DE19751174C2

DE19751174C2 - Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades von Papierfaserstoff

Info

Publication number: DE19751174C2
Application number: DE1997151174
Authority: DE
Inventors: Herbert Holik
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: DE19751174A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades von Papierfasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein ähnliches Verfahren ist z. B. aus der EP 0 557 651 A1 bekannt. In dieser Publikation findet es bei der Aufbereitung von gemischtem Altpapier Anwendung. Altpapier wird eingedickt und bei erhöhter Temperatur mit molekularem Sauerstoff und Peroxid behandelt. Dadurch werden die an sich bekannten chemischen Umsetzungen veranlaßt, bei denen insbesondere das Lignin von den Fasern gelöst wird. Nach dem Ausblasen aus dem Druckraum wird dann der gebleichte Stoff gewaschen. Das in Lösung gebrachte Lignin wird mit dem Waschwasser entfernt. Mit Hilfe eines solchen Verfahrens kann und soll der Weißgrad des Papierfaserstoffes gesteigert werden, d. h. daß das später daraus erzeugte Papier möglichst weiß sein soll.

Aus einer anderen Patentschrift, der US 5,211,809, ist ein Altpapierbleichverfahren bekannt, bei dem ebenfalls elementarer Sauerstoff eingesetzt wird. Das Verfahren arbeitet jedoch ausschließlich mit intensiver chemischer Einwirkung auf den Stoff, und zwar einer gezielt herbeigeführten chemischen Reaktion zwischen den enthaltenen Farbstoffen und dem Sauerstoff.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Weißgrad schneller erreicht und/oder der erzielte Weißgrad weiter gesteigert werden kann. Dabei soll sowohl die Aufbereitung von bedrucktem, gemischtem Altpapier zu weißem und melierungsfreiem Papier verbessert werden können als auch die Bleiche von Primärfaserstoffen.

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

Bei einer wässrigen Faserstoffmischung ist die zu bleichende Faser von einer Wasserschicht umgeben, wodurch die Faseroberfläche zunächst gegen das zum Bleichen zugegebene Gas abgeschirmt wird. Teile des Umgebungsgases dringen in das Wasser ein und werden darin gelöst, so daß die gewünschte Wechselwirkung zwischen dem enthaltenen Sauerstoff und den Fasern erfolgen kann. Die in der Wasserschicht gelösten Gasanteile sind im Gleichgewichtsfall von der Zusammensetzung des Umgebungsgases, z. B. der Luft, abhängig. Oft wird, wie im Stand der Technik bekannt, durch Oberdruck während des Bleichens das Angebot an Sauerstoff erhöht und die Blechwirkung verbessert und beschleunigt. Selbst bei den Verfahren, die mit Zugabe von reinem oder fast reinem Sauerstoff arbