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Verfahren zur Herstellung von Papier und Karton unter
Kreislauf der Abwässer
Die Papierindustrie ist bekanntlich ein grosser Wasserverbraucher, und sie trägt nicht unwesentlich zur Verschmutzung der Gewässer bei.
Die Umwälzung der bei der Papierfabrikation entstehenden Abwässer ist daher ein sehr erstrebenswertes Ziel, welches nebst der Herabsetzung bzw. Vermeidung der Gewässerverschmutzung auch wirtschaftlich von Bedeutung ist.
Wird das aus den Stoffrückgewinnungsanlagen der Papierfabriken austretende Klarwasser unverändert und ohne Frischwasserbeimischung in der Papierfabrikation wiederverwendet, so tritt mit zunehmendem Alter des umgewälzten Wassers eine Vielzahl von Schwierigkeiten auf, welche darin gipfeln, dass das Papier selbst bei Verwendung erhöhter Leimmengen seine Schreibfestigkeit vollständig einbüsst. Bereits nach 2 bis 3 Tagen tritt dieser Effekt in rasch steigendem Masse auf.
Man hat zur Vermeidung dieser Übelstände bereits versucht, das Abwasser, d. h. das Klarwasser, unter Zusatz von mindestens 5Clo Frischwasser, wiederzuverwenden, was aber entweder wegen wirtschaftlichen Überlegungen oder wegen der leidenden Papierqualität nicht besonders erfolgreich ist, wobei natürlich auch im Hinblick auf die Gewässerverunreinigung nur ein bescheidener Beitrag auf diese Weise erzielbar ist.
Bei der Wiederverwendung des Klarwassers in herkömmlicher Weise tritt ausserdem ein unerträglich grosser Algenwuchs und eine untragbare Verschleimung des Wassers ein.
Das Klarwasser kann ausserdem nicht zur Filzreinigung verwendet werden, da es noch so unrein ist, dass damit gewaschene Filze, selbst bei Zumischung von mehr als 50% Frischwasser, in kurzer Zeit verschmutzt werden.
Die Erfindung bezweckt, den obgenannten Übelständen entgegenzuwirken, und sie stellt ein Verfahren zur Verfügung, bei welchem das regenerierte Klarwasser ohne Frischwasserzusatz zur Papierstoffaufbereitung und Papierherstellung Verwendung finden kann. Beispielsweise durch Verdampfung entstehende Wasserverluste müssen selbstverständlich durch Frischwasser ergänzt werden, doch handelt es sich dabei bekanntlich um relativ kleine Mengen.
Die Erfindung betrifft dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von Papier und Karton unter vollständiger Umwälzung und Wiederverwertung des Abwassers, wobei der Papiermasse vorzugsweise im Holländer ein Zusatz an Produkt X beigegeben und mit der Papiermasse vermischt wird, worauf die Papiermasse in herkömmlicher Weise auf der Papiermaschine verarbeitet wird. Hiebei erhaltene Siebwasser enthält nur etwa 3Clo jener Faser-und Füllstoffmengen, welche bei herkömmlichen Verfahren im Siebwasser enthalten sind, so dass also die Retention der Feststoffe auf dem Maschinensieb erheblich gesteigert wird.
Im Zuge des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Siebwasser in an sich herkömmlicher Weise in einem Gefäss, welches vorzugsweise offen ist, gesammelt, wo dem Siebwasser ein Zusatz des Produktes Y beigegeben wird, welcher bewirkt, dass die Faser- und Füllstoffe an die Oberfläche steigen. Nun wird
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im erfindungsgemässen Verfahren in an sich herkömmlicher Weise (z. B. in einer"ADKA"-oder"SVEEN"- Stoffrückgewinnungsanlage) der Faser- und Füllstoff zurückgewonnen und wieder zur Papiermaschine gebracht, während das Klarwasser aus der Stoffrückgewinnungsanlage ebenfalls in herkömmlicher Weise ausgeschieden wird.
Als dritten wesentlichen Punkt der Erfindung wird nun dem Klarwasser vorzugsweise unmittelbar nach seinem Austritt aus der Stoffrückgewinnungsanlage so viel Kalkwasser zugegeben, dass der PH auf mindestens 6, vorzugsweise auf 6 - 6, 5 eingestellt wird, worauf das Klarwasser, nun im regenerierten Zustand, in den Vorratsbehälter eintritt, von wo es ohne Verdünnung mit Frischwasser wiederverwendbar ist, und an den Anfang des Herstellungsverfahrens zurückgeführt wird.
