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Verfahren zum Aufschluß von Altpapier Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Aufschluß von Altpapier, bei welchem das Altpapier im wesentlichen trocken zerfasert
und anschließend unter Zugabe von Wasser der Weiterverarbeitung zugeführt wird.
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Altpapier bildet an sich einen wertvollen Rohstoff für die Papier-
und Pappenindustrie. Seine Verarbeitung erfordert jedoch in der Regel eine Vorsortierung
im Hinblick auf das herzustellende Endprodukt. Unsortierte Altpapiere oder die nach
der Sortierung verbleibenden minderwertigen Qualitäten lassen sich nur zu starken
Pappen, Kartons und ähnlichen Produkten verarbeiten, bei denen es auf ein gutes
Aussehen nicht in dem Maße ankommt wie bei Papier.
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Da das zu regenerierende Fasermaterial bereits mindestens einen Papierherstellungsprozeß
durchlaufen hat; enthält es, bedingt durch die bereits erfolge Mahlung, schon viele
kurze Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und sogenannte Feinstoffe. Diese Tatsache
führt im Verein mit dem normalen Quellungsvermögen jeder Cellulosefaser während
einer mechanischen Behandlung in wässriger Suspension zu einer sehr geringen Entwässerungsgeschwindigkeit
solcher Suspensionen.
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Durch Einsatz von Vakuum und Druck gelingt es zwar, die Entwässerung
zu beschleunigen, man erhält dann jedoch Produkte, die ein verhältnismäßig hohes
spezifisches Gewicht aufweisen. Will man lockere, leichte Platten, Pappen usw. herstellen,
darf man diese Hilfsmittel nicht oder nur in sehr begrenztem Maße anwenden. Dies
bedeutet aber, daß das Material mit einem sehr hohen Feuchtigkeitsgehalt in der
vorgeformten Stoffbahn aus der Entwässerungsmaschine herauskommt: Diese Tatsache
führt jedoch zu einem ganz erheblichen Ansteigen der Trocknungskosten, die so hoch
werden können, daß das Verfahren wirtschaftlich untragbar wird.
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Aus der deutschen Patentschrift 364 565 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem die Fasermasse für die Papierherstellung auf trockenem Wege bis in die Einzelfaser
zerlegt wird, um einen möglichst hohen Luftgehalt in der Fasermasse zu erhalten.
Dieser hohe Luftgehalt soll der Fasermasse eine lockere; schwammige Beschaffenheit
geben, die sie für die Herstellung bestimmter Papiersorten besonders geeignet erscheinen
läßt. Die so aufgeschlossene Fasermasse soll dann zur Weiterverarbeitung in Wasser
aufgeschwemmt und so rasch wie möglich in ihre endgültige Form gebracht werden.
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Die gleiche Behandlungsweise wird in der deutschen Auslegeschrift
1 097 802 für die Auflösung von Altfaserstoffen vorgeschlagen, die vorher mit Kunststoff
od. dgl. behandelt waren, da sich nur so unerwünschte Flecken und Stippen im neuen
Endprodukt vermeiden lassen. Die Aufschließung dieser Fasern soll noch erleichtert
werden, wenn man das Zerfasern in Gegenwart von Dampf vornimmt, wobei aber- ausdrücklich
die Bedingung gestellt wird, daß die Dampfmenge absolut unzureichend zum Feuchtten
oder gar Einweichen der Fasermasse sein soll. Bei dem zuletzt genannten Verfahren
wird die Zerfaserung so weit getrieben, daß die einzelnen Fasern gekräuselt und
die Kapillaren ein oder mehrere Male geknickt werden.
