DE19620952A1

DE19620952A1 - Verfahren zur Weißgradsteigerung bzw. Stabilisierung im Deinkingprozeß

Info

Publication number: DE19620952A1
Application number: DE19620952A
Authority: DE
Inventors: Ute Dr Hoeoetmann; Margarete Scholl; Claudia Hoffmann-Elsaesser; Wolfram Dr Salzburger
Original assignee: Benckiser Knapsack GmbH
Current assignee: BK Giulini GmbH
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2016-05-25
Also published as: DE19620952C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues biologisches Verfahren zur Weiß gradsteigerung bzw. Stabilisierung im Deinkingprozeß.

Verfahren zur Wiederaufbereitung von Altpapier unter besonderer Berücksichti gung von Druckschrifterzeugnissen (Deinkingprozeß) sind in großer Anzahl be schrieben, jedoch insbesondere für schwierig zu recyclisierende Druckerzeug nisse weiterhin nicht vollständig befriedigend.

Von der Wegwerf-Gesellschaft der 60iger Jahre an hat sich in unserem Umwelt bewußtsein ein Trend hin zum weitestgehenden Wiederverwerten vollzogen. Für den Papierverbrauch, der in den letzten Jahren sehr stark angestiegen ist, bedeu tet dies, daß der Rohstoff Altpapier nicht mehr nur zur Herstellung von Verpackungsmaterialien oder Hygieneprodukten eingesetzt wird, sondern auch bei hoch wertigen Papiersorten immer mehr auch die Recyclisierung zu hochwertigen Papiersorten an Bedeutung gewinnt. Durch die verstärkte Rückführung der Se kundärfasern in den Papierkreislauf kann ein Teil des Zellstoffs eingespart wer den, wodurch nicht nur der Verbrauch von Holz eingeschränkt, sondern auch die mit der Herstellung von Zellstoff verbundene Umweltbelastung reduziert wird.

Der Einsatz von Sekundärfasern bei hochwertigen Papieren setzt eine möglichst vollständige Entfernung von Verunreinigungen, die unter anderem als Hilfsstoffe bei der Papierherstellung sowie als Druckfarbenbeschichtungsmittel etc. mit dem Altpapier in das System eingetragen werden, voraus. Um einen Faserbrei mit hohem Weißgrad zu erhalten, müssen die Druckpartikel von der Faser gelöst und abgetrennt werden. Bleich- und Entfärbungsverfahren unterstützen dabei die Ver besserung des Weißgrades.

Bei herkömmlichen Druckschriften, d. h. bei Zeitungen und Magazinen, die im Hoch-, Tief- oder Flachdruck bedruckt werden, hat sich eine Defibrilierung im Alkalischen bewährt. Bei dem Auflöseprozeß wird die Trennung von Faser- und Farbfilm durch mechanische Kräfte unterstützt. Die Alkalizugabe bewirkt dabei neben einer teilweisen Verseifung der Bindemittel die Quellung der Faser und damit das Absprengen der Druckfarben.

Die Entfernung der Druckfarben aus dem Faserbrei erfolgt bei den Recyclingver fahren in einem zweiten Schritt, wobei grundsätzlich zwischen zwei Verfahren unterschieden wird: Waschverfahren bzw. Flotationsverfahren.

In Europa findet man fast ausschließlich das Flotationsverfahren, während in den USA und Canada das Waschverfahren überwiegt jedoch auch dort ein Trend in Richtung der Flotation geht.

Die Zugabe der Chemikalien erfolgt bei beiden Verfahren in der Ablösestufe. ober flächenaktive Substanzen erleichtern aufgrund ihrer guten Benetzung die Abtren nung der Farb- und Pigmentartikel von der Faser.

Beim Waschdeinken wird zusätzlich noch ein Dispergiermittel zudosiert, um die erneute Agglomeration der abgelösten Teilchen zu verhindern. Die Schmelzteil chen bleiben so feinstverteilt und behalten ihren hydrophilen Charakter, so daß sie aus dem Faserbrei ausgewaschen werden können. Für ein optimales Wascher gebnis sollte die Teilchengröße unter 15 µm liegen, da größere Partikel von der Fasermatte zurückgehalten werden.

Mit den Schmutzteilchen werden auch Füll- und Feinststoffe ausgewaschen, so daß im Vergleich zum Flotationsdeinken die Gesamtausbeute an Fasermaterial niedriger ist und solche Stoffe für den erneuten Einsatz im Papier wieder zugefügt werden müssen.

Das Flotationsverfahren arbeitet mit einem wesentlich geringeren Wasserver brauch. Als Sammler für die Druckfarbenpartikel wirken Fettsäuren, die zusam men mit den im Wasser vorhandenen Calciumionen hydrophobierende Seifen bil den. Dies bewirkt, daß bei Durchblasen von Luft sich die Schmutzagglomorate an die Luftblasen anlagern und an die Oberfläche schwimmen, wo sie als schwarzer Schaum aus dem System abgetrennt werden.

Schon beim Aufschluß der Fasern wird ein Bleichmittel, in der Regel eine Per oxidverbindung, zugesetzt, um die Vergilbung der Fasern zu verhindern. Damit die Peroxidverbindungen ihre volle Wirksamkeit entfalten können, müssen Schwer metalle, die den Zerfall der Peroxide in bleichunwirksame Spaltprodukte kataly sieren, komplexiert werden. Wasserglas, das aufgrund seiner komplexierenden und dispergierenden Wirkung für den Auflöseprozeß selbst gut geeignet ist, ist eines der bevorzugten Komplexierungsmittel. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch organische Komplexbildner, insbesondere Polyaminhydroxycarbon säuren wie EDTA und DTPA, Polyacrylsäuren, multifunktionale Carbonsäuren wie Maleinsäure, Fumarsäure, Citronensäure, Gluconsäure oder ähnliches zugesetzt werden.

