AT391492B - Verfahren zur entfernung von druckfarben aus sekundaerfaserquellen, sekundaerfasern und verfahren zur herstellung von papier unter deren verwendung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von Druckfarbe aus einem Druckfarbe enthaltenden Sekundär-Ausgangsmaterial.

Die gewerbliche Erzeugung verschiedener Papiertypen erfordert die Verwendung von Papierrecyclisat als eine Quelle für Fasern zur Herstellung von Papier, aufgrund der Unkosten frischer Fasern. Vor der Verwendung derartiger sekundärer Faserquellen zur Herstellung eines gewerblichen Produkts ist es notwendig, die Faserquelle so zu behandeln, daß unerwünschte chemische Bestandteile, die die Qualität des endgültigen Papierprodukts nachteilig beeinflussen, entfernt werden. Die vorwiegenden Verunreinigungen, die entfernt werden müssen, sind Druckfarben bzw. Tinten oder Farbstoffe, die sich nachteilig auf die Farbe und den Glanz der als Beschickungsmaterial verwendeten Sekundärfäsem auswirken. Druckfarbenablagerungen auf Papier sind äußerst dünn und weisen etwa eine Dicke von nur etwa 0,000254 cm (0,0001 inch) auf. Chemisch sind die Druckfarben im allgemeinen ein Gemisch von Pigment oder organischem Farbstoff, Bindemittel und Lösungsmittel. Einige Druckfarben enthalten auch metallische Trockner, Weichmacher und Wachse, um erwünschte Eigenschaften zu verleihen. Ihre chemische Aufbereitung kann daher sehr kompliziert sein. Jedoch sind Druckfarben nicht mit anderen Zusätzen oder Verunreinigungen gleichzusetzen, wie Lacke, Leime und Weichmacher, die, wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Entfernung von Druckfarben geläufig, chemisch und physikalisch unterschiedlicher Natur sind.

Bisher wurde die Reinigung von Sekundärfasem allgemein dadurch erzielt, daß die Quellen für Sekundärfasem verschiedenen Behandlungen unterworfen wurden. Die allgemeinste Behandlungsform ist das chemische nasse De-inking. Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 098 784 (Gorman) ein De-inking-Verfahren für bedrucktes Papier, bei dem das bedruckte Papier in Wasser aufgeschlämmt wird, das 0,2-5,0 Prozent (basierend auf dem Gewicht des Papiers) eines wasserlöslichen, nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels enthält, bei einer Temperatur von etwa 32-82 °C (90-180 °F). Die Behandlung erfolgt in einer Standard-Papierstoff-Zerfaservorrichtung, in der die Papiermasse zu im wesentlichen Einzelfasern zerkleinert wird. Die US-PS 3 179 555 (Krodel et al) beschreibt ein wäßriges Verfahren unter Verwendung bestimmter Salze, um eine Änderung des Zeta-Potentials zwischen den Druckfarbenteilchen und den Materialteilchen zu bewirken. Ein Detergens wird zum Emulgieren der abgetrennten Druckfarbenteilchen verwendet, wodurch sie von der Pulpe durch Waschen entfernt werden können. Die US-PS 3 377 234 (Illingworth) beschreibt ein De-inking-Mittel zur Verwendung in einer wäßrigen Lösung, das ein Gemisch von Alkylsulfaten, Alkylarylsulfonaten und Natriumpolyphosphat erfaßt. Die US-PS 1422 251 (1922) (Billingham) beschreibt die Desintegration von Sekundärfaserquellen als eine Vorbereitung für das Naß-De-inking. Die US-PS 2 018 938 (1935) (Wells) beschreibt eine Naß-De-inking-Verfahrensweise, bei der Abfallpapier in einer seifigen Lösung mit einer Stabmühle desintegriert wird. Die US-PS 2 916 412 (1959) (Altmann et al.) beschreibt ein Naß-De-inking-Verfahren, bei dem aufgeschlammtes Abfallpapier (3,25 % Konsistenz) grob zu einem Papieibrei verarbeitet wird und anschließend bei einer Temperatur unter 44,4 °C verfeinert wird, um die Druckfarbe von den Fasern zu schlagen. Die DE-PS 2 836 805 (1979) beschreibt das Aufschlämmen von Abfallpapier in einem Pulver mit einer Konsistenz von 3-5 % in Anwesenheit von Elektrolyten, um das Quellen der Fasern zu bewirken, wodurch die Druckfarbe abbröckelt. Jedoch können diese und andere De-inking-Verfahren kostspielig sein und zu großen Schlammengen führen, wodurch sich Abfallbeseitigungsprobleme ergeben. Außerdem gibt es bestimmte Papiertypen, die nach üblichen Naßmethoden überhaupt nicht erfolgreich zu De-inken sind, da sie mit den De-inking-Mitteln chemisch nicht reagieren.

Andere Behandlungen von Sekundärfasem richteten sich auf die Abtrennung anderer Verunreinigungen neben Druckfarben von den Sekundärfasem, wie Kunststoffüberzüge und verschiedene teilchenförmige Materialien. Beispielsweise beschreibt die FR-PS 1295 608 (1961) die Gewinnung von Abfallpapier, das mit synthetischen Materialien oder Kunststoffolien überzogen ist, durch Benetzen des Abfallpapiers und Abriebbehandlung der Aufschlämmung in einem Holländer. Die hydrophoben Kunststoffteilchen können von dem hydrophilen Fasermaterial abgetrennt werden, das durch die Reibungsmühle zu Teilchen (Fasern) desintegriert wurde, die kleiner sind als die Kunststoffteilchen. Die GB-PS 940 250 (1963) beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Fasermaterialien aus Abfallpapieiprodukten, die mit synthetischen Harzen in der Form eines starren Films überzogen wurden. Dieses Abfallmaterial wird einer kräftigen mechanischen Behandlung in Anwesenheit von weniger als 70 Gew.-% Wasser unterzogen, um das Material zu zerfasern, wobei der synthetische Haizfilm in relativ großen Stücken zurückbleibt. Die GB-PS 1 228 276 (1971) beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Fasermaterial aus Abfallpapier, das mit Kunststoff überzogen ist oder Kunststoff enthält. Das Abfallpapier wird in Wasser zerfasert, wodurch sich der Kunststoff von den Fasern in kleinen Teilchen ablöst. Die Kunststoffteilchen werden anschließend von den Fasern abgetrennt. Eine russische Veröffentlichung "Dry Comminution of Waste Paper", von Μ. V. Vanchakov, V. N. Erokin, Μ. N, Anurov (14. Januar 1981) beschreibt das trockene Vermahlen von Abfallpapier in einer Hammermühle als Vorbehandlung vor einem Hydrapulper, um große Verunreinigungen, wie Befestigungsmaterialien, Tuch, Polyethylenfolie und andere zu entfernen. Das gemahlene Material wird durch Trennsiebe mit Öffnungen von 4 mm und 8 mm Durchmesser geleitet und die Fraktionen, die durch die Siebe hindurchtreten, werden in einem Hydrapulper entfasert. Wie jedoch vorstehend ausgeführt, richtet sich keine dieser Verfahrensweisen auf das De-inking. Alle betreffen die Entfernung von Kunststoffolien und Überzügen, die sich als relativ große Teilchen abtrennen. Außerdem verwenden alle Methoden außer der russischen Veröffentlichung Wasser und sind daher für ein Trockenverfahren -2-

Nr. 391 492 nicht empfehlenswert Andererseits betrifft die russische Veröffentlichung kein De-inking, sondern richtet sich auf die Entfernung großer Verunreinigungen anstelle von Feinstoffen.

Andere bekannte Verfahren zur Behandlung von Abfallpapieren verwenden unterschiedliche Methoden. Beispielsweise lehrt die US-PS 3 736 221 (1973) (Evers et al.) ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpem aus Abfallpapier durch Zerfasern des Abfallpapiers in einer Hammermühle, Überziehen der Fasern mit einem wäßrigen Bindemittel, Druckbehandlung und Verbacken. Es wird kein Versuch unternommen, die Druckfarbe von dem Abfallpapier zu entfernen.

Gleiches gilt auch für das durch die DE-AS 1 246 382 bekannt gewordene Verfahren znm Aufschluß von Altpapier. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Altpapier trocken zerkleinert und unmittelbar anschließend unter Zufuhr von Wasser auf die gewünschte Konsistenz gebracht. Dabei wird das Ausgangsmaterial nicht in Einzelfasem, sondern in gerade noch wahrnehmbare Faserbündel zerfasert, wobei das Ausgangsmaterial zum Teil aus Zeitungspapier besteht. Durch dieses Verfahren soll erreicht werden, daß sich die Faseimasse einfacher weiter verarbeiten läßt, wobei ein Einweichen erforderlich ist

Die US-PS 4 124 168 (1978) (Bialski et al.) lehrt ein Verfahren zur Gewinnung unterschiedlicher Arten von Abfallpapier aus einer gemischten Quelle durch Fragmentbildung der Ausgangsmaterialien und Abtrennen der verschiedenen Komponenten durch ihre Fragmentbildungsfähigkeit Diese Methode dient nur dazu, verschiedene Arten von Abfallpapier, die in einem gemischten Material vorhanden sind, zu klassifizieren, und es ist nicht möglich, die Druckfarbe von dem Abfallpapier zu entfernen. Die DE-PS 1 097 802 (1961) beschreibt ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Abfallpapier durch Reißen und Reinigen des Papiers, Zerknittern und Walzen des zerrissenen Papiers in praktisch trockenem Zustand und Zerfasern im trockenen Zustand, gegebenenfalls in Anwesenheit von trockenem Dampf. Diese Methode versucht die Schwierigkeiten zu überwinden, die sich bei der Zerfaserung von Abfallpapieren ergeben, die mit hydrophoben Materialien überzogen sind, die nicht gut auf wäßrige Methoden ansprechen. Es wird jedoch keine Lehre angegeben, wie Druckfarbe durch eine derartige Trockenbehandlung entfernt werden kann.

Dementsprechend verbleibt ein Bedürfnis nach einem De-inking-Verfahren, das die Schlammbildung und die chemischen Kosten vermeidet oder auf ein Minimum herabsetzt. Zahlreiche verschiedene bekannte Behandlungsverfahren für Abfallpapier versuchten diesem Bedürfnis zu entsprechen, keine der Verfahrensweisen war jedoch erfolgreich.

Ziel der Erfindung ist es, ein De-inking-Verfahren bzw. ein Verfahren zur Entfernung von Druckfarben bzw. Drucktinten vorzuschlagen, das einfacher durchzufühien und wirtschaftlicher ist, als die üblicherweise verwendeten De-inking-Naßverfahren.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß das Sekundärfaser-Ausgangsmaterial unter Bildung von einzelnen Fasern und Druckfarbe enthaltenden Feinstoffen, wie an sich bekannt, mechanisch zerfasert wird, wobei das Sekundärfaser-Ausgangsmaterial beim Zerfasern trocken gehalten wird, um ein Zusammenkleben der erhaltenen Fasern und Feinstoffe zu verhindern, wobei die Feinstoffe von den Fasern getrennt werden.

Die Feinstoffe, die die Druckfasem enthaltenden Feinstoffe umfassen, werden von den Fasem durch Sieben durch ein Sieb mit Maschenweiten, die ausreichend gering sind, um die Fasem zurückzuhalten, jedoch ausreichend groß sind, um den Durchtritt der Feinstoffe zu gestatten, abgetrennt. Die Feinstoffe können Druckfarbenteilchen, Faserfragmente, die Druckfarben aufweisen, anderes Teilchenmaterial, das Druckfarbe trägt, wie Beschwerungs- oder Füllmaterialien, Faserfragmente, die während der Zerfaserung gebildet wurden, Faserfragmente, die ursprünglich in der Quelle für die Sekundärfasem vorhanden waren und teilchenförmige Beschwerungs- und Füllmaterialien umfassen, die in der Sekundärfaserquelle vorhanden sind. Es versteht sich jedoch, daß in allen Fällen zumindest ein Teil der Feinstoffe Druckfarben enthaltende Feinstoffe oder Druckfaibenteilchen umfaßt

Die hier und in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücke weisen folgende Bedeutungen auf: "Sekundärfaserquelle" bzw. "Ausgangsmaterial für Sekundärfasem" bedeutet cellulosehaltige Produkte die Druckfarbe tragen oder enthalten, wie bedrucktes Abfallpapier, das zur Verwendung als Ausgangsmaterial bzw. Quelle für die Herstellung von Fasem zur Papierherstellung eingesetzt werden soll. "Lufttrocken" bedeutet, daß sich der Feuchtigkeitsgehalt der Quelle für Sekundärfasem im Gleichgewicht mit den atmosphärischen Bedingungen befindet, denen sie ausgesetzt ist. "Im wesentlichen Einzelfasem bzw. diskrete Fasern" bedeutet im wesentlichen einzelne Fasem, wobei es möglich ist, daß einige Faseraggregate vorhanden sind, die mehrfach länger sind als ihr Durchmesser.

Typischerweise enthalten Sekundärfaserquellen etwa 3 - 9 Gew.-% Feuchtigkeit, was für die erfindungsgemäßen Zwecke etwa dem Bereich für lufttrockenes Papier entspricht. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher bevorzugt, wenn kein zusätzliches Wasser vorhanden ist oder zu der zu zerfasernden Sekundärfaserquelle gefügt wird. Es wurde gefunden, daß, wenn der Wassergehalt des Papiers zunimmt, die Energiebedürfnisse für die Zerfaserungsvorrichtung rasch ansteigen. Diese Energiezunahme kann zur Zerstörung der Fasem führen, was zu einem unbrauchbaren Abbau der Fasem führt. Auch neigen, wenn der Wassergehalt zunimmt, die während der Zerfaserung gebildeten Fasem und Feinstoffe zur Agglomeratbildung oder dazu, aneinander zu haften, wodurch die Vorrichtung verstopft, die Abtrennung verhindert und die Ausbeute an brauchbaren Fasem verringert werden können. Die Quelle für Sekundärfasem befindet sich daher in im wesentlichen trockenem Zustand, wenn die Zerfaserung durchgeführt wird, und es sollte, obwohl Wasser -3-

Nr. 391492 vorhanden sein oder zugesetzt werden kann, nicht soviel sein, daß ein unbrauchbares oder unwirtschaftliches Ausmaß der Faserzersetzung oder des Energieverbrauchs bewirkt werden oder die Zerfaservorrichtung verstopft wird. Die spezielle zahlenmäßige Begrenzung des Wassergehalts hängt hauptsächlich von den Charakteristika der Quelle für die Sekundärfasern und dem Betrieb und der Wirtschaftlichkeit der bei dem Verfahren verwendeten Zerfaserungsvorrichtung ab. Diese Grenzen können vom Fachmann durch Versuche bestimmt werden. Im allgemeinen ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Sekundärfaser·Ausgangsmaterials auf höchstens 20 Gew.-% gehalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders brauchbar zur Entfernung von Druckfarben von Sekundärfaserquellen, die mit einem Oberflächenleim oder einem Sperrschichtmaterial überzogen wurden. Der Leim dient zur Abhaltung der Druckfarbe derart, daß ein Widerstand gegen den Durchtritt der Druckfarbe nach deren Auftrag auf die Quelle für die Sekundärfasem geschaffen wird. In derartigen Fällen wird mindestens ein Teil des Leims oder Überzugs mit den Druckfarbenfeinstoffen während des Zerfasems entfernt und von den Fasern abgetrennt. Beispiele für Sperrschichtüberzüge oder Oberflächenleime umfassen Stärken, Casein, tierischen Leim, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Wachsemulsionen und verschiedene Harzpolymere.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Einzelfasem bzw. diskreten Fasern, die keine Hydratbildung aufweisen (die für Fasern, die nach Naß-De-inking-Verfahren erhalten wurden charakteristisch ist), sind als Sekundärfasem geeignet und können zur Herstellung von Celluloseprodukten, wie Stoff, bzw. Gewebe, Papier, Polster, Watte, Bögen bzw. Blätter, Zeitungsdrucke und dgl. recyclisiert werden.

Im folgenden werden die beigefügten Figuren kurz erläutert. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Zerfaserungsvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Zerfaserungsvorrichtung des Typs der Fig. 1, wobei der Vorderdeckel geöffnet ist, um die Rührflügelblätter und die schartenförmige Arbeitsoberfläche freizulegen.

Fig. 3 ist ein perspektivischer Schnitt der geöffneten Zerfaserungseinrichtung, aus der der Rührflügel entfernt ist, um die Öffnung freizulegen, durch die die verarbeiteten Fasern aus der Arbeitskammer abgezogen werden.

Fig. 4 ist ein Seitenaufriß der Zerfaserungsvorrichtung, teilweise im Schnitt, der seinen Betrieb zeigt.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Zerfaserungsvorrichtung, die modifiziert wurde, um in kontinuierlicher Weise betrieben werden zu können.

Fig. 6 ist ein schematisches Fließdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren veranschaulicht

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Verwendung der Erfindung im Zusammenhang mit der Papiertierstellung veranschaulicht.

Im folgenden werden die Figuren genauer erläutert

Der in der Fig. 1 dargestellten Zerfaserungsvorrichtung liegt eine Turbinenmühle (Turbomühle) zugrunde. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß zahlreiche Zerfaserungsvorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind, wie Hammermühlen, Scheiben- bzw. Tellermühlen, Stiftmühlen, Schlagkreuzmühlen usw. Im allgemeinen umfaßt die Zerfaserungsvorrichtung (1) ein Gehäuse, das rotierende Rotorblätter (vgl. Fig. 2) einschließt die durch eine geeignete Antriebsvorrichtung (2) angetrieben werden. Die Quelle für Sekundärfasem, z. B. bedrucktes Papier, das zerschnitzelt werden kann, wird in die Zerfaserungsvorrichtung (1) durch den Beschickungseinlaß (3) eingespeist, und das Abfallpapier wird im wesentlichen zu Fasern und Feinstoffen zerkleinert oder zerfasert. Ein im Inneren angeordneter Ventilator zieht Luft durch den Beschickungseinlaß (3) zusammen mit dem Abfallpapier ein und führt die Luft durch die Austrittsöffhung (4) ab, wobei die Fasern und Feinstoffe mit der Luft mitgetragen werden. Die Fasern werden in einem schlauchförmigen Netz-Sack (5) gesammelt, der die Feinstoffe durch die Maschenöffhungen hindurchtreten läßt, während die Fasern zurückgehalten werden. Ein spezielles Material für den Netzsack (5) das sich als zufriedenstellend erwies, wies eine Maschengröße von 50 x 60 Öffnungen pro 2,54 cm (pro inch) auf. Der Drahtdurchmesser betrug 0,0229 cm (0,009 inch), und die Öffnungen betrugen 0,0152 cm x 0,0304 cm (0,006 x 0,012 inch). Die Öffnungsfläche des Siebes betrug 23 % der Oberfläche. In der Fig. 1 sind auch Kühleinrichtungen vorgesehen, die einen Wasserzufuhreinlaß (6) und Austrittsöffnungen (7) zur Abfuhr von Wärme aufweisen, die durch die Reibung bei der Scherbehandlung des Fasefbeschickungsmaterials erzeugt wird. Abgesehen von dem schlauchförmigen Netzsack (5) sind Zerfaserungsvorrichtungen, wie in der Fig. 1 dargestellt, eine handelsübliche Ausrüstung. Eine derartige Zerfaserungsvorrichtung wird in der US-PS 3 069103 beschrieben. Die vorliegend veranschaulichte und verwendete spezielle Vorrichtung war eine Pallman Ref. 4-Zerfaserungsvorrichtung.

Fig. 2 stellt die innere Arbeitskammer der Zerfaserungsvarrichtung dar, und veranschaulicht primär die Lage der Rotorblätter. Es wird eine schartenförmige, gerillte Arbeitsoberfläche (8) dargestellt, an der das Beschickungsmaterial durch Einwirkung der sich bewegenden Rotorblätter (9) gerieben wird. In der Fig. ist dies nicht deutlich dargestellt, jedoch liegt ein Zwischenraum zwischen der schartenförmigen Arbeitsöberfläche und den Blättern vor, in dem die Cellulosematerialien herumgestoßen werden. Die Blattstellung in bezug auf die Arbeitsöberfläche (8) ist einstellbar, so daß eine gewisse Steuerung des Zerfaserungsausmaßes möglich ist, das auch durch die Motorgeschwindigkeit, die Verweilzeit und die Natur der Arbeitsoberfläche gesteuert wird. Die Arbeitsöberfläche (8) besteht aus sechs entfembaren Segmenten. Diese können durch eine größere oder geringere Anzahl von Segmenten ersetzt werden, die eine unterschiedliche Bauweise oder Konfiguration bezüglich der -4-

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Oberfläche aufweisen. Diese Flexibilität fährt zu zahlreichen Möglichkeiten zur Änderung und Optimierung der Zerfaserung. Jedoch arbeitet die hier veranschaulichte Bauweise sehr zufriedenstellend. Insbesondere sind die Rillen jedes Segments, wie dargestellt, parallel zueinander und befinden sich in einem Abstand von etwa 2 mm, gemessen von Scheitelpunkt zu Scheitelpunkt, voneinander. Jede Rille ist etwa 1,5 mm tief. Die radiale Breite jedes Segments beträgt etwa 10 cm. Diese Abmessungen dienen lediglich als Beispiel ohne eine Einschränkung darzustellen. Wie speziell dargestellt, liegt die Arbeitsoberfläche im Inneren der schwenkbaren Abdeckung (10), die im wesentlichen identisch mit der anderen Arbeitsfläche (8) ist, die bereits beschrieben wurde. Wenn die Abdeckung geschlossen wird, so bilden die beiden Arbeitsoberflächen eine Innenkammer, in der das Beschickungsmaterial zerfasert wird.