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Der Nachteil der vorbekannten Verfahren besteht vor allen Dingen darin,
daß man voluminöse, wollige und luftige Fasermassen erhält, die sich nur schlecht
mit Suspensionswasser mischen lassen. Wenn man sie zu normalem Papier verarbeiten
will, müssen sie infolgedessen vergleichsweise lange in das Suspensionswasser eingerührt
werden. Ein langes Einrühren verringert aber wiederum die Entwässerungsgeschwindigkeit
der zu erzeugenden Papierbahn, weil dabei das Suspensionswasser auch in erheblichem
Maße in das Faserinnere eindringt. Eine verringerte Entwässerungsgeschwindigkeit
hat wiederum eine entsprechend geringe Fertigungsgeschwindigkeit, d. h. eine verminderte
Wirtschaftlichkeit, zur Folge.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung vermieden, wenn das Altpapier
in Faserbündel zerkleinert und die Fasermasse unmittelbar nach der Zerfaserung unter
Zufuhr von Wasser auf eine Konsistenz (Feststoffgehalt) von etwa 20 bis 30 IIto
gebracht wird.
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Es wurde überraschenderweise gefunden; daß eine solche Fasermasse
dem Eindringen von Wasser in das Faserinnere, selbst über einen längeren Zeitraum
hinweg, einen ganz beträchtlichen Widerstand entgegengesetzt, und zwar auch dann
noch, wenn man es zur Vertreibung der arihafteriden Luft intensiv mit Wasser gemischt
hat. Bei der Mischung des zerfaserten
Materials mit dem Suspensionswasser
erfolgt zwar eine allseitige Benetzung der Faser mit Wasser, jedoch kein oder nur
ein sehr begrenztes Eindringen des Wassers in die Faserhohlräume. Es resultiert
daraus eine außerordentlich hohe Entwässerungsgeschwindigkeit, die es gestattet,
die Herstellungsgeschwindigkeit normaler harter Pappen und Kartons erheblich zu
erhöhen, bzw. die es allein möglich macht, daraus lockere, leichte Pappen oder Platten
mit geringem spezifischem Gewicht auf wirtschaftliche Weise herzustellen. Auch kann
die Fasermasse ohne Verlust dieser guten Eigenschaften über einen längeren Zeitraum
gelagert werden.
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Bei Verwendung eines Scheibenrefiners zum Zerfasern des Altpapiers
besteht die Möglichkeit, die Zufuhr von Wasser durch ein Besprühen der Außenseite
des Rotors mit Wasser vorzunehmen. Durch Zentrifugalkräfte wird das Wasser dann
in den äußeren Gehäuseteil geschleudert und benetzt dort das an dieser Stelle austretende
trocken zerfaserte Material.
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Bei Verwendung von mit einem Siebkorb ausgestatteten Mühlen in der
Art der Schlagkreuzmühlen ist die Vermischung mit Wasser innerhalb der Mühle nicht
zu empfehlen, da sonst die starke mechanische Beanspruchung der Fasern eine zu hohe
Wasseraufnahme zur Folge hätte, was den erfindungsgemäß angestrebten Effekt zunichte
machen würde. In diesem Falle setzt man zur Benetzung des Faserstoffes mit Wasser
eine Zahnscheiben- oder Stiftmühle ein, die mit sehr groben Zahn- oder Stiftscheiben
ausgestattet ist. Der Abstand der Scheiben wird so groß gewählt, daß mit Sicherheit
keine Mahlung, aber eben noch eine gleichmäßige Vermischung mit Wasser erfolgt.
Der Betrieb der zusätzlichen Mühle erfordert daher nur einen geringen Energiebedarf.
Ein Scheibenabstand von 2 bis 5 mm hat sich in der Praxis als am günstigsten erwiesen.
Die Wasserzugabe wird so eingestellt, daß der behandelte Stoff einen Trockengehalt
von etwa 25 % aufweist.
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Die Zeit zwischen Verdünnung auf Verarbeitungskonsistenz und Verarbeitung,
also Entwässerung, soll möglichst kurz sein, um die größtmögliche Entwässerungsgeschwindigkeit
zu erreichen.
