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Holzstoff

[510] Holzstoff, Fasermasse, die in großer Menge in der Papierfabrikation als Ersatz der Lumpenfasern sowie als Holzmasse zur Anfertigung von Papiermaché, künstlichem Holz (s. Plastische Massen) etc., neuerdings auch in der Chirurgie Verwendung findet und auf mechanischem oder chemischem Wege namentlich aus Fichten-, Tannen- und Espenholz gewonnen wird.

Völters Schleifapparat.

Im erstern Falle wird das mit Sägen in Klötze zerschnittene und durch Ausbohren von Ästen und Knorren befreite Holz auf groben Sandsteinen zu Fasern zerschlissen (daher Holzschliff). Im wesentlichen besteht ein solcher Schleifapparat aus einem auf horizontaler Welle befestigten Schleifstein von 1300–1400 mm Durchmesser und 400–500 mm Breite, der sich mit 120–160 Umdrehungen in der Minute dreht, und gegen dessen Umfläche Holzstücke mit den Fasern quer (Querschliff) oder tangential (Tangensschliff) zur Bewegungsrichtung angedrückt werden. Die am häufigsten vorgekommene Anordnung mit vertikalem Stein auf horizontaler Achse ist eine Erfindung von Keller in Mittweida (1845), die, von Völter in Heidenheim (1846) ausgeführt, gewöhnlich mit dem Namen Völter-System belegt wird. Eine von den zahlreichen Ausführungen dieses Systems zeigt die Abbildung. Der zur Vermeidung des Verschmierens in dem Wassertrog B umlaufende Schleifstein A ist von einem starken Bogenstück b c umgeben, das zur Aufnahme der Holzstücke fünf viereckige, radial gestellte Zellen a besitzt, in denen ein Kolben mit einer Zahnstange m das Holz gegen den Stein preßt. Zu dem Zwecke greifen in die Zahnstangen m Triebräder o ein, die durch Kettenräder n vermittelst der um n und m, laufenden Kette k von dem Gewicht g aus umgedreht werden, indem die Triebräder o durch lösbare Kuppelungen an h mit den Rädern n in und außer Eingriff gebracht werden. Die abgeschliffene Fasermasse wird durch Spritzrohre von dem Stein abgespült und durch den Kanal O zu dem Sortierapparat geleitet, um hier eine Abscheidung nach der Feinheit der Fasern zu erfahren. Als Sortierapparat dienen 3–4 Zylinder- oder Flachsiebe von zunehmender Feinheit; der grobe, vor dem ersten Sieb liegen bleibende Schliff gelangt dann auf den Raffineur oder Verfeinerer, der aus einem Mahlgang von zwei Steinen besteht, zwischen denen derselbe verfeinert wird, um dann nochmals den Sieben zuzugehen. Mit einem solchen Schleifapparat größerer Art kann man in 24 Stunden etwa 1000 kg Holzschliff erzeugen, der, in drei Sorten sortiert, entweder gleich verbraucht oder für den Versand durch eine Art Papiermaschine entwässert wird. Zur Erzeugung des durch längere und kräftigere Fasern ausgezeichneten Tangensschliffes werden die Holzklötze, aufrecht in einem Kasten stehend, mit diesem an dem Steine auf und ab geschoben. Beim Querschleifen entstehen nur kurze Fasern (Kurzschliff), während der Tangensschliff längere und demnach bessere Fasern (Langschliff) liefert, die jedoch steifer und spröder sind und weniger schmierigen Papierstoff abgeben. Gewöhnlich wird beim Schleifen so viel Spritzwasser gebraucht, daß keine wesentliche Erwärmung der Fasermasse entsteht (Kaltschliff). Bei einer andern mitunter angewendeten Methode läuft so wenig Wasser zu, daß ein dicker Brei gebildet wird, der sich infolge der Reibung auf 40–50° erhitzt (Heißschliff) und aus langen geschmeidigen Fasern besteht, die festeres Papier liefern. Unterwirft man das Holz vor dem Schleifen einem Koch- oder Dämpfprozeß bei 3–4 Atmosphären Druck, so gewinnt man eine besonders zähe braune Fasermasse (brauner H., Lignit), die namentlich zu zähen Pappen Verwendung findet.

