DD269755A3 - METHOD FOR SOLIDENTRETENTION AND TEMPERATURE ACCELERATION IN PAPER MANUFACTURE - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Feststoffretention und Entwaesserungsbeschleunigung bei der Papierherstellung, das in der Papierindustrie genutzt wird. Dazu wird ein hochverzweigtes, hochmolekulares, wasserloesliches Copolymer aus Dimethyl-dially-ammoniumchlorid und 0,1 bis 3,0 Mol-% eines vernetzenden Comonomeren in Mengen von 0,01 bis 0,5% bezogen auf den Gehalt der papierbildenden Suspension an Faserrohstoffen und Zuschlagstoffen, zu dieser Suspension zugesetzt und die Papierherstellung in bekannter Weise durchgefuehrt.Process for solids retention and dewatering acceleration in papermaking used in the paper industry. For this purpose, a highly branched, high molecular weight, water-soluble copolymer of dimethyl diallyl-ammonium chloride and 0.1 to 3.0 mol% of a crosslinking comonomer in amounts of 0.01 to 0.5% based on the content of the paper-forming suspension of fiber raw materials and Additives, added to this suspension and the papermaking carried out in a known manner.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerungsbeschleunigung und zur Retention der Faser-, Füll- und Feinstoffe bei der Papierherstellung, wobei gleichzeitig die Abwasserbehandlung verringert wird. Das Verfahren eignet sich bei der Herstellung von verschiedenen Pappe- oder Papierarten, die sich durch unterschiedliche Faserroh- und Zuschlagstoffe auszeichnen.The invention relates to a method for dewatering acceleration and retention of fiber, fillers and fines in papermaking, while reducing wastewater treatment. The method is suitable for the production of various types of cardboard or paper, which are characterized by different Faserroh- and aggregates.
Bei der Papierherstellung gelangen die Faserrohstoffe, z. B. Holzschliff oder gemahlener Zellstoff oder verkleinertes Altpapier, in der Regel mit weiteren Zuschlagstoffen wie z. B. Füllstoffen oder mineralischen Pigmenten, als wäßrige Suspension auf ein endloses bewegtes Siebband. Dabei werden große Mengen Wasser entfernt und ein Blatt gebildet. Dieses Blatt wird anschließend weiter mechanisch entwässert und getrocknet. Voraussetzung für eine hohe Produktivität der Papiermaschinen bei guter Materialökonomie ist der Einsatz verfahrenstechnischer Hilfsmittel. Als solche kommen die sog. Retentionsmittel oder Entwässerungsbeschleunigerzur Anwendung. Sie haben vor allem die Aufgabe, die Faser-, Fein- und Füllstoffretention auf dem Papiermaschinensieb zu erhöhen. Gleichzeitig sollen sie eine Entwässerungsbeschleunigung auf dem Sieb und in den nachgeschalteten Naßpressen und Trockenpartien bewirken sowie zu einer Abwasserklärung beitragen. Die Hauptwirkungen der verfahrenstechnischen Hilfsmittel, nämlich Retention und Entwässerung, sind somit Voraussetzung für hohe Produktionsleistungen durch schnellen und störungsfreien Lauf der Papiermaschinen bzw. für eine Energieeinsparung, insbesondere in den Trockenpartien, und für eine gute Materialökonomie durch weitgehendes Zurückhalten aller Feststoffe auf dem Sieb. Verbesserte Retention bedeutet gleichzeitig verringerte Abwasserbelastung.In papermaking, the fiber raw materials, z. As groundwood or ground pulp or shredded waste paper, usually with other additives such. As fillers or mineral pigments, as an aqueous suspension to an endless moving screen belt. Large amounts of water are removed and a leaf is formed. This sheet is then further mechanically dehydrated and dried. The prerequisite for high productivity of paper machines with good material economy is the use of process engineering tools. As such, the so-called retention agents or drainage accelerators are used. Above all, they have the task of increasing the fiber, fine and filler retention on the paper machine screen. At the same time they should cause a drainage acceleration on the wire and in the downstream wet presses and dryer sections and contribute to a sewage treatment. The main effects of the procedural aids, namely retention and drainage, are thus a prerequisite for high production rates by fast and trouble-free operation of the paper machines or for energy savings, especially in the dryer sections, and for a good material economy by largely retaining all solids on the screen. Improved retention means reduced wastewater load at the same time.
Als Entwässorungsbeschleuniger und Retentionsmittel werden Polyethylenimin, Polyamine, Polyamidamine sowie kationische oder anionische Polyacrylamide eingesetzt (vgl. Ulimann, Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Verlag Chemie, Band 17, S. 584; Zellstoff, Papier, 5. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, S. 231,235-237). Dabei hat Polyethylenimin die weitaus größte Anwendung als Entwässerungsbeschleuniger gefunden (Zellstoff, Papier S. 236).Polyethyleneimine, polyamines, polyamidoamines and cationic or anionic polyacrylamides are used as Entwässorungsbeschleuniger and retention agents (see Ulimann, Enzyklopädie der technischen Chemie, 4th Edition, Verlag Chemie, Volume 17, page 584. Pulp, paper, 5th edition, specialist book publisher Leipzig , Pp. 231, 235-237). Polyethyleneimine has by far the largest application as a dehydration accelerator (Pulp, paper p. 236).
Daneben v/erden weitere synthetische Polymere als Entwässerungsbeschleuniger und Retentionsmittel erprobt, haben jedoch keine technische Anwendung gefunden. Dazu gehört lineares Poly(dimethylallyl-ammoniumchlorid) (PoIy-DMDAAC). Dieses Polymer liefert im Vergleich zum Polyethylenimin eine geringere Entwässerung, so daß bei technisch relevanten kleinen Einsatzmengen keine Produktionssteigerung im Vergleich zur zusatzfreien Fahrweise erzielt werden kann (Zellstoff und Papier 31 (1982JS. 19-23).In addition, other synthetic polymers have been tested as drainage accelerators and retention aids, but have not found any technical application. These include linear poly (dimethylallyl-ammonium chloride) (poly-DMDAAC). This polymer provides less drainage compared to the polyethyleneimine, so that at technically relevant small amounts used no increase in production can be achieved in comparison to the additive-free driving style (Pulp and Paper 31 (1982, 19-23).
Wirksame Retentionsmittel und Entwässerungsbeschleuniger haben eine lineare Struktur, Verzweigungen im Molekül wirken sich nachteilig aus. Dabei sind die wirksamen chemischen Gruppen bei kationischen Produkten durchweg Amid- bzw. schwach basische Aminogruppen, nicht jedoch stark basische quatemäre Ammoniumgruppen (F. Müller, U. Beck, Das Papier 33 [1979] IOA, V 89-95). Polymere, die ausschließlich aus Struktureinheiten mit quaternären Ammoniumgruppen aufgebaut sind, finden deshalb keine praktische Verwendung.Effective retention aids and drainage accelerators have a linear structure, branching in the molecule have a detrimental effect. The active chemical groups in cationic products are consistently amide or weakly basic amino groups, but not strongly basic quaternary ammonium groups (F. Müller, U. Beck, Das Papier 33 [1979] IOA, V 89-95). Polymers composed exclusively of structural units with quaternary ammonium groups therefore find no practical use.
Retentionsmittel und Entwässerungsbeschleuniger sollen eire Mikroflockung hervorrufen, weil nur so die gewünschte Produktionssteige'-ung in allen Prozeßstufen herbeigeführt werden kann. Bei der Ausbildung von Makrofiocken sind insbesondere in de r Pressen- und Trockenpartie keine positiven Effekte erzielbar. Makroflocken werden um so eher gebildet, je höher das Molekulargewicht des eingesetzten Hilfsmittels ist.Retention agents and drainage accelerators are said to cause micro-flocculation, because only in this way can the desired production increase be brought about in all process stages. In the formation of macro-curls no positive effects can be achieved, especially in the press and dryer sections. Macroflocs are formed the sooner, the higher the molecular weight of the auxiliary used.
So zeigen z. B. hochmolekulare kationische Polyacrylamide «ine ausgesprochen starke Tendenz zur Bildung von Makroflocken mit den genannten technologischen Nachteilen.To show z. B. high molecular weight cationic polyacrylamides «ine pronounced tendency to form macro flocs with the mentioned technological disadvantages.
(F. Müüer, U. Beck, Das Papier 33 [1979] 10A, V 89-95; W. Günder, H. Melzer, Das Papier 33 (1979] 10A, V 95-100; W. Auhorn, Wochenblatt Papierfabrikation [1982] 5, S. 155-162).(F. Müüer, U. Beck, The Paper 33 [1979] 10A, V 89-95, W. Günder, H. Melzer, The Paper 33 (1979) 10A, V 95-100, W. Auhorn, Wochenblatt Papierfabrikation [ 1982] 5, pp. 155-162).