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An Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nachfolgend erläutert
werden: Das zu regenerierende Altpapier wird zunächst in etwa 5 bis 10 cm2 große
Stücken vorzerkleinert. Hierzu bedient man sich etwa einer Schneidmühle oder eines
Reißwolfs; auch Häckselmaschinen sind geeignet, wenn in zwei Durchgängen gearbeitet
wird, um nicht zu lange Papierstreifen zu erhalten. Anschließend geht das Material
mittels pneumatischer Förderung durch- einen Zyklön, um schwere Fremdstoffe abzuschneiden,
und passiert schließlich eine Magnet-_ walze. _ Das vorzerkleinerte Gut wird nun
ohne jede Zugabe von Wasser in einer Zerfaserungsmaschine behandelt, die jedoch
so einzustellen ist, daß keine vollständige Zerlegung in Einzelfasern, sondern nur
in kleine, -mit unbewaffnetem Auge kaum auszumachende Faserbündel erfolgt. Hierfür
haben sich Scheibenmühlen, Scheibenrefiner oder auch Schlagkreuzmühlen als gut geeignet
erwiesen. Die dabei erreichbaren Leistungen liegen je nach Art der verwendeten Zerfaserungsmaschine
und des zu behandelnden Materials bei 300 bis 800 kg/h bei einem Energiebedarf von
etwa 100 kW/t. Das in dieser Weise aufbereitete äußerst leichte und wollige Material
würde sich ohne die Maßnahmen der Erfindung nur sehr umständlich bunkern und entbunkern
lassen und ließe sich bei möglichst geringer mechanischer Beanspruchung nur schwierig
mit genügend Wasser versetzen, um eine gleichmäßige Benetzung zu erreichen.
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In der Zeichnung ist im Schnitt ein zur Durchführung des Verfahrens
geeigneter Scheibenrefiner dargestellt, der in bekannter Weise aus dem Gehäuse
1 mit Stoffeintragungstrichter 2, der feststehenden Mahlscheibe 3
und der beweglichen Mahlscheibe 4 besteht, welche an der mit der Welle
5
rotierenden Nabe 6 befestigt ist. Im Sinne der Erfindung wird das
vorzerldeinerte Altpapier durch den Trichter 2'trocken zugeführt und gelangt nach
Passieren einer Grobmahlzone I und einer Feinmahlzone 1I in die Benetzungszone
111. Auf die Rückseite des Rotors 6 wird aus mehreren Düsen
7 Wasser gespritzt, das im feinverteilten Zustand durch Zentrifugalkräfte
ebenfalls in die Benetzungszone HI gelangt. Das befeuchtete Fasermaterial mit einem
Trockengehalt von etwa 25 9/o wird von hier durch mehrere am Rotorumfang angebrachte
Ausräumflügel8 in den (nicht dargestellten) Auslaßkanal ausgestoßen, der tangential
an den Gehäuseumfang angeschlossen ist.
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Der vorstehend beschriebene Scheibenrefiner kann zur Durchführung
des Verfahrens verwendet werden und ist nicht Bestandteil der Erfindung.
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Das erhaltene feinkrümelige, gut rieselfähige Produkt läßt sich durch
leichtes Rühren mit Wasser zu einer gleichmäßigen, schnell entwässerbaren Stoffsuspension
verarbeiten.
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Die durch die Erfindung erzielbaren Entwässerungsgeschwindigkeiten
wurden für ein Ausgangsmaterial aus gleichen Teilen Zeitungspapier und Natronkraftabfällen
unter verschiedenen Verarbeitungsbedingungen nach der Methode Rapid-Köthen auf dem
Blattbildner gemessen, wobei jeweils (abgewandelt gegenüber der für die Papierstoffprüfung
üblichen Methode) 100 g atro Stoff eingesetzt wurden. Die Stoffdichte der entwässerten
Suspension betrug somit am Anfang der Messung 1 %.
