i
à
N E D E R L A N D S P R O E F S T A T I O N V O O R S T R O V E R W E R K I N G T E G R O N I N G E N
DE ACHTERUITGANG VAN DE HELDERHEID VAN GEBLEEKTE CELSTOFFEN.
door Ir. J.J. Tick.
GRONINGEN, juli 1960,
Dit rapport mag slechts woordelijk en in zijn geheel worden gepubliceerd; voor reklame alleen na schriftelijke toestemming. Aanvragen om advies worden alleen behandeld op voorwaarde, dat de aanvrager afstand doet
van ieder recht op aansprakelijkstelling terzake van de inhoud van het te geven of gegeven advies.
"22
DE ACHTERUITGANG IM DE H^LDSTGï'ilD VAU GI5BLE3KTE C^LSTOFFM.
door Ir, J.J. Tick.
Inleiding!:.
De achteruitgang van de helderheid van gebleekte celstoffen -tot vellen celstof of tot papier verwerkt- vormt voor de celstof fabrikanten een groot probleem, daar dit een verhoging van de kosten meebrengt, en onge
wenste, vaak niet te bepalen invloeden op de kwaliteit der celstof heeft. (3)
Ongetwijfeld zijn een aantal factoren en verschil
lende re-acties van invloed op de teruggang der helder
heid. (3)
Zo toonde Hollinson aan, dat de omstandigheden zowel tijdens de bleking als tijdens de tussenwassing een grote invloed hadden op de neiging tot teruggang in helder
heid van gebleekte celstoffen. Hij bewees, dat de
kleurende stof, die oorzaak was van deze teruggang, uit koolhydraat bestond en dat eventueel nog aanwezige
lignienresten dus waarschijnlijk geen rol spelen. (3) Rapson en Hakim toonden aan, dat de teruggang in helderheid tengevolge van hitte grotendeels kon worden voorkomen door de aldehydegroepen met chloordioxide te
oxideren tot carboxyl, of door het carbonyl met natrium- borohydride te reduceren tot hydroxyl. (3)
Verscheidene onderzoekers opperden de gedachte, dat aldehyde- of ketogroepen in koolhydraten belangrijke factoren vormden bij de achteruitgang der helderheid,
Giertz, MacPherson en Chadeyron zijn van mening dat tijdens de bleking door oxidatie gevormde carbonyl- groepen, een belangrijke rol spelen in de teruggang der helderheid. (1.3)
Uit diverse studies komen steeds meer aanwijzi-
gingen, dat zowel het carbonylgehalte als laag-moleciilaire koolhydraatfracties van invloed zijn op de teruggang in helderheid van gebleekte celstoffen. (3)
Op het Symposium over „Theoretische aspecten van het bleken" te Appleton Wisconsin, in September 1955»
werd naar voren gebracht, dat een bewijs voor de
belangrijke invloed van carbonylgroepen in de teruggang der helderheid zou kunnen worden verkregen door de celstof met aangezuurde natriumchlorietoplossing (pH + 4,0) te behandelen, teneinde de aldehydgroepen tot carboxylgroepen te oxideren of door de celstof met natriumborohydride
te behandelen teneinde de carbonylgroepen tot alcohol (hydroxyl)groepen te reduceren. Door nu de helderheden
van de onbehandelde = oorspronkelijke celstof te gaan ver
gelijken met die van de behandelde celstof, kan een indruk worden verkregen over de teruggang der helderheid en teveas over de maatregelen die kunnen worden genomen om deze
teruggang te voorkomen. (I)
- 2 -
In de loop des tijds zijn vele versnelde verouderingsproeven ontwikkeld, maar geen enkele heeft het tot uniforme practische toepassing
•gebracht.
Aangezien mag worden verwacht, dat tem
peratuur, relatiove vochtigheid en tijd een rol bij de veroudering spelen, dienen deze factoren te worden betrokken bij de ontwikkeling van een versnelde bepaling van de teruggang in heldder- heid. (2)
Het v/erd nuttig geacht bovengenoemde ideëen eveneens aan strocelstof te toetsen, echter met dien verstande, dat aanvankelijk de behandeling met natriumborohydride niet in het onderzoek zou worden opgenomen daar het wegens zijn hoge prijs (ƒ. 80.— per 100 g) toch niet voor toepassing in de praktijk in aanmerking zou komen.
Literatuur.
1.) Pulp and Paper Magazine of Canada, Vol 58, ïTo 8, July 1957 pg 151 - 157.
Carbonylgroups in cellulose and colour reversion.
•7.H. 3apson en Iv.il. Hakim.
