DE10256519A1

DE10256519A1 - Verfahren zur Dispergierung eines aus bedrucktem Papier gewonnenen Papierfaserstoffes

Info

Publication number: DE10256519A1
Application number: DE2002156519
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dockal-Baur; Harald Selder
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: DE10256519B4

Abstract

Das Verfahren dient zum Aufbereiten von druckfarbenhaltigem Papierfaserstoff, insbesondere wenn dieser aus Altpapier hergestellt ist. Erfindungsgemäß wird vor einer Dispergierung (4) eine Faserfraktionierung (3) durchgeführt, bei der sowohl die Feinfraktion (F) als auch die Grobfraktion (G) jeweils Fasern enthalten. Die Grobfraktion (G) wird dann ohne die Feinfraktion (F) einer Dispergierung (4) zugeführt.

Description

16Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dispergierung von Papierfaserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren der o.g. Art werden zur Qualitätsverbesserung von Faserstoff benötigt, der aus Altpapier gewonnen wurde. Es ist bekannt, dass Papierfaserstoff durch Dispergieren homogenisiert und dadurch wesentlich verbessert werden kann. Dabei wird in vielen Fällen ein Faserkrümelstoff verwendet, der einen Trockengehalt zwischen 15 und 35 aufweist und auf eine Temperatur gebracht worden ist, die weit über der Umgebungstemperatur, z.B. bei 90° C, liegt. Beim Eindickprozeß wird ein beträchtlicher Teil des vorher noch im Faserstoff vorhandenen Wassers abgedrückt, wodurch erstens seine Viskosität bei der Dispergierung wesentlich ansteigt und zweitens weniger Wasser mit erwärmt werden muß.

Anschließend wird der heiße Krümelstoff dem Disperger zugeführt. Das ganze erfordert eine recht aufwändige Anlage zur Eindickung, Aufheizung und Dispergierung. Dazu kommen die laufenden Betriebskosten, insbesondere der Energiebedarf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bekannte Verfahren so zu verbessern, dass Kosten für Apparate und Energie gespart werden, ohne dass eine Verschlechterung des Produkts in Kauf genommen werden muss.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vollständig gelöst.

Mit Hilfe des Verfahrens ist es möglich, mit geringerem Aufwand einen homogenen, sauberen und ausreichend dispergierten Faserstoff herzustellen. Dabei wird die Faserfraktionierung des Papierfaserstoffes mit besonderem Vorteil eingesetzt, da besonders solche Fasern, die noch mit Restdruckfarben belegt sind, in die Grobfraktion gelangen, bei denen also eine Dispergierung erforderlich ist. Sind dann die Restdruckfarben von den Fasern der Grobfraktion abgelöst, lassen sie sich durch Flotation, eventuell auch durch Waschen, entfernen. Die Feinfraktion der Faserfraktionierung enthält dagegen kaum Fasern mit fest anhaftenden Störstoffen. Daher kann eine Flotation dieser Fraktion ihre Qualität auch ohne Dispergierung verbessern.