Das hiebei verwendete Produkt X wird wie folgt hergestellt :
1. 50 Teile Wasser werden mit 5 Teilen caleiniertersoda (98-bis 99loig) in einem Kochkessel aufgekocht und zur kochenden Mischung gibt man 100 Teile Kolophonium, worauf man weiter kocht, bis das Kolophonium vollständig gelöst ist. Nun werden in 10 Teilen Wasser aufgelöst 4 Teile Natriumhydroxyd (97 99ao) zur kochenden Mischung gegeben und weiter gekocht, bis die Mischung klar ist. Dies ergibt die Mischung A.
2. Zu der obgenannten heissen Mischung A gibt man die wie nachstehend bereitete erkaltete Mischung B. 60 Teile Paraffin, 15 Teile Stearin und 25 Teile Kolophonium werden bis zum Kochen erhitzt und dann vorsichtig 4 Teile NaOH in 10 Teilen Wasser gelöst zugegeben. Es tritt eine heftige Reaktion ein. Die Zugabe erfolgt bis die Mischung milchig ist, worauf man sie erkalten lässt bzw. abkühlt.
3. Die aus den obgenannten Mischungen A + B erhaltene Mischung C lässt man nun erkalten.
4. Zu der erkalteten Mischung C gibt man nun eine kalte Stärkelösung D, welche wie folgt erhalten wurde : 180 Teile Wasser. 5 Teile NaOH und 25 Teile Stärke werden kalt zu einer klaren Lösung aufgearbeitet.
5. Das auf diese Weise erhaltene Produkt X enthält die folgenden Mengen an Mischungen A, B, C und D : a) Bei der Aufbereitung der Mischung C werden vorteilhafterweise 95 Teile der Mischung A mit 5 Teilen der Mischung B vermengt. Im allgemeinen kann man jedoch mit Mischungen C arbeiten, welche 95 - 99gO A und 5 - 10/0 B enthalten. b) Zu der Mischung C werden pro 100 Teile C 15 - 40 Teile D gegeben, wobei pro 100 Teile C 30 Teile D bevorzugt werden.
Die im erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Mengen an Produkt X bzw. Produkt Y sind abhängig von der herzustellenden Papierqualität. Im allgemeinen verwendet man 1, 2 - 40/0 X und 0,0024 bis 0, 0030/0 Y bezogen auf die Papiermasse.
Das Produkt Y wird wie folgt erhalten :
1. Man schlämmt in 50 Teilen Wasser 15 Teile Stärke auf und gibt zu dieser Suspension im kalten Zustand 10 Teile NaOH in lu Teilen Wasser. Man erhält auf diese Weise eine klare Lösung. Zu dieser klaren Lösung gibt man auf je 100 Teile derselben zirka und vorzugsweise 4 Teile des wie bereits beschrieben erhaltenen Produktes B. Das so erhaltene Produkt Y ist direkt verwendbar.
Das Kalkwasser bereitet man vorzugsweise so auf, dass man Klarwasser mit gebranntem Kalk (Calciumoxyd) versetzt und nach abgelaufener Reaktion den Kalkbrei absitzen lässt und die überstehende klare Lösung als Kalkwasser verwendet. Man kann auch Frischwasser zu diesem Zweck verwenden, es wird jedoch bevorzugt, die als Ersatz für Wasserverluste benötigten Frischwassermengen bei der Filzwäsche zu verwenden, wo man sie zumeist mit bis zu 50% regeneriertem Wasser gemischt einsetzt. Der zurückgebliebene Kalkbrei kann durch weitere Wassermengen zur Aufbereitung weiteren Kalkwassers Verwendung finden.
Das regenerierte Wasser könnte an sich bei der Filzwäsche auch ohne Frischwasser Verwendung finden, nachdem aber zur Verlustdeckung ohnedies Frischwasser benötigt wird, so wird dies zweckmässigerweise zur Filzwaschung verwendet, wodurch die Laufzeit der Filze naturgemäss noch weiter verlängert wird.
In einer Variante des Verfahrens kann zum aus der Stoffrückgewinnungsanlage austretenden Klarwasser solches"Kalkwasser"zugegeben werden, welches durch Versetzen von Kalk mit frischer Vollmilch, Stehenlassen dieser Mischung und Verdünnung derselben mit Klarwasser erhalten wurde. Vorzugsweise versetzt man 3 Teile gebrannten Kalk mit 1 Teil Vollmilch, lässt zirka 45 min stehen, worauf zu der stark erwärmten Mischung unter ständigem Rühren 6 Teile Klarwasser gegeben werden. Das so erhaltene "Kalkwasser" wird dann zum zu regenerierenden Klarwasser gegeben.
Neben den erheblichen Vorteilen, welche durch eine geringere Gewässerverschmutzung, die bei Aus- übung des erfindungsgemässen Verfahrens praktisch vernachlässigbar ist, erzielt man die folgenden Vor-
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teile :
1. Erhebliche Einsparungen an den Beitragskosten für die öffentliche Abwasserreinigung, da die Fabrikabwässer praktisch nicht mehr existent sind.