2.) Paper Trade Journal, Vol 142, No 46, 17 Nov. 1958, pg 54- - 55.
Simple method for determining brightness reversion of bleached kraft.
F.J. Stalter en k.l. Chadwick.
3.) Tappi, Vol 42, ITo 3, March 1959» PS 206 - 208.
The Carbonylgroup and Brightness Reversion.
IT.A. Jappe en O.A. Ilaustinen.
- 3 -
- 3 - Proefopzet.
Celstoffen.
De proefnemingen zouden worden verricht aan een sulfiet-, sulfaat- en natroncelstof»
Ter "bereiding van deze celstoffen werd roggestro, oogst 1953, in de 100 1 bolkoker als volgt ontsloten:
sulfietcelstof ^'4^ '1^50C, 3 h, vlotverhouding 1 ; 2 sulfaatcelstof ^3*5^ NagS t4-5°C, ^ vlotverhouding 1 : 2 natroncelstof 15% NaOH 14-5°C, 4- h, vlotverhouding 1 : 2 ïTiveau's van helderheid.
Uitgaande van bovengenoemde ongebleekte celstoffen werden gebleekte celstoffen van diverse helderheden
verkregen:
sulfietcelstof: 7^» 78, 85 GS sulfaatcelstof: 76, 78, 81 G3 natroncelstof : 75) 81, 81 G-13 x
xbij deze Celstof kon geen hogere helderheid worden verkregen.
Behandeling der ver gebleekte celstoffen.
De tot op diverse niveau-trappen van helderheid gebleekte celstoffen werden als volgt met een tot op pH 4.0 (dmv kaliumbiphtalaat 0.085 molair) gebufferde natriumchlorietoplossing behandeld.
behandeling consistentie tijd temperatuur onbehandeld
controle H2O 0.5# ÏTaC102
" 5% 18 hr 23°C
y « \J/0 6.0% ,1
Aan het einde van de behandeling werd de celstof afgefiltreerd ovar een Büchnertrechter en na tweemaal
uitwassen met gedestilleerd water tot proefvellen verwerkt.
Verouderingsproeven.
Aan de als boven behandelde celstoffen, cq proef
vellen, -fferd de teraggang der helderheid bepaald bij 1° 85°C en 100% RV
2° 55°C en 100% RV na 0, 4, 8, 16 en 32 uur 3 105 0 in een droogstoof
- 4- -
Uitvoering van 1° en 2°.
In een glazen pot van 1 1 (waarin een met water gevuld bekerglaasje van 50 cc, ter bereiking van 100% RV) werden aan een door het bakelieten schroefdeksel aangebracht haakje de proefvellen gehangen en dii? geheel in een broed- stoof bij 85 of bij 55 0 geplaatst.
Na de gewenste verblijftijd werden de proefvellen gedroogd en werd de helderheid bepaald.
Uitvoering van 5°.
De voor dit gedeelte van het onderzoek bestemde proefvellen werden aan haakjes in de stoof gehangen. Na de gewenste verblijftijd werd, na afkoeling, de helderheid bepaald.
Bespreking der resultaten„
De resultaten zijn weergegeven voor:
de sulfietcelstoffen op tabelblad I, I A, de sulfaatcelstoffen op tabelblad II, II A, de natroncelstoffen op tabelblad III, III A.
De cijfers spreken eigenlijk voor zichzelf.
De sterkste verkleuring = grootste teruggang in
helderheid blijkt te worden veroorzaakt door een behandeling bij 85°C en 100/Ó 3V, gevolgd door de behandeling bij
105°C in een droogstoof.
77at de behandeling met aangezuurde chlorietoplossing betreft, blijkt de teruggang der helderheid inderdaad
geringer te worden, naarmate een hoger percentage van dit reagens wordt gebruikt.
Conclusies :
1.) Om een snelle indruk te krijgen over de zgn veroude
ring = teruggang in helderheid van gebleekte celstof- fen, verdient een behandeling bij 85°0 en 100% KV de voorkeur.
2 . ) Door een nabehandeling met een aangezuurde natrium- chloriet-oplossing is het mogelijk de teruggang in helderheid te verminderen.
Tabelblad I
Achte rui tgang; der Helderheid.
100% RV 85°c 100% HV 55°C 105°C Sulfietcelstof pH k'd
voor H'd
m.... 4 8 16 32 4 8 16 32 4 8 16 32 onbehandeld 74 74 69 65 61 60 74 73 72 72 71 70 70 68 controle I^O 7.4 74 75 70 67 63 62 74 74 73 72 72 71 71 69 0.5% NaC102 4.7 74 79 73 70 66 64 79 78 77 76 76 74 74 71 1.0% „ l>C\ O 4.5 74 80 74 71 67 67 80 80 78 78 77 76 75 73
1.2 74 81 75 73 68 68 80 80 79 79 77 76 75 73 6.0% 1.2 74 82 75 74 69 69 81 81 80 80 78 76 76 74
onbehandeld
controle HgO 78 78
78 79
75 74
70 70
68 69
61 60
78 79
78 78
77 77
76' 77
76 76
75 76
74 75
71 72 0.5% NaC102 78 79 76 73 69 58 78 78 77 76 77 77 74 74 1 • 0% ïi
3.0% „ 6.0% „
78 78
80 81
76 77
73 74
70 70
59 62
79 81
78 80
78 79
78 79
78 78
77 78
75 76
74 74 1 • 0% ïi
3.0% „ 6.0% „
78 82 78 74 72 65 81 80 80 80 79 78 76 74
onbehandeld 85 35 73 71 61 57 84 83 82 80 79 78 77 72 controle HgO 6.5 85 83 74 70 63 56 83 83 82 80 79 78 76 73 0.5% NaClOg 5.2 85 85 75 72 65 56 85 84 84 82 80 80 78 75 1.0% „ 5.0 85 86 76 73 66 59 85 84 84 82 80 80 79 75 3.0% „ 4.9 85 '85 77 74 68 59 85 85 84 82 80 80 79 75
6.0% 4.8
85
B5 77 74 68 60 85
|
85
85 82 81 80 79 75
6
Tabelblad I A
Post Colour Numbers.
100% RV 85°C 100% RV 55°C 105°C Sulfietcelstof 4 8
•
16 32 4 8 16 32 4 I 8 jl6 32 onbeh.and.eld 2.4 4.9 7.9 8.8 0.0 0.4 0.9 0.9 1.4 11.9 H .9 3.0 controle E^O 2.2 4.0 6.7 7.5 0.4 0.4 0.8 1.3 1.3 1.8 1.8 2.8
0.5% NaC102 2.2 3.6 6.0 7-3 0.0 0.3 0.6 1.0 1.0 1.8 1.8 3.1 1.0% 2.1 3.4 5.6 5.6 0.0 0.0 0.6 0.6 0.9 1.3 1.7 2.5 3.0% „ 1.9 2.8 5.3 5.3 0.3 0.3 0.6 0.6 1.2 1.6 1.9 2.8 6.0% „ 2.2 2.6 5.0 5.0 0.3 0.3 0.5 0.5 1.1 1.8 1.8 2.6
onbehandeld 1.1 3.3 4.4 9.4 0.0 o • o O • 0.7 0.7 1.1 1.5 2.8 controle HgO 1.8 3.6 4.2 10.5 0.0 O • *0-J O « 0.6 1.0 1.0 1.4 2.7 0.5% ATaC102 1.0 2.2 4.2 12.4 0.3 0.3 jo.6 1.0 0.6 0.6 1.8 1.8 1 « O/O || 1.3 2.5 3.9 11.7 0.3 0.6 0.6 0.6 0.6 0.9 1.7 2.1 3.0% „ 1.2 2.3 4.2 9.4 0.0 0.3 0.6 0.6 0.9 0.9 1.6 2.3 6.0% 1.1 2.6 3.5 7.4 0.3 0.5 0.5 0.5 0.8 1.1 1.8 2.6
onbehandeld 3.7 4.6 1 1.1 14.9 0.2 0.4 0.7 1.2 1.5 1.8 2.1 4.1 controle HgO 2.8 4.7 9.1 15.6 0.0 0.0 0.2 0.8 1.1 1.4 2.0 3.3 0.5% NaC102 2.8 4.1 8.1 16.0 0.0 0.2 0.2 0.7 1,-2 1.2 1.8 2.8 1.0% „ 2.6 3.9 7.6 13.1 0.2 0.4 0.4 0.8 1.4 1.4 1.7 3,0 3.0% 2.1 3.2 6.2 12.9 0.0 0.0 0.2 0.7 1.2 1.2 1.5 2.8 6.0% 2.1 3.2 6.2 12.0 0.0 0.0 0.0 0.7 o • vD 1.2 1.5 2.8
- 7 -
Tabelblad II
Achteruitgang der Helderheid*
100% HV 85°C 100% SV 55°C 105°C Sulfaatcelstof pH H'd H'd 4 8 16 32 4 8 16 32 4 : 8 16 32
,voor na
\ j
onbehandeld 76 76 73 70 67 59 76 75 75 73 75 74 73 69 controle H20 5.7 76 77 74 71 68 61 77! 77 \ 77 73 75 74 74 70 0.5% NaC102 4.9 76 81 77 75 72 63 80 80 79 76 79 78 76 72 1.0% „ 4.9 76 83 79 76 73 65 82 82 80 78 80 78 77 73 3.0% „ 4.9 76 84 79 77 73 66 83 82 80 78 80 79 78 74 6.0% it 4.8 76 83 80 77 73 66 83 82 81 78 80 79 78 74
onbehandeld 78 78 78 73 69 63 78 78 77 76 74 74 74 72 controle HgO 6.0 78 78 78 74 71 65 78 78 77 76 75 75 74 72 0.5% FaC102 4.9 78 81 80 75 73 67 80 80 79 o>
j i
77 77 76 75 1.0% „ 4.9 78 82 81 76 73 67 80 80 80 79 78 78 77 75 3.0% „ 4.9 78 S3 81 78 74 69 81 81 82 80 79 78 77 76 6.0% ti 4.9 78 83 82 78 75 69 82 82 82 81 79 78 77 76
onbehandeld 81 81 74 68 60 51 81 80 80 78 80 77 75 74 controle HgO 6.4 81 84 78 72 64 57 83 80 80 79 81 79 78 74 0.5% NaC102 5.0 81 85 80 75 67 58 85 84 81 80 81 80 78 75 1.0% „ 4.8 81 86 80 76 68 60 86 84 82 81 82 80 78 76 3.0% „ 4.4 81 86 81 76 r? 0 61 86 84 83 82 83 81 79 77 6.0% „ 4.4 81 86 81 76 70 61 86 84 83 82 83 81 79 77
- 8 -
Tabelblad II A
Post Colour Numbers.
100% SV 85°C 100% m 55°c 105°C Sulfaateelstof 4 8 16 32 4 8 16 j 32 4 8 16 32
: i onbehandeld 1.2 2.6 4.3 10.5 0.0 0.4 0.4 j 1.2 0.4 o.e 1.2 3.2 controle HgO 1.1 2.5 4.1 9.0 0.0 0.0 0.0 j 1.6 0.7 1.1 1.1 3.0 0.5% NaC102 1.2
-
1.9 3.2 8.6 0.3 0.3 0.6 1.6 0.6 0.9 1.6 3.2 1.0% „ 1.1 2.0 ' 3.3 7.7 0.2 0.2 0.8 1.4 0.8 1.4 1.7 3.3 3.0% „ 1.3 1.9 3.5 7-2 0.2 0.5 1.0 1.6 1.0 1.3 1.6 3.0 6.0% ,, 0.8 1.7 3.3 7.0 0.0 0.2 0.5 1.4 0.8 1.1 1 .# 2.8
onbehandeld 0.0 1.9 3.9 7.8 0.0 0.0 0.3 0.7 1.5 1.5 1.5 2.3 controle H2O 0.0 1.5 2.8 6.3 0.0 0.0 0.3 0.7 1.1 1.1 1.5 2.3 0.5% NaC102 0.3 1.9 2.8 5-9 0.3 0.3 0.6 0.9 1.2 1.2 1.6 1.9 1.0% „ 0.3 1.8 3.0 6.2 0.5 0.5 0.5 j0.8 1.1 1.1 1.5 2.2 3.0% „ 0.5 1.4 2.8 5.2 . 0.5(0.5 0.2 0.8 1.1 1.4 1.7 2.0 6,0% „ 0.2 1.4 2.4 5.2 0.2 0.2 0.2 0.5 1.1 1.4 1.7 2.0
onbehandeld 2.3 5.3 11.1 21.3 0.0 0.3 0.3 0.9 0.3 1.2 1.9 2.3 controle H2O 1.6 3.9 8.6 14.7 0.2 1.0 1.0 1.3 0.7 1.3 1.6 3.0 0.5% NaC102 1.2 2.8 6.8 13.9 0.0 0.2 0.9 h.2 0.9 1.2 1.8 2.8 1.0% „ 1.4 2.6 6.4 12.2 0.0 0.4 0.8 1.1 0.8 1.4 2.0 2.6 3.0% „ 1.1 2.6 5.3 11.3 0.0 0.4 0.6 3.8 0.6 1.1 1.7 2.3 - 6.0% 1.1 2.6 5.3 11.3 0.0 0.4 0.6 3.8 0.6
: l
1.1 I.? 2.3
%
9
- 9 -
Tabelblad III
Achteruitgang der Helderheid
100% RV 85°c 100% m 55°c 105°C ÏTatroncelstof pH E'd H'd 4 8 ! 16 132 4 8 16 i
32 4 8 j
116 32 ivoor na i V' '
onbehandeld 75 75 70 68 63 160 75 73 73 72 70 70 {68 68 controle HgO 6.8 75 75 70 68 63 (61 i 75 74 74 73 71 70 69 i 69 0.5% NaC102 4.8 75 79 75 72 67 Î64 78 78 77 76 74 73 72 71 1.0*> 4.8 75 80 75 73 68 66 80 79 79 78 75 75 73 73 3.0% „ 4.6 75 82 76 75 69 67 80 80 79 78 75 75 74 73 6.0% „ 4.6 75 82 77 75 70 67 81 81 80 79 75 75 74 74
onbehandeld 81 81 73 68 62 57 81 80 80 79 77 75 74 72 controle ÏÏ2O 7.8 81 83 77 68 63 58 82 81 80 80 77 76 74 73 0.5% NaC102 5.6 81 84 75 70 65 60 83 83 82 81 78 76 76 73 1.0% „ 5-2 81 85 76 72 67 61 84 84 83 82 79 77 76 74 5.0% „ 5.0 81 86 77 74 69 63 84 84 83 83 79 78 77 74 6.0% 4.8 81 86 77 74 70 64 84 84 84 83 79 78 77 74
onbehandeld 81 81 72 72 66 60 81 81 80 80 77 75 73 73 controle Ë^O 6.9 81 82 73 72 68 62 81 81 80 79 77 76 74 73 0.5% NaC102 6.0 81 83 75 73 69 62 83 83 82 82 79 77 76 74 1.0% ,, 5.8 81 84 76 74 70 63 84 83 83 82 79 78 76 74 3.0% „ 5.4 81 85 77 74 71 64 84 84 84 82 80 79 77 76 6.0% „ 5.0 81 86 77 76 71
.
65 84 84 83 83 80 79 78 76
- 10 -
- 10 -
Tabelblad III A
Post Colour Numbers.
100% HV 85°C 100% HV 55°C 105°C Natroncelstof 4 8 16 32 4 8 16 32 4 8 16 32
t s
onbehandeld 2.3 3.4 6.7 9.2 0.0 0.8 0.8 1.3 2.3 2.3 3.4 3.4 controle HgO 2.3 3.4 6.7 8.3 0.0 0.4 0.4 0.8 1.8 2.3 2.8 2.8 0.5% naCio2 1.4 2.7 5.3 7.3 0.3 0.3 0.6 1.0 1.8 2.2 2.7 3.1
1.0% „ 1.7 2.5 5.0 6.3 0.0 0.3 0.3 0.6 1.7 1.7 2.5 2.5 3.0% „ 1.8 2.2 5.0 6.2 0.5 0.5 0.8 1.1 2.2 2.2 2.6 3.0 6.0% „ 1.5 2.2 4.4 6.2 0.3 0.3 0.5 0.8 2.2 2.2 2.6 2.6
onbehandeld 2.8 5-3 9.4 14.0 0.0 0.3 0.3 0.6 1.2 1.9 2.3 3.2 controle H2O 1.7 5.8 9.1 13.5 0.2 0.5 0.8 0.8 1.7 2.0 2.8 3.3 0.5% NaC102 2.6 4.9 7.9 11.8 0.2 0.2 0.5 0.7 1.6 2.3 2.3 3.5 1.0% „ 2.5 4.1 6.8 11.1 0.2 0.2 0.4 O.7 1.5 2.1 2.5 3.2 3.0% „ 2.3 3.4 5.8 9.7 0.4 0.4 0.6 0.6 1.7 2.0 2.3 3.4 6.0% „ 2.3 3.4 5.3 9.0 0.4 0.4 0.4 0.6 1.7 2.0 2.3 3.4
onbehandeld 3.2 3.2 6.5 11.1 0.0 0.0 0.3 0.3 1.2 1.9 2.8 2.8 controle B^O 3.0 3.5 5.6 9,7 0.3 0.3 0.5 0.8 1.5 1.8 2.6 3.0 0.5% NaC102 2.4 3.3 5.2 9.9 0.0 0.0 0.2 0.2 1.1 1.7 2.0 2.8 1.0% 2.3 3.0 4.9 9.3 0.0 0.2 0.2 0.5 1.3 1.6 2.3 3.0 3.0% „ 2.1 3.2 4.6 8.8 0.2 0.2 0.2 0.7 1.2 1.5 2.1 2.5 6.0% 2.3 2,6 4.8 8.3 0.4 0.4 0.6 0.6 1.4 1.7 2.0 2.6
.
.
-
- '• -• » . , ,