Besonders guten Effekt haben Verfahren mit zwei aufeinanderfolgenden Flotationsschritten, zwischen denen eine mechanische Behandlung durchgeführt wird. So ist aus dem Fachaufsatz Herbert Britz "Flotationsdeinking – Grundlagen und Systemeinbindung", Wochenblatt für Papierfabrikation 10.1993, Seiten 394 – 401, bekannt, zunächst eine "Flotation I", dann eine Hochkonsistenz-Dispergierung für deren Gutstoff und dann eine "Flotation II" zur Entfernung der beim Dispergieren von der Faser abgelösten Druckfarben zu verwenden.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 schematisch: Eine erfindungsgemäße Anlage, z.B. zur Erzeugung von Zeitungsdruckpapier;
3 Variante des Verfahrens zur Erzielung einer solchen Qualität.
1 zeigt ein einfaches Schema, bei dem zunächst die wässrige Faserstoffsuspension S in eine erste Flotaton 1 eingeführt wird. Die Herstellung der Faserstoffsuspension S ist bekannt und nicht dargestellt. Sie umfasst zumeist die Stofflösung, d.h. Herstellung einer Suspension und nachfolgend verschiedene Trennstufen, um einen Teil der Störstoffe auszuscheiden. Der in der Flotation 1 gebildete Gutstoff A1 wird in einer Fraktionierung 3 behandelt, bei der die Fasern, die signifikant länger oder steifer als die übrigen Fasern sind, in die Grobfraktion G geführt werden, während die Kurzfasern, Feinstoffe, Füllstoffe und feine abgelöste Störstoffpartikel in die Feinfraktion F gelangen. Diese Betrachtung erfasst nur die Feststoffe; die Flüssigkeit, also überwiegend Wasser, fließt mit beiden Fraktionen ab. Dabei können sich gewisse Verschiebungen der Konsistenz ergeben, und zwar so, dass die Feinfraktion F normalerweise eine geringere Konsistenz hat als die Grobfraktion G. Wie die 1 zeigt, wird lediglich der in der Grobfraktion G gesammelte Faserstoff der Dispergierung 4 zugeführt und dort in der schon erwähnten Weise bearbeitet, um die noch an den Fasern haftenden Verunreinigungen, seien es nun Druckfarbenpartikel oder Stickies, von diesen abzulösen. Die Dispergierung ist hierfür besonders geeignet, wobei die optimalen Bedingungen in der Regel bei einer Konsistenz von 20 bis 30 % und einer Temperatur über 90° C liegen. Es ist oft zweckmäßig, vor der Dispergierung noch eine Sortierung 5 zur Ausscheidung von Störstoffen durchzuführen. Dann geht deren Gutstoff A5 in die Dispergierung 4. Der dispergierte Stoff S" wird anschließend in der zweiten Flotation 2 auch von sehr feinen Störstoffen, wie Druckfarben und Stickies, gereinigt.
Die Feinfraktion F der Fraktionierung 3 wird unter Umgehung der Dispergierung 4 ebenfalls in die zweite Flotation 2 geführt. Die Feinfraktion F enthält die restlichen bereits abgelösten und leicht flotierbaren Störstoffe zusammen mit den Kurzfasern.
Zur Verdeutlichung des in 1 gezeigten Funktionsschemas zeigt die 2 etwas mehr Details, ohne dass hier konkrete maschinelle Angaben entnehmbar wären. Gemäß dieser Figur wird für die Fraktionierung 3 eine Nasssiebmaschine von der Art eines Drucksortierers verwendet, der entsprechend den Anforderungen einer Faserfraktionierung ausgestattet und betrieben wird. Die Faserstoffsuspension S wird in das Innere des Gehäuses eines solchen Drucksortierers eingepumpt und mit Hilfe eines Siebkorbes 7 fraktioniert, der z.B. mit schmalen Schlitzen versehen ist. Der Durchlauf dieses Siebes, also die Feinfraktion F, wird hier unmittelbar vor Eintritt in den die erste Flotation 1 durchführenden Flotationsapparat mit Luft L vermischt und dann zur Flotation gebracht. Der dabei gebildete Flotationsschaum R1 wird entfernt und in die Rejektverarbeitung 8 geführt. Je nach Anlage kann die Rejektverarbeitung 8 in einer oder mehreren Flotationsstufen durchgeführt werden, wozu eine Anzahl verschiedener Schaltungsmöglichkeiten an sich bekannt ist. Nur der Überlauf des Drucksortierers, also die Grobfraktion G, geht in eine Dispergierung 4. Bekanntlich enthält eine solche Dispergierung nicht nur den hier angedeuteten Disperger, sondern auch Apparaturen zur Konsistenzerhöhung und meist auch zur Aufheizung. Der Hauptzweck dieser Dispergierung 4 ist – wie bereits erwähnt wurde – die Ablösung von auf den Fasern haftenden Störstoffen. Natürlich können auch weitere mit Dispergern erzielbare Effekte, wie z.B. Auflösung der Reststippen, damit verbunden sein. Der auf diese Weise dispergierte Stoff gelangt nach erneuter – hier nicht gezeigter – Verdünnung zusammen mit der Feinfraktion F in die zweite Flotation 2. Der dabei gewonnene Gutstoff A2 enthält den überwiegenden Teil der Fasern, während der Flotationsschaum als Rejekt R2 weitere Störstoffe abführt. Eine solche Anlage kann bei der Erzeugung von Standard-Zeitungsdruckpapier benutzt werden. Es ist auch die Verwendung einer Bleiche vorstellbar.