2. Einsparung der Kosten an teuren Zusätzen von Spezialprodukten, beispielsweise"Polymin"oder Natriumaluminat bei der Stoffrückgewinnung. Die pro Stoffrückgewinnungsanlage im Dreischichtenbetrieb üblicherweise im Betrag von mindestens Fr. 300.--und üblicherweise bis zu Fr. 1000.--liegenden Chemikalienkosten pro Tag können bis zu etwa Fr. 50. -- pro Tag und Anlagereduziert werden.
3. Der bei 4 Papiermaschinen mit zirka 12 m3 I min, selbst bei Mitverwendung von Abwässern, benötigte Frischwasserbedarf konnte bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auf rund 2 bis 3 mus min reduziert werden.
4. Trotz der vollumfänglichen Wiederverwertung des Abwassers ist die Schreibfestigkeit der hergestellten Papiere aller Qualität erheblich besser, und insbesondere bei gefüllten Papieren mit beispielsweise 20-251o Aschgehalt, d. h. also bei sogenannten Streichrohpapieren, ist der qualitative Faktor be- merkenswert.
5. Die ansonsten gefürchtete Schaumbildung, welche bei den zuletzt genannten gefüllten Papieren besonders lästig ist, unterbleibt praktisch vollständig.
6. Die Algenbildung wird mit diesem Verfahren praktisch vollständig unterbunden, ebenso die gefürchtete Schleimbildung. Die Stoff- und Wasserrohrleitungen neigen viel weniger zur Verschmutzung als das bei den bisher bekannten Verfahren der Fall war.
7. Die erhaltenen Papiere neigen bedeutend weniger zur elektrostatischen Aufladung, was sich insbesondere bei Druckpapieren ausserordentlich günstig auswirkt.
8. Wird das"Kalkwasser"durch Zusetzen von Kalk mit frischer Vollmilch erzeugt, und das erhaltene Klarwasser zur Herstellung von Papier oder Karton wieder verwendet, so ergeben sich noch die weiteren nachgenannten Vorteile. Es wird möglich, unter Verbesserung der Papierqualität bzw. bei gleichbleibender Papierqualität etwa die halbe für die Leimung erforderliche Alaunmenge einzusparen, wenn man, wie überraschenderweise gefunden wurde, zum Absäuern der Papiermasse eine Mischung verwendet, welche aus 50 Teilen Kalkwasser, 0,5 Teilen konzentrierter Schwefelsäure und 50 Teilen 15loger Alaunlösung erhalten wird. Dabei setzt man unter ständigem Umrühren zu 50 Teilen Kalkwasser 0,5 Teile konzentrierte Schwefelsäure, und man gibt zu dieser Mischung 50 Teile 15%gen Alauns.
Daneben, dass auf diese Weise der verhältnismässig teure Alaun eingespart werden kann und das Verfahren dadurch erheblich wirtschaftlicher wird, gestattet es dieses Verfahren, den PH der Papier- bzw. Kartonmasse stark heraufzusetzen, ohne die Schreibfestigkeit des erzeugten Papiers nachteilig zu beeinflussen. Arbeitet man in herkömmlicher Weise mit 15%piger Alaunlösung alleine, so wird man einen PH von 4,5 bis 5 in der Masse feststellen, während bei Absäuerung der Papiermasse in erfindungsgemässer Weise ein PH von 6 bis 6, 5 als sehr zufriedenstellend verwendet werden kann.
Dieser höhere PH wirkt sich auch bei der Ausscheidung der Schmutzwässer vorteilhaft aus, indem diesen nur noch verhältnismässig wenig Alkali zugesetzt werden muss, um sie zu neutralisieren. Um den von den Abwasserbehörden in der Schweiz verlangten PH 7, 8 - 8 zu erreichen, wird man also weniger Alkali aufwenden müssen, als dies bei den bisherigen Verfahren der Fall war.
Selbstverständlich können bei der Aufbereitung der drei verwendeten Produkte, welche nur im Zusammenhang miteinander zur erstrebten Wirkung führen, geringe Schwankungen in der Konzentration der einzelnen Chemikalien toleriert werden, doch sind die Mengen im allgemeinen für den Erfolg des Verfahrens ausserordentlich kritisch. So können manchmal kleine Mengenabweichungen den Erfolg des Verfahrens vollständig in Frage stellen.
Obschon die Herstellung der drei verwendeten Hilfsmittel in nacharbeitbarer Weise klar umschrieben wurde, so ist doch die Herstellung derselben sehr delikat, so dass die Reproduzierbarkeit zwar gewährleistet ist, aber einige Übung verlangt.
Die genannten kleinen Probleme bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens stehen jedoch in keinem Verhältnis zu den ungeheuren Vorteilen, welche technisch und wirtschaftlich erzielbar sind.
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