Schacht, Matthias (2001)
Vergleichende Untersuchungen zur Zellstoffbleiche mit chlorhaltigen und chlorfreien Bleichmitteln.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

In den letzten Jahren wurden in der Technologie der Zellstoffbleiche zahlreiche Veränderungen vollzogen. Dabei spielt die Umstellung der Bleiche von chlorhaltigen Bleichmitteln auf chlorfreie Bleichmittel eine entscheidende Rolle. Ziel der Arbeit war es, Zellstoff mit grundlegend unterschiedlichen Bleichsequenzen zu bleichen und deren Wirkungen auf die primären und sekundären Zellstoffeigenschaften zu bestimmen. In der chlorhaltigen Bleichsequenz wurden die Chemikalien Elementarchlor (C) mit anschließender Natronlaugeextraktion (E) und Hypochlorit (H) zu einer C-E-H-Sequenz hintereinandergeschaltet. Für die totalchlorfreien Bleichsequenz wurden Sauerstoff (O), Ozon (Z) und Wasserstoffperoxid (P) benutzt (O-Z-P). Bisher liegen keine solchen systematischen Vergleichsuntersuchungen vor und die unzähligen Literaturangaben zur Zellstoffbleiche beziehen sich auf ganz verschiedene Ausgangsmaterialien und zumeist auf eine sehr komplexe Reaktionsführung. Der größte Unterschied der unterschiedlichen Sequenzen liegt in der Selektivität der Ligninentfernung. In der chlorhaltigen Sequenz wird bereits durch die erste Stufe eine Delignifizierung von 90% erreicht. Für die O-Z-P-Sequenz ergibt sich hingegen nur eine 60%-ige Entfernung des Lignins durch die erste Stufe. Eine den C-E-H gebleichten Zellstoffen entsprechende Delignifizierung lässt sich erst durch die beiden nachgeschalteten Stufen (Z und P) erreichen. Betrachtet man dabei die Grenzviskositätszahl, als Mass der Kettenlänge der Cellulosen, so ist festzustellen, dass die größte Schädigung der Cellulosen während der Ozonbleichstufe eintritt. Diese Änderung ist dabei drastischer je aggressiver die Bleichbedingungen gewählt werden. Für die gesamte chlorhaltige Bleichsequenz werden hingegen nur minimale Schädigungen an der Cellulose beobachtet. Um zu klären, welche strukturellen Veränderungen oder Schädigungen durch die Behandlung mit den Bleichmittel eintreten, wurde der Gehalt an Carbonyl- und Carboxylgruppen in den Zellstoffen ermittelt. Es konnte festgestellt werden, dass sowohl durch Ozon als auch durch Chlor eine Erhöhung der Carbonylgruppen eintritt. Diese neue gebildet CO-Gruppen lassen sich anschließend in der chlorhaltigen Bleichsequenz (H-Stufe) effektiver entfernen als in der P-Stufe. Für die Carboxylgruppen konnte festgestellt werden, dass durch die aggressive Ozonstufe, auch bei einer Überdosierung an Bleichmittel keine neuen Gruppen generiert werden. Bei der Betrachtung der papiertechnischen Eigenschaften stellt sich heraus, das bezüglich der mechanischen Eigenschaften die chlorhaltig gebleichten Zellstoffe deutlich besser abschneiden. Der Abfall der Festigkeit (Reisslänge) ist bei den O-Z-P gebleichten Zellstoffen ca. doppelt so hoch wie bei den C-E-H gebleichten Zellstoffen. Bei den optischen Eigenschaften zeigt sich hingegen, dass die mit sauerstoffhaltigen Bleichmitteln gebleichten Zellstoffe ein besseres Eigenschaftsprofil ausweisen, als die Zellstoffe, welche mit chlorhaltigen Bleichmitteln gebleicht wurden. Sowohl Weissgrad als auch die Farbwerte sind bei den O-Z-P-gebleichten Zellstoffen vorteilhafter als bei den C-E-H-gebleichten. Bei vergleichbarem Weissgrad haben die mit sauerstoffhaltigen Bleichmittel behandelten Zellstoffe einen deutlich höhere Opazität. Vergleicht man die Alterung der aus den Zellstoffen hergestellten Papiere miteinander so stellt sich heraus, dass für die thermische Vergilbung eine Korrelation mit der Kettenlänge besteht. Im Verlauf der Bleiche nimmt die Vergilbung dabei zu. Bei den endgebleichten Zellstoffen zeigen die O-Z-P-gebleichten Zellstoffe aber ein deutlich besseres Vergilbungsverhalten. Bei der lichtinduzierten Belastung wird durch eine Verminderung des Ligningehaltes durch die C-, O- und Z-Stufe eine Verbesserung der Vergilbung erzielt. Erst durch die Endbleichstufen H und P wird dann der Zellstoff geschädigt und es tritt wieder eine Verschlechterung der Vergilbungstendenz ein.

Frage zum Eintrag

Redaktionelle Details anzeigen