Als Fettsäuren werden bei der Flotation vorzugsweise höhere Fettsäuren wie z. B. Stearin- oder Ölsäure verwendet, wobei zusätzlich Polyglykolether von Fettalko holen als flotationsfördernde Mittel zugesetzt werden können (vgl. DE-AS 15 17 172).

Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß sich diese bekannten Flota tionsverfahren verbessern lassen, wenn in der Auflösestufe dem Papierbrei noch eine Bakteriensuspension zugefügt wird. Als Bakterien kommen insbesondere solche der Familien Bacillaceae und Pseudomonadaceae in Frage, einschließlich solcher unsicherer Zuordnung, wobei aber auch einzelne Vertreter anderer Fami lien (Enterobacteriaceae, Micro- und Streptococcaceae, Lactobacillaceae, Actino myceten und Verwandte sowie gram negative, chemolithotrophe Bakterien) ein gesetzt werden können. Die Zellzahl sollte dabei bei 10⁷ bis 10¹⁰ Zellen/g Pulper stoff liegen und die Bakterien eine Zeit von 30 bis 120 Minuten haben, um zu wir ken.

Es ist erstaunlich, daß der Zusatz von Mikroorganismen beim Deinkingprozeß Vorteile hat und insbesondere den Weißgrad des gereinigten Papiers erhöht, nachdem bisher lediglich bekannt ist, daß man Schimmel oder Fäulnis verursa chende, unerwünschte Mikroorganismen beim Deinken bekämpfen bzw. von vorn herein fern halten soll (W. Salzburger et al.: "Ein neues Konzept zur Optimierung des Chemikalieneinsatzes im Deinkingprozeß.", Wochenblatt für die Papierpro duktion (1996)).

Die Entfernung der Druckfarben erfolgt erfindungsgemäß in einem üblichen Flota tionsverfahren mit alkalischem Aufschluß und üblichen sonstigen Hilfsstoffen und üblichen Bedingungen.

Alternativ unterscheidet man das Neutraldeinking, das nicht unter alkalischen Be dingungen durchgeführt wird. Im Vergleich zur konventionellen Altpapierauflösung unter alkalischen Bedingungen wird üblicherweise als einzige Chemikalie ethoxy lierter Fettalkohol als Schäumer eingesetzt. Gegenüber dem alkalischen Deinking ergeben sich allerdings einige Nachteile. So bleibt der Druckfarbenaustrag deut lich hinter dem des alkalischen Auflösens zurück, bei gleichzeitig höherem Faser- und Füllstoffverlust.

In den folgenden Beispielen wird die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber einer Kontrolle, die verfahrensmäßig bis auf den Zusatz der Bakteriensuspension identisch verläuft, belegt.

Beispiel

In einem Laborversuch wurden 50% Zeitungspapier und 50% Illustriertenpapier in einem Aktenvernichter zerkleinert und das Papier danach in einem Laborpulper zusammen mit einer Deinkinglösung aus:

Peroxid (100%)\|0,6%
Wasserglas	2,2%
Natronlauge (100%)	1,1%
Fettsäuregemisch (Olinor RST/NA)	0,4%
Stadtwasser 27 dH	95,7%

bei pH-Wert 9,8 2800 Umdrehungen 10 Minuten aufgeschlagen.

Die Papierkonzentration betrug 10 Gew.-% der Gesamtmischung.

Danach wird eine in einer Standardnährlösung gezüchtete Bakterienkultur von Bacillaceae und Pseudomonadaceae zugefügt, wobei die Nährstoffe vorher durch Zentrifugation abgetrennt und die Bakterien in Leitungswasser aufgeschlämmt werden. Die Zugabe erfolgt in einer Menge von 10⁸ Zellen/g Papier.

Anschließend wird die Mischung 90 Minuten bei 50°C belassen und danach in einer Laborflotationsanlage 10 Minuten flotiert. Nach Abtrennen des Flotations schaums wurden in bekannter Weise Blätter gebildet, getrocknet und der Weiß grad bestimmt. Die Weißgradbestimmung erfolgte aufgrund der Standardmethode R457 bzw. durch Messung des Y/C-Verhältnisses.

Wie die beiden folgenden Tabellen zeigen, findet eine Weißgradsteigerung von 1 bis 3 Punkten nach der Flotation statt, wenn der Suspension Bakterien zugefügt werden, obwohl im Falle von Bacillus suptilis durch Bakterienzugabe sogar eine Farbvertiefung der Ausgangssuspension erfolgt.

Claims

1. Biologisches Verfahren zur Weißgradsteigerung bzw. Stabilisierung im Dein kingprozeß nach dem Flotationsverfahren, bei dem die Altpapiere alkalisch auf geschlossen und mit Peroxid in Gegenwart eines Komplexbildners gebleicht werden und die Schmutzteilchen mit Fettsäuren als Sammler/Schäumer ausge tragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Deinkingmedium eine Bakteriensuspension in einer Menge von 10⁷ bis 10¹⁰ Zellen/g Altpapier zuge fügt wird und die Pulpe vor der Flotation 30 bis 120 Minuten bei Temperaturen von 30 bis 60° inkubiert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterien aus den Familien Bacillaceae und Pseudomonadaceae bestehen.