Bei Einsatz eines einzigen Polymers fallen die Optima von Feststoffretention, Entwässerungsgeschwindigkeit und Abwasserklärung häufir; nicht zusammen, sondern lieger, bei unterschiedlichen Zeiten nach dem Zusatz bzw. bei unterschiedlichen Zugjbemengen (Das Papier 33 [1973] 10A, V 89-95). Deshalb wurden auch Mischungen aus verschiedenen Pc iymeren, z.B. aus Polyethylenimin und Polyethyl« 'oxid, erprobt (Das Papier29 [1975] V32).When using a single polymer, the optima of solids retention, drainage rate, and sewage treatment are more frequent; not together, but lying down, at different times after the addition or at different Zugjbemengen (The paper 33 [1973] 10A, V 89-95). For this reason, mixtures of various polymers, for example polyethyleneimine and polyethylene oxide, have also been tested (Das Papier 29 [1975] V32).
Die bekannten verfahrenstechnischen Hilfsmittel hai η jedoch den Nachteil, daß die Entwässerungsgeschwindigkeit bei guter Retention und Abwasserklärung nicht ausreichend ist, um eine hinreichende Steigerung von Produktionsleistungen undHowever, the known process engineering tools hai η have the disadvantage that the drainage rate with good retention and sewage treatment is not sufficient to a sufficient increase in production and services
Materialökonomie zu erreichen. Sie ist häufig nur auf don ersten Teil der Siebpartie beschränkt und in den nachfolganden technologischen Abschnitten nicht in erforderlichem Umfang wirksam. Die Verwendung von Mischungen aus Polymeren hat den weiteren Nachteil, daß diese Mischungen nicht universell einsetzbar sind und daß an das technologische Regime hinsichtlich der exakt abgestimmten Dosierung zusätzliche hohe Anforderungen gestellt werden müssen.To achieve material economy. It is often limited to the first part of the wire section and is not effective in the subsequent technological sections. The use of mixtures of polymers has the further disadvantage that these mixtures are not universally applicable and that additional high demands must be placed on the technological regime with regard to the exactly coordinated dosage.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem durch den Einsatz verfahrenstechnischer Hilfsmittel bei hoher Materialökonomie eine Steigerung der Produktionsleistung bei der Papierherstellung erreicht wird, wobei gleichzeitig eine gute Abwasserklärung erzielt wird.The aim of the invention is a method in which an increase in production capacity in papermaking is achieved by the use of process engineering aids with high material economy, at the same time a good wastewater treatment is achieved.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeute bei der Papierherstellung durch erhöhte Entwässerungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig guter Gesamtretention der Feststoffe durch Zugabe eines geeigneten wasserlöslichen organischen Polymeren zu entwickeln.The object of the invention is to develop a method for increasing the space-time yield in papermaking by increased dewatering rate with good overall retention of the solids by adding a suitable water-soluble organic polymer.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indan bei der Papierherstellung als Entwässerungsbeschleuniger und Retentionsmittel ein wasserlösliches, hochverzweigtes, hochmolekulares Copolymer aus Dimethyl-diallyl-ammoniumchlorid (DMDAAC) und 0,1 bis 3,0Mol-% eines vernetzenden Comonomeren mit einer Molmasse 80000 in Mengen von 0,01 bis 0,5%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension aus Faserrohstoffen und Zuschlagstoffen, als wäßrige Lösung zugesetzt wird. Als vernetzende Comonomere für die Herstellung des hochvercweigten PoIy-DMDAAC eignen sich z. B. Amin- oder Ammoniumsalze mit mehr als zwei Allylgruppen, u. a. Methyl-trialiyl-ammoniumchlorid (MTAAC), Tetraallyl-ammoniumchlorid (TAAC), N,N,N',N'-Tetraai:ylethylendiaminhydrochlorid (TAEDC) und/oder Triallyl-aminhydrochlorid (TAC) sowie Methylenbisacrylamid (MBA). Die Herstellung des hochverzweigten PoIy-DMDAAC erfolgt durch Copolymerisation von DMDAAC mit dem vernetzenden Comonomer in wäßriger Lösung unter Dosierung des Vernetzers, wobei die Zudosierung während der fortschreitenden Homopolymerisation oder Copolymerisation des DMDAAC nach Umsätzen zwischen 25 und 90% erfolgt.According to the invention, this object is achieved, indan in papermaking as dewatering accelerator and retention agent, a water-soluble, highly branched, high molecular weight copolymer of dimethyl diallyl ammonium chloride (DMDAAC) and 0.1 to 3.0 mol% of a crosslinking comonomer having a molecular weight of 80,000 in quantities from 0.01 to 0.5%, based on the solids content of the suspension of fiber raw materials and additives, is added as an aqueous solution. Suitable crosslinking comonomers for the preparation of the highly-branched poly-DMDAAC are, for. As amine or ammonium salts with more than two allyl groups, u. a. Methyl trialiyl ammonium chloride (MTAAC), tetraallyl ammonium chloride (TAAC), N, N, N ', N'-tetraai: ylethylenediamine hydrochloride (TAEDC) and / or triallyl-amine hydrochloride (TAC) and methylenebisacrylamide (MBA). The highly branched poly-DMDAAC is prepared by copolymerization of DMDAAC with the crosslinking comonomer in aqueous solution with metered addition of the crosslinker, the addition being carried out during the progressive homopolymerization or copolymerization of the DMDAAC after conversions of between 25 and 90%.