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Beispiel 1 Bei Verarbeitung in dem oben beschriebenen Scheibenrefiner
ergab.sich unmittelbar nach der Herstellung einer Suspension aus dem mit einem Trokkengehalt
von 25 % anfallenden Refinerstoff eine Entwässerungszeit von 18 Sekunden. Nach 48
Stunden Lagerungsdauer betrug sie 32 Sekunden.
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Beispiel 2 Bei der Zerfaserung desselben Altpapiergemisches in einer
Schlagkreuzmühle mit einem Siebkorb mit 2-mm-Rundloch und einer anschließenden Benetzung
des überwiegend aus Faserbündeln bestehenden Fasergutes in einer Zahnscheibenmühle
mit Grobzahnscheiben (Scheibenabstand auf 2 mm eingestellt und entsprechend
dem Eintrag so viel Wasser zugesetzt, daß die Endstoffdichte des resultierenden
Materials etwa 25 % beträgt) erhält man ein Produkt, welches im Aussehen mit dem
Produkt aus Beispiel 1 übereinstimmt. Die Entwässerungszeit eines solchen Materials
beträgt etwa 15 Sekunden.
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Zum Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und den üblichen
Verfahren zur Regeneration
von Faserstoffen auf' nassem Wege mögen
folgende Beispiele dienen: Beispiel 3 Ein Altpapiergemisch gemäß Beispiel l wurde
in einem Pulper bei einer Stoffdichte von 4 % mit Wasser aufgelöst. Das resultierende
Fasermaterial besteht aus Einzelfasern, Faserbündeln und einem großen Teil von größeren
Papierfetzchen. Die Feinheit des Materials ist mit der von Beispiel 1 nicht zu vergleichen.
Die Entwässerungsgeschwindigkeit dieses Materials, gemessen unter gleichen Bedingungen,
betrug 80 Sekunden.
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Beispiel 4 Ein Altpapiergemisch gemäß Beispiel 1 wurde, wie in Beispiel
3 beschrieben, in einem Pulper vorbehandelt, und zur weiteren Zerfaserung über einen
Entstipper gegeben. Es resultierte ein Material, das fast stippenfrei und damit
feiner zerfasern war als bei Beispiel 1; die Entwässerungszeit dieses Materials
betrug 200 Sekunden.
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Beispiel 5 Ein Altpapiergemisch gemäß Beispiel 1 wurde in einem Scheibenrefiner
trocken eingetragen unter gleichzeitiger Zugabe von soviel Wasser in den Scheibenrefiner,
daß die Endstoffdichte etwa 25 °/o betrug. Es resultierte ein Material, das in ,seiner
Feinheit etwas gröber war als das aus Beispiel 1, die Entwässerungsgeschwindigkeit
dieses Materials betrug 110 Sekunden.
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Nach dem Verfahren der Erfindung kann praktisch jede Art von- Papierabfall
regeneriert werden, auch solche Sorten, die der Naßaufbereitung nicht zugänglich
sind und damit sonst als Rohstoff für die Papierfabrikation ausfielen. Sofern der
Gehalt an kleinen Kunststoffpartikeln, Folienteilchen usw. nicht stört; oder durch
geeignete Methoden, wie Einfärben, Überziehen mit einem Anstrich oder einer Deckschicht
aus einheitlichem Faserstoff, unsichtbar gemacht wird, kann jede Art von mit Kunststoffen,
Kautschuken usw. in der Masse behandelten oder mit Kunststoffen beschichteten oder
kaschierten Papieren verarbeitet werden. Der Gehalt an solchen hydrophobierend wirkenden
Stoffen im zu regenerierenden Material vermindert sogar die Wasseraufnahme zusätzlich
und ergibt damit eine noch bessere Entwässerbarkeit.
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Selbstverständlich kann man den Faserstoff auch zusammen mit Zuschlagstoffen,
z. B. Bindemitteln, verarbeiten. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren
für die Herstellung dickerer Faserplatten (Dämmplatten) aus Altpapier, eventuell
in Kombination mit Holzfaserstoff.