Die Fig. 3 stellt einen perspektivischen Schnitt der Zerfaserungsvorrichtung dar, wobei der Rotor entfernt wurde, um die Öffnung (11) freizulegen, durch die das zerfaserte Material gelangt, bevor es durch die Austrittsöffnung (4) austritt. Die Größe der Öffnung stellt eine Variable dar, die das Zerfaserungsausmaß durch Vergrößerung oder Verringerung der Luftströmungsgeschwindigkeit und somit die Verweilzeit innerhalb der Zerfaserungsvorrichtung steuert. Die Öffnung ist in einer entfembaren Platte (12) enthalten, um eine zweckmäßige Änderung der Öffnungsgröße zu ermöglichen. Ein Öffnungsdurchmesser von 160 mm hat sich als geeignet in Verbindung mit einer Luftströmungsgeschwindigkeit von etwa 10 pro min erwiesen. In der Fig. 3 sind auch die Rührflügelblätter (13) des Ventilators gezeigt, der die Luftströmung durch die Zerfaserungsvorrichtung bewirkt.

Fig. 4 ist eine Querschnitt-Ansicht der Zerfaserungsvorrichtung, die schematisch ihren Betrieb darstellt. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtung der Luft und der Fasern an. Speziell wird eine Sekundärfaserquelle (14) in den Beschickungseinlaß (3) eingeführt, wo sie mit den rotierenden Blättern (9) in Kontakt kommt. Der Luftstrom führt die Sekundärfaserquelle zwischen die Rotorblätter und die Arbeitsoberfläche (8), derart, daß die Sekundärfaserquelle zu immer kleineren Teilchen zeikleinert wird und schließlich zu im wesentlichen Einzelfasem und Feinstoffen zerkleinert oder zerfasert wird. Die Zentrifugalkräfte, die durch die Rotorblätter erzeugt werden, zwingen die Teilchen, vorzugsweise die größeren Teilchen, zu der Spitze bzw. dem Scheitel (15) zwischen den winkelförmigen arbeitenden Oberflächen. Diese Kräfte können die größeren Teilchen daran hindern zu entweichen, bevor sie völlig zerfasert wurden. Nach im wesentlichen vollständiger Zerfaserung werden die zerkleinerten festen Materialien durch die Öffnung (11) der entfembaren Platte (12) getragen. Die Ventilator-Flügel (13) zwingen dann die durch die Luft getragenen Fasern durch die Austrittsöffnung (4).

Fig. 5 veranschaulicht den Betrieb der vorstehend beschriebenen Zerfaserungsvonichtung, jedoch in leicht modifizierter Weise für den kontinuierlichen Betrieb, der für den gewerblichen Betrieb günstig ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Beschickungseinlaß (3) als rohrförmiger Einlaß anstelle des Trichters, wie in der Fig. 1 gezeigt, dargestellt. Das Beschickungsrohr führt zu einer kontinuierlichen Zufuhr von zerkleinertem Sekundärfasern-Quellenmaterial geeigneter Größe und Qualität. Allgemein gesprochen kann ein derartiges Material in der Form von Blättern von etwa 5,8 bis etwa 10,15 cm im Quadrat (etwa 2 bis etwa 4 inches square) oder weniger vorliegen, und es sollte frei von Trümmern bzw. Schutt sein, um die Zerfaserungsvorrichtung zu schützen. Jedoch hängt die Teilchengröße und die Form der Beschickung von den Fähigkeiten der speziellen zu verwendenden Zerfaserungsvorrichtung ab und ist erfindungsgemäß nicht beschränkt. Beispielsweise können Reißscheren zum Zerreißen der Sekundärfaserquellen verwendet werden, um die in den Tabellen I - m dargestellten Daten zu sammeln. Eine weitere veranschaulichte Modifikation ist das kontiniuierlich bewegte Sieb (16), das die Fasern in der Form einer Matte oder einer Watte (17) sammelt. Die Maschen des Siebes sind so gewählt, daß die Feinstoffe hindurch können, vorzugsweise unterstützt durch einen Vakuumbehälter (18), der die Feinstoffe aufsammelt und sie zu einem geeigneten Sammelort kanalisiert. Ein Drahtgewebe von 150 mesh (150 Öffnungen pro 2,54 lineare cm bzw. pro lineares inch), einem Drahtdurchmesser von 0,0066 cm (0,0026 inch), einer Öffnungsbreite von 0,01041 cm (0,0041 inch) und einer offenen Fläche von 37,4 % hat sich als am besten arbeitend erwiesen, bei Erzielung einer Matte mit einem Basisgewicht von etwa 5,44 kg/1,8 m^ (12 lb./2800 square feet) oder weniger. Dickere Matten neigen dazu, die Feinstoffe in der Matte selbst einzuschließen, unabhängig von der Größe der Drahtöffnungen. In Schattenlinien ist eine modifizierte Austrittsöffnung (4) dargestellt, die verbreitert wurde, um sich der Breite des bewegten Siebes (16) anzupassen. In der Praxis wurde beispielsweise bei kontinuierlicher Durchführung zerrissenes Abfallpapier in die Pallman-Zerfaservorrichtung in einer Menge von 0,68 kg (1,5 lb) pro min eingespeist. Die Zerfaserungsvorrichtung wurde auf eine lichte Weite von 3 mm zwischen der schalenförmigen Arbeitsoberfläche (8) und den Rotorblättem (9) eingestellt. Eine entfembare Platte mit einer Öffnung von 140 mm wurde hinter dem Rührflügel angebracht, der sich mit 4830 Umdrehungen pro min ohne Belastung bewegte. Die Luftströmung durch die Zerfaserungsvorrichtung betrug etwa 10,34 m^ (etwa 365 cubic feet) pro min. Kühlwasser wurde in den Kühlmantel in einer Menge von 21 pro min beschickt. Die ursprüngliche Wassertemperatur betrug 15 -15,6 °C (59 - 60 °F) und erhöhte sich auf 18,8 - 20 °C (66 - 68 °F) nach längerem Betrieb. Die Geschwindigkeit des das zerfaserte Material aus der Zerfaserungsvorrichtung (1) aufnehmenden Siebes (16) wurde auf 106,7 m (350 feet) pro min eingestellt. Das Vakuum unter dem Sieb (16) betrug 0,0015 bar (0,6 inch) Wasser. Etwa 18,85 % der Sekundärfaserquelle traten durch das Sieb (16) als Feinstoffe hindurch, wohingegen der Rest auf dem Sieb (16) als trockenes von Druckfarbe befreites Produkt gesammelt wurde. Der Feinstoffanteil enthielt etwa 75 Gew.-% -5-

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Faserteilchen und etwa 25 Gew.-% Ton (Füllstoff).

Fig. 6 veranschaulicht schematisch eine Gesamtansicht eines »findungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere zeigt sie eine Quelle für Sekundärfasem (19) die in eine Zerfaservorrichtung (1) mit identisch»1 oder ähnlicher Funktion wie bei dem in den vorstehenden Figuren beschriebenen Typ, eingespeist wird. Wie vorstehend erläutert, ist es für die meisten Zerfaserungs-Vorrichtungen wahrscheinlich bevorzugt, zuerst die Sekundärfaserquelle zu zerreißen. In der Zerfaserungsvorrichtung wird die zerrissene oder nichtzerrissene Sekundärfaserquelle im wesentlichen zu einzelnen oder diskreten Fasern und Feinstoffe zerkleinert, die auf einem bewegten Sieb (16) abgelagert werden. Die Ablagerung der Fasern auf dem Sieb wird durch einen Vakuumbehälter (18) unterstützt, der die Entfernung der Feinstoffe erleichtert. Die-Feinstoffe umfassen einen großen Teil der in der Rohbeschickung vorhandenen Druckfarbe, und sie werden in einem geeigneten Aufnahmegefäß (19) zur Entfernung gesammelt. Das Vakuum für den Vakuumbehälter wird durch einen Ventilator (20) geschaffen, der die Feinstoffe durch das Sieb anzieht und sie in den Aufnahmebehälter (19) bläst Die faserförmige Masse oder die Watte aus Fasern (17), die auf dem bewegten Sieb (16) abgelag»t ist wird anschließend durch Bemessen auf eine gleichmäßige Dicke oder in einer geeigneten Meßvorrichtung (21) gesammelt und anschließend zu Zellstoffballen in einer Vorrichtung zur Bildung von Ballen (22) umgewandelt oder alternativ direkt in einen Pulper beschickt unter Bildung einer Papierbreiaufschlämmung zur Herstellung von Papier in üblicher Weise. Außerdem können die gewonnenen Fasern direkt in eine Luft-Formungsvorrichtung zur Erzielung von durch Luft gelegte Matten oder Watte beschickt werden. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß verschiedene Vorrichtungen oder Ausrüstungen verwendet werden können, um die hier veranschaulichten Funktionen durchzuführen.

Fig. 7 veranschaulicht darüber hinaus das erfindungsgemäße Verfahren in einem Blockdiagramm, welches das Gesamtverfahren zur Herstellung von Papier zeigt, unter Verwendung von Fasern, die aus einer trocken-de-inkten Sekundärfaserquelle gewonnen wurden. Wie dargestellt wird eine Druckfarbe aufweisende Sekundärfaserquelle (wie bedrucktes Abfallpapier) lufttrocken zerfasert, unter Bildung von im wesentlichen Einzelfasem und Feinstoffen. Die Feinstoffe werden von den Fasern in jeglicher geeigneten Weise abgetrennt, wobei die gewonnenen Fasern zur gewünschten Verwendung verbleiben. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten. Wie dargestellt, können die Fasern zu Ballen verarbeitet werden, zur anschließenden Papierbreibereitung, wie durch die Schattenlinien gezeigt. Sie können auch direkt zu einem Luftformer beschickt werden, um durch Luft gelegte Matten zu erzeugen. Alternativ können die Fasern gereinigt werden, wie durch eine wäßrige Zentrifugen- bzw. Zentri-Reinigung wie in den Tabellen IV und V veranschaulicht, oder durch Naß-De-inking-Methoden, die in d» Industrie geläufig sind und für die als Beispiele die vorstehend beschriebenen Naß-De-inking-Patente genannt werden. In jedem Falle können die resultierenden Fasern durch Aufschlämmen mit Wasser zu Papierbrei verarbeitet und zu einer Papierherstellungsmasse mit geeigneter Konsistenz verdünnt werden. Die Masse zur Papierherstellung wird anschließend naßgelegt, unter Bildung einer Fasermatte und unter Bildung eines Papierbogens getrocknet. Die speziell»i Stufen der Papierherstellung können variieren, und sind dem Fachmann geläufig. Die in trockener Weise von Druckfarbe befreite Faser gemäß der Erfindung ist als Sekundärfas» für Stoff- bzw. Gewebematerial, Feinpapier, Druckpapier und andere Papi»e geeignet.

Beispiele:

Zur Veranschaulichung der Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden sechs verschiedene Sekundärfaserquellen erfindungsgemäß mechanisch zerfasert, wie vorstehend beschrieben, unter V»wendung der Zerfaserungsvorrichtung, dargestellt in den Fig. 1-4. Die sechs verschiedenen Proben waren Computerausdrucke, X»ocopie-Bond, mit Druckfarbe übersehichtete Pappe, gehärtet durch Ultraviolett-Licht (UV-beschichtete Pappe), lackierte Pappe, Zeitungspapier und Magazine. Die zweiten, dritten und vierten vorstehend erwähnten Proben waren nach üblichen De-inking-Naßverfahren praktisch nicht zu behandeln. Sämtliche Sekundärfaserquellen waren lufttrocken und wurden bei Raumtemperatur verarbeitet. Es versteht sich jedoch, daß bestimmte Druckfarben und Leime besser bei höheren Temperaturen verarbeitet werden können, wo sie leichter bröselig sind und daher leichter feinere Teilchen bilden. Außerdem können einige Druckfarben oder Leime thermoplastisch sein, und sie können daher besser bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden. Die optimale Verarbeitungstemperatur hängt daher von den Eigenschaften der speziellen vorwiegenden Sekundärfaserquelle und der Wirtschaftlichkeit der Bereitstellung einer geeigneten Temperatur ab.

Von Druckfarbe befreite Fasern, die dadurch gewonnen wurden, daß jede Probe dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen wurde (Test) und nicht von Druckfarben befreite Fasern (Kontrolle), die erhalten wurden durch Zerreißen jeder Probe zu kleinen Stückchen und Aufschlämmen in warmem Wasser (34 °C bzw. 110 °F) unter leichtem Vermischen, um die Bindungen von Faser zu Faser der Probe zu brechen, wurden in einer wäßrigen Aufschlämmung als Papierbrei zur Herstellung von Papierhandbög»i in üblich» Weise verwendet. Die so gebildeten Handbögen wurden anschließend auf den Glanz unter Verwendung eines photoelektrischen Reflexionsphotometers Elrepho ISO 3688 und auf den Aschegehalt (Messung der Entfernung von Überzug und/öd» Füllmaterial, TAPPIT211M-58) untersucht Außerdem wurde der Test- und d» Kontrollpapierbrei auch auf die Entwässerungseigenschaften untersucht (Canadian Standard Freeness TAPPI T227m-58). Die Ergebnisse sind in d»i nachstehenden Tabellen I, Π und ΙΠ aufgeführt. -6-

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Tabelle.! (Canadian Standard Freeness ml)

Probe Kontrolle Test Computerausdruck 380 590 Xerocopie 500 700+ UV-beschichtete Pappe 500 700+ Lackierte Pappe 500 700+ Zeitungspapier 100 270 Magazin 130 280

Tabellen (Aschegehalt Gew.%)

Pmbs Kontrolle Test Computerausdruck 10,3 6,2 Xerocopie 9,3 4,6 UV-beschichtete Pappe 4,6 2,4 Lackierte Pappe 5,1 3,2 Zeitungspapier — — Magazin 23 15

Tabellen! (Glanz)

Probe Kontrolle Test Computerausdruck 72 77 Xerocopie 81 85 UV-beschichtete Pappe 75 78 Lackierte Pappe 79 82 Zeitungspapier 35 44 Magazin 51 58

Wie aus den resultierenden Daten ersichtlich, wurden der Glanz und der Aschegehalt des endgültigen Bogens verbessert, wenn die aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Fasern zur Bildung des Bogens verwendet wurden. Außerdem wurden auch die Drainage-Eigenschaften (Freiheitsgrad) des Papierbreis durch das erfindungsgemäße Trocken-De-inking-Verfahren verbessert Die trocken von Druckfarbe befreiten Proben zeigten auch eine starke Verringerung der Anzahl sichtbarer Druckfarbenstellen im Vergleich mit den nicht-behandelten Proben. Zwar wurde dies nicht speziell gemessen, doch drückt sich diese Verbesserung zumindest teilweise in den Messungen des Glanzes aus.

Außer als einzige Behandlung einer als Beschickung für die Papierherstellung zu verwendenden Sekundärfaserquelle kann das erfindungsgemäße De-inking-Verfahren auch zur Vorbehandlung verwendet werden, der eine weitere Reinigung der Fasern oder ein übliches nasses De-inking-Verfahren folgen soll. Als Vorbehandlung verringert dieses Verfahren die Bildung von nassem Schlamm während des nassen De-inking Verfahrens (wodurch das Beseitigungsproblem, das durch die Schlammbildung erzeugt wird, auf ein Minimum herabgesetzt wird), und die chemischen Kosten werden verringert, da ein Teil der Druckfarben bereits vor der anschließenden nassen De-inking-Behandlung entfernt wurde. Die Tabellen IV und V enthalten Vergleichsdaten für von Druckfarben befreite Zigarettenschachteln, wodurch die Verbesserung einiger der physikalischen Eigenschaften von zwei Sekundärfaserquellen (Zigarettenschachteln) gezeigt wird, wenn trocken von Druckfarbe befreit und anschließend in einem Hydroclon (Centrireinigung) gereinigt wird. -7-

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Tabelle IV (Winston-Zigarettenschachteln)

Nasses Trockenes Trockenes De-inkine De-inking De-inking plus Centrireinieung Freiheitsgrad 616 619 700 Elrepho-Glanz 76,5 75,3 77,6 Asche, % “ 3,3 1,8 Tateiicv (Salem-Zigarettenschachteln) Nasses Trockenes Trockenes De-inkine De-inkine De-inking plus Centrireinigung Freiheitsgrad 636 658 699 Elrepho-Glanz 81,2 79,5 79,9 Asche, % - 3,0 2,1

In jeder Tabelle enthielt die erste Spalte physikalische Eigenschaftsdaten des erhaltenen Produkts, wenn man die spezielle Probe einem üblichen nassen De-inking-Verfahren unterwirft Das spezielle Verfahren ist hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutungslos, sondern es dient lediglich für Vergleichszwecke. Speziell enthielt die De-inking-Lösung 3,0 g Natriumhydroxid, 0,2 g Tetranatriumpyrophosphat, 0,2 g Armak Ethofat 242/25 oberflächenaktives Mittel und 1667 ml Wasser. Die De-inking-Lösung wurde auf 82 °C (180 °F) erwärmt und 50 g im Ofen getrocknetes Abfallpapier, das zu Stücken von 1,27 cm (1/2 inch) zerschnitten oder zerrissen war, wurden unter Vermischen zugesetzt Nach der Zerfaserung der jeweiligen Probe wurde diese dreimal durch Verdünnen mit Wasser auf eine Konsistenz von 1 % gewaschen. Das gewaschene Produkt wurde dann auf den Canadian Standard Freiheitsgrad untersucht und zu Handbögen geformt um die Glanztests durchzuführen.

Die zweite Spalte enthält entsprechende Daten für die Produkte des trockenen De-inking-Verfahrens der Erfindung, wie vorstehend beschrieben.

Die dritte Spalte enthält entsprechende Daten für die durch Centrireinigung der Faser, erhalten durch die trockene De-inking-Stufe der zweiten Spalte, erhaltenen Produkte. Insbesondere wurden die trocken von Druckfarbe befreiten Fasern mit Wasser aufgeschlämmt auf eine Beschickungskonsistenz von etwa 0,5 Trockengewichts-%. Die aufgeschlämmten Fasern wurden unter einem Überdruck von 2,9 bar (42 psig) in einem Bauer "600N" Centrireiniger in einer Menge von etwa 0,15 m^ (40 gallons) pro min eingespeist. Die spezielle Vorrichtung ist ein Hydroclon (Flüssigkeitscyclon) mit einer Nylonkonstruktion mit im allgemeinen konischer Form von 7,62 cm (3 inch) nominellem Innendurchmesser an der Spitze und einer Höhe von etwa 91,4 cm (36 inch). Der Centrireiniger dient zur Abtrennung der Fasern von kleineren und dichteren Teilchen in dem Fachmann für mechanische Abtrennungen bekannter Weise.

Diese Ergebnisse veranschaulichen die Wirksamkeit des trockenen De-inking-Verfahrens der Erfindung als Vorbehandlung, gefolgt von einer Reinigung, insbesondere im Hinblick auf die Verringerung von Feinstoffen, gemessen durch den verstärkten Freiheitsgrad in beiden Proben. Zusätzlich war der Glanz beider gewaschenen Proben leicht verbessert im Vergleich mit dem trocken von Druckfarbe befreiten Produkt,

Zwar ist dies nicht dargestellt, jedoch können die trocken von Druckfarbe befreiten Fasern auch anschließend in üblicher Weise, wie dem De-inking-Fachmann bekannt, naß von Druckfarbe befreit werden. Beispielsweise können die trocken von Druckfarbe befreiten Fasern in der De-inking-Lösung, die vorstehend beschrieben wurde, während eines Zeitraums zur Entfernung zusätzlicher Druckfarbe aufgeschlämmt, gewaschen und/oder centrigereinigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit entweder als De-inking-Verfahren als solches oder als Verfahren in Kombination mit anderen Papier-Herstellungsverfahren angewendet werden. Das Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf, die bisher nicht erzielt werden konnten. -8-

Claims (3)

1. Nr. 391 492 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Entfernung von Druckfarbe aus einem Druckfarbe enthaltenden Sekundär-Ausgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärfaser-Ausgangsmaterial unter Bildung von einzelnen Fasern und Druckfarbe enthaltenden Feinstoffen, wie an sich bekannt, mechanisch zerfasert wird, wobei das Sekundärfaser-Ausgangsmaterial beim Zerfasern trocken gehalten wird, um ein Zusammenkleben der erhaltenen Fasern und Feinstoffe zu verhindern, wobei die Feinstoffe von den Fasern getrennt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Sekundärfaser-Ausgangsmaterials auf höchstens 20 Gew. -% gehalten wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtrennen der Feinstoffe von den Sekundärfasem das zerfaserte Material gesiebt wird. Hiezu 7 Blatt Zeichnungen -9-