der Flüssigkeit trennen. Der resultierende Niederschlag enthält Lignin, das später verwendet werden kann.
- Präzipitation: Die Trennung von Cellulose und Lignin erfolgt durch Zugabe von Sauerstoff oder Säure zu der resultierenden Lösung. Die Zellulose bildet einen Niederschlag, der herausgefiltert und getrocknet werden kann.
Die resultierende Zellulose hat einen hohen Reinigungsgrad und einen hohen Zellstoffgehalt. Es kann in verschiedenen Branchen wie der Papierherstellung, der Textil- und Lebensmittelindustrie sowie in der Pharma- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden.