3 zeigt eine Variante, die z.B. zur Erzeugung von hochwertigen Papieren wie SC-Papieren (Superkalander) oder LWC-Papieren (dünnes Rohpapier zum Auftragen von Strich) besonders geeignet ist. Bekanntlich sind solche Papiersorten bezüglich der Reinheit und Homogenität besonders anspruchsvoll. Im Vergleich zu dem in 2 vorgeschlagenen Beispiel wird daher nach der ersten Flotation 1 eine Vollstromdispergierung 9 durchgeführt. Diese dient in erster Linie der Ablösung von noch an den Fasern haftenden Druckfarben und kann sehr schonend ausgelegt sein. Das bezieht sich inbesondere auf die übertragende spezifische Arbeit, gemessen z.B. in Kilowattstunden/Tonne Feststoff. Eine niedrige spezifische Arbeit wird übertragen, wenn die Konsistenz bei der eigentlichen Dispergierung relativ gering gehalten wird. Sie kann dann durchaus zwischen 15 und 20 % liegen. Der Vollstromdispergierung 9 folgt bei diesem Beispiel eine Vollstrombleiche 10. Bei dieser wird in bekannter Weise mit Hilfe von Bleich-Chemikalien CH1 eine chemische Veränderung der den Weißgrad des Papierstoffes herabsetzenden Bestandteile durchgeführt. Vorzugsweise wird an dieser Stelle eine oxidierende Bleiche eingesetzt. Die Konsistenz des Stoffes bei einer Bleiche ist bekanntlich relativ hoch, weshalb anschließend verdünnt wird, was hier nicht gezeigt ist. Als nächstes gelangt der Stoff in die zweite Flotation 2 , bei der wiederum Störstoffe als Rejekt R2 ausgebracht und eine Suspension als Gutstoff A2 gebildet wird. Es folgt dann die bereits beschriebene Fraktionierung 3, deren Grobfraktion G zunächst eine Sortierung 5 durchläuft, um dann in die Dispergierung 4 geführt zu werden. Da hier nur ein Teilstrom mit relativ robusten Fasern dispergiert wird, kann diese Dispergierung 4 deutlich wirksamer gestellt werden als die Vollstromdispergierung 9. Der Weißgrad des so bearbeiteten Stoffes wird in der nachfolgenden Bleiche 11 mit Hilfe der Bleich- Chemikalien CH2 noch einmal angehoben. Die Bleiche 11 arbeitet mit Vorteil reduzierend. Nach Verdünnung erfolgt die Fasermahlung 12, wozu hier ein Doppelscheibenrefiner angedeutet ist. Selbstverständlich sind auch andere Mahlapparaturen an dieser Stelle möglich. Der so gemahlene Stoff wird mit der Feinfraktion F aus der Fraktionierung 3 vermischt und gelangt in die weitere Bearbeitung.
Je nach Anforderung des Verschmutzungsgrades können noch weitere Verfahrensschritte hinzugefügt werden, insbesondere ist unter Umständen eine Schwerteilabscheidung mit Hilfe von Stoffreinigern oder Cleanern notwendig. Es ist auch vorstellbar, dass die Fraktionierung 3 nicht nach dem Prinzip des Nasssiebens durchgeführt wird, sondern mit Hilfe von Zentrifugalkräften, also in einer Cleaner-Anlage. Außerdem ist anzumerken, dass die hier gezeigten Trennstufen, also die Flotationen und Sortierungen, mehrstufig ausgeführt sein können, um ein gutes Verhältnis von Reinheit und Ausbeute des Papierstoffes zu erreichen. Mehrstufig in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Rejekte einer Stufe als Einlauf für die nächste Stufe verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Dispergierung eines aus bedrucktem Papier gewonnenen Papierfaserstoffes, welches von einer wässrigen Faserstoffsuspension (S) ausgeht, – diese in mindestens einer selektiven Flotation (1, 2) von Störstoffen, insbesondere Druckfarben, reinigt, – mindestens eine Dispergierung (4, 9) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Dispergierung (4) eine Fraktionierung (3) durchgeführt wird zur Bildung einer faserhaltigen Feinfraktion (F) und einer faserhaltigen Grobfraktion (G) und dass die Grobfraktion (G) ohne die Feinfraktion (F) in der Dispergierung (4) weiterbehandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfraktion (F) dem in der Dispergierung (4) behandelten Faserstoff (S#) wieder zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengeführten Faserstoffe gemeinsam in einer Flotation (2) von Störstoffen gereinigt werden, die in den Rejekt (R2) gelangen, während der gereinigte Gutstoff (A2) weiterverarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfraktion (G) durch Sortierung (5) von Störstoffen gereinigt wird, die an einem dabei verwendeten Sieb zurückgehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sortierung (5) der Dispergierung (4) vorgeschaltet ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Grobfraktion (G) gesammelte Faserstoff gebleicht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleiche (11) eine der Dispergierung (4) nachgeschaltete reduzierende Bleiche ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Fraktionierung (3) eine erste Flotation (1) durchgeführt wird, bei der ein Teil der Störstoffe in den Rejekt (R1) gelangt, während der Gutstoff (A1) weiter verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Fraktionierung (3) sowohl eine Vollstromdispergierung (9) als auch eine Flotation (2) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Vollstromdispergierung (9) übertragende spezifische Arbeit höchstens 80 % der spezifischen Arbeit geträgt, die bei der Dispergierung (4) der Grobfraktion (G) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Fraktionierung (3) eine Vollstrombleiche (10) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollstrombleiche (10) oxidierend arbeitet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierung (4) des in der Grobfraktion (G) gesammelten Faserstoffes bei einer Konsistenz zwischen 15 % und 35 %, vorzugsweise 20 bis 30 %, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierung (4) des in der Grobfraktion (G) gesammelten Faserstoffes bei einer Temperatur über 70° C, vorzugsweise über 90° C, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Grobfraktion (G) der Fraktionierung (3) gesammelte Faserstoff einer Fasermahlung (12) unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermahlung (12) bei einer Konsistenz zwischen 2% und 5% durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffmenge der Grobfraktion (G), bezogen auf die Feststoffmenge der der Fraktionierung (3) zufließenden Suspension auf 30 bis 60 %, vorzugsweise 30 bis 50 %, eingestellt wird.