Das verbesserte Verfahren zur Papierherstellung wird so durchgeführt, daß in üblichen technischen Vorrichtungen in bekannter Weise vor oder während der Blattbildi .ng die gewünschte Menge an Polymer diskontinuierlich oder kontinuierlich zudosiert wird. Es kann auf alle bekannten Verfahren zur Herstellung von Papier oder Pappe, die zu unterschiedlichen Papier- oder Pappesorten führen und dazu unterschiedliche Faserrohstoffe und Zuschlagstoffe verwenden, angewandt werden. Dabei kann der Feststoffgehalt der Suspension, die auf das Sieb auffließt, z.B. zwischen 0,1 und 1,5% liegen. Überraschend zeigte sich, daß bei Einsatz des hochverzweigten PoIy-DMDAAC eino erhebliche Erhöhung der Entwässerungsgeschwindigkeit eintritt. Diese beschleunigte Entwässerung erfolgt sowohl auf dem Sieb als auch in den Pressen- und Trockenpartien. Gleichzeitig werden sehr gute Ergebnisse bei Retention und Abwasserklärung erzielt. Bei gleichbleibend guter Retention gegenüber den Füllstoffen zeichnet sich das hochverzweigte PoIy-DMDAAC durch eine wesentlich höhere Aktivität gegenüber den Faserstoffen aus.The improved process for papermaking is carried out so that the desired amount of polymer is metered batchwise or continuously in conventional technical devices in a known manner before or during the Blattbildi .ng. It can be applied to all known processes for the production of paper or paperboard, which lead to different types of paper or paperboard and using different fiber raw materials and aggregates. The solids content of the suspension flowing onto the sieve, e.g. between 0.1 and 1.5%. Surprisingly, it was found that when using the highly branched poly-DMDAAC eino significant increase in the dewatering rate occurs. This accelerated drainage takes place both on the screen and in the press and dryer sections. At the same time very good results are achieved in retention and wastewater treatment. With consistently good retention against the fillers, the highly branched poly-DMDAAC is characterized by a significantly higher activity compared to the fibrous materials.
Zum Nachweis der Entwässerungsbeschleunigung und der Retention wurden der zu behandelnden Suspension jeweils folgende Polymere in der angegebenen Menge zugesetzt, wobei sich die Zusatzmengen auf den Feststoffgehalt der Suspension beziehen.To demonstrate the dewatering acceleration and the retention of the suspension to be treated in each case the following polymers were added in the specified amount, wherein the additional amounts refer to the solids content of the suspension.