Die Gewinnung des Holzstoffes auf chemischem Weg erfolgt durch Kochen mit Natronlauge oder einer Lösung von schwefligsaurem Kalk in schwefliger Säure, wonach man Natronzellulose und Sulfitstoff unterscheidet, und nach dem elektrischen Verfahren. Bei dem Natronverfahren werden 25–30 mm dicke, um etwa 45° quer gegen den Stamm geschnittene Holzscheiben mit Natronlaugen von 10–12° B. bei hoher, 9–10 Atmosphären betragender Spannung in Kesseln vermittelst Dampf, selten auf freiem Feuer 5–6 Stunden gekocht. Hierdurch lösen sich[510] alle die Holzzelle umgebenden harzigen etc. Teile (die inkrustierende Materie), so daß aus dem Prozeß reine Zellulose hervorgeht, weshalb diese Holzmasse auch speziell den Namen Holzzellulose führt. Als Kocher benutzt man fast ausschließlich stehende Eisenblechkessel mit Langenzirkulation. Nach dem Kochen drückt man die im Kocher befindliche Lauge durch den gespannten Dampf aus dem Holz heraus, zerreibt letzteres auf Mahlgängen oder in Holländern und sortiert, trocknet und verpackt es wie Holzschliff. Die abgelassene Lauge wird wieder eingedampft und kalziniert, und zwar oft unter Ersatz des verloren gehenden Natrons durch schwefelsaures Natron (Natriumsulfat); letzteres verwandelt sich beim Kalzinieren z. T. in Schwefelnatrium, das in gleicher Weise auf die Fasern wirkt wie die Natronlauge. Daher hat der H., der mit einer Lauge aus Ätznatron und Natriumsulfat hergestellt wird, den Namen Sulfatstoff erhalten. Die zur Erzeugung desselben dienende Lauge besteht nach Dahl aus 37 schwefelsaurem Natron, 8 kohlensaurem Natron, 24 Ätznatron und 28 Schwefelnatrium in einer Stärke von 4–14° B. und gebraucht bei 5–10 Atmosphären Kesseldruck 30–40 Stunden Kochzeit. Die überwiegend größte Menge von H. wird gegenwärtig nach dem von Mitscherlich begründeten Sulfitverfahren gewonnen. Zu dem Zweck wird das in 1 m lange Scheite zersägte und entrindete Holz schräg (etwa 60°) gegen die Fasern in Scheiben von 30 mm Dicke zerschnitten und zwar mittels Hobelmesser, die radial auf einer sich drehenden schweren, runden Gußeisenscheibe sitzen, oder mittels eines schweren, nach Art der Guillotine eingerichteten, durch Kurbel und Schubstange auf und ab bewegten Messers, das wie eine Schere gegen ein unten festliegendes Messer arbeitet (Hackmaschine). Als Kochlauge dient eine Lösung von schwefligsaurem Kalk oder schwefligsaurer Magnesia in schwefliger Säure, deren Gewinnung überwiegend in hölzernen, mit Bleiblech ausgefütterten Türmen, ähnlich den sogen. Glovertürmen, erfolgt. Diese sind am Boden mit einem netzartig durchbrochenen Gewölbe abgeschlossen und mit Kalkstein (Marmor gibt das reinste Fabrikat) oder Dolomit gefüllt. Die in Ofen durch Verbrennen von Schwefel oder Schwefelkies erzeugte schweflige Säure strömt durch dieses Gewölbe in den Turm, durchstreicht das Füllmaterial und bildet damit Sulfit, das sofort in Wasser gelöst wird, das von obenher aus einer Brause durch den Turm über den Kalk rieselt und sich unter dem Gewölbe als Sulfitlösung von 6–8° B. sammelt. Zur Vermeidung der Säureausströmung sind die Türme mit einer Haube abgedeckt, unter der die erwähnte Brause zur Zerteilung des Wassers hängt. Da die Laugengewinnung in Türmen einen sehr aufmerksamen Betrieb verlangt und viele Unzuträglichkeiten mit sich bringt (mühsames Heraufschaffen der Steine, Verstopfungen etc.), so benutzt man jetzt häufiger große Absorptionskammern, deren 6–10 in einer Reihe hintereinander aufgestellt und so betrieben werden, daß das Gas alle Bottiche von unten nach oben und die Lauge dieselben von oben nach unten durchströmt. Die Einwirkung der mit Wasser auf das etwa 201ache verdünnten Lauge auf das Holz findet in großen stehenden oder liegenden Zylinder- oder Kugelkochern statt. In der Regel dämpft man die eingefüllten Holzscheiben zunächst 2–6 Stunden, läßt die hierbei entstehende Flüssigkeit ab und kocht dann mit Wasserdampf von etwa 2 Atmosphären Überdruck, entsprechend einer Temperatur von 120°. Nach dem Kochen wird die Lauge abgelassen, der Kessel entleert und der fertige Sulfitstoff zum Auswaschen in große hölzerne Bottiche geschafft. Von großer Wichtigkeit ist die Ausfütterung der Kocher mit einem Material, das der Säure Widerstand leistet und entweder aus Blei oder säurefesten Steinen besteht. Nach dem elektrischen Verfahren von Kellner wird Holz in zerkleinertem Zustande mit Kochsalzlösung von 8 Proz. in verschlossenen Gefäßen 3–4 Stunden lang auf 128° erhitzt unter gleichzeitigem Durchleiten eines elektrischen Stromes.

Nach dem Waschen unterwirft man den Sulfitstoff einem Zerkleinerungs- (Auflösungs-) Prozeß entweder in einem Stampfwerk oder einer dem Holländer nachgebauten Maschine, einem Mahlgang, einem Kollergang, oder endlich in besondern Apparaten, unter denen der Quirl oder Separator bemerkenswert ist. Dieser besteht dem Wesen nach aus einem aufrecht stehenden zylindrischen oder liegenden Gefäß von der Form eines abgestumpften Kegels, in dessen Innerm Schlagstifte festgeschraubt sind, und aus einer in der Achse drehbar gelagerten Welle mit Schlagstäben, die sich an den Stiften vorbei bewegen. Der mit Wasser gehörig verdünnte Stoff passiert das Gefäß und wird dabei zwischen den Stiften und Schlägern ohne jede Beschädigung aufs feinste verteilt. Die fertige Masse muß nach der Feinheit der Fasern eine Sortierung erfahren und deshalb Schüttel- oder Trommelsiebe von verschiedener Maschengröße passieren. Für den Versand endlich ist noch eine Entwässerung erforderlich, die in der Regel auf einer einfachen Langsiebpapiermaschine ohne Rüttelung in Verbindung mit Walzenpressen oder durch eine Art Zentrifuge erfolgt. Um dem H. eine möglichst weiße Farbe zu geben, bleicht man ihn mit Chlor wie den Papierstoff in großen Bleichholländern (s. Papier) unter Erwärmung bis auf etwa 28° durch Einströmen von Wasserdampf. Vgl. Schubert, Die Zellulosefabrikation (2. Aufl., Berl. 1897) und Die Holzstoff- und Holzschliffabrikation (das. 1898); Kirchner, Halbstofflehre der Papierindustrie (Biberach 1899); Harpf, Die Erzeugung von Holzschliff und Zellstoff (Wien 1901).