Polymerpolymer
Abkürzungabbreviation
Menge in %Quantity in%
Polyethylenimin—Vei gleichsbeispiel PoIy-DMDAAC (Homopolymer)—Vergleicnsbeispiel Copolymer aus DMDAAC und 0,1 Mol-% ViTAAC Copolymer aus DMDAAC und 0,5 Mol',- MTAAC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% MTAAC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% MTAAC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% MTAAC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% MTAAC Copolymer aus DMDMC und 1,5 Mol-% MTAAC Copolymer aus DMDAAC und 3,0 Mol-% MTAAC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% TAAC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% TAEDC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% TAC Copolymer aus DMDAAC und 1,5 Mol-% MBAPolyethyleneimine Example Same as Poly-DMDAAC (Homopolymer) Blend Example Copolymer of DMDAAC and 0.1 mole% of ViTAAC copolymer of DMDAAC and 0.5 mole of MDAAC copolymer of DMDAAC and 1.5 mole% of MTAAC copolymer of DMDAAC and 1.5 mol% MTAAC copolymer of DMDAAC and 1.5 mol% MTAAC copolymer of DMDAAC and 1.5 mol% MTAAC copolymer of DMDMC and 1.5 mol% MTAAC copolymer of DMDAAC and 3.0 mol% MTAAC copolymer of DMDAAC and 1.5 mole% TAAC copolymer of DMDAAC and 1.5 mole% TAEDC copolymer of DMDAAC and 1.5 mole% TAC copolymer of DMDAAC and 1.5 mole% MBA
0,020.02
0,020.02
0,020.02
0,020.02
0,020.02
0,010.01
0,040.04
0,080.08
0,50.5
0,020.02
0,020.02
0,020.02
0,020.02
0,020.02
Auf einer Langsiebversuchspapierrnaschine (Arbeitsbreite 65cm) wurde der Einfluß der Substanzen nach Tabelle 1 auf die Entwässerung und Trocknung untersucht. Dazu wurden einer 0,8%igen Suspension aus zerkleinertem Altpapier und anderen Papierabfällen ohne weitere Zusatzstoffe die Substanzen nach Tabelle 1 jeweils kontinuierlich zugegeben. Gemessen wurde die Entwässerung in der Registerpartie der Papiermaschine durch Auffangen von 250mal des Abwassers und Messen der notwendigen Zeit und die Entwässerung in der Saugpartie durch Messung des Vakuums sowie der Trockengehalt am Ende der Trockenpartie.On a wire screen paper machine (working width 65 cm), the influence of the substances according to Table 1 on the dewatering and drying was investigated. For this purpose, the substances according to Table 1 were each added continuously to a 0.8% suspension of shredded waste paper and other paper waste without further additives. The dewatering in the register section of the paper machine was measured by collecting 250 times of the waste water and measuring the necessary time and dewatering in the suction section by measuring the vacuum and the dry content at the end of the dryer section.
In Tabelle 2 sind die entsprechenden Werte zusammengestellt.Table 2 shows the corresponding values.
Durch Permeabilitätsmessungen wurde die spezifische Oberfläche einer Suspension von Holzschliff in Wasser und deren Veränderung durch Zusatz von wasserlöslichen organischen Polymeren nach Tabelle 1 gemessen. Dtose Methode ist ein Maß für die Entwässerungsgeschwindigkeit. Je kleiner die spezifische Oberfläche O, wird, desto höher ist die Entwässerungsgeschwindigkeit. Dabei wurde das aus 1%iger Suspension gewonnene Faservlies auf Trockengehalte von 20% verdichtet, so daß O, die Entwässerungsgeschwindigkeit auf dem Sieb und in den Pressen- und Trockenpartien beschreibt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.Permeability measurements were used to measure the specific surface area of a suspension of wood pulp in water and its change by addition of water-soluble organic polymers according to Table 1. Dtose method is a measure of the drainage rate. The smaller the specific surface area O, the higher the dewatering rate. In this case, the nonwoven fabric obtained from 1% suspension was compacted to dry contents of 20%, so that O, describes the rate of dewatering on the wire and in the press and dryer sections. The results are summarized in Table 3.
In einem Labor-Druckblattbildner wurden gefüllte Papierblätter aus einer Suspension von Holzschliff und Kaolin mit einem Feststoffgehalt von 0,8% formiert und der Einfluß zugesetzter wasserlöslicher Polymerer auf den Aschegehalt (bezogen auf das Trockengewicht des Papiers) und die Trübung des abgetrennten Wassers untersucht. Steigender Aschegehalt bedeutet steigende Retention des Füllstoffs. Abnehmende Trübung entspricht steigender Reinheit des abgetrennten Wassers.In a laboratory pressure sheet former filled paper sheets were formed from a suspension of groundwood and kaolin having a solids content of 0.8% and the influence of added water-soluble polymers on the ash content (based on the dry weight of the paper) and the turbidity of the separated water was examined. Increasing ash content means increasing retention of the filler. Decreasing turbidity corresponds to increasing purity of the separated water.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.The results are summarized in Table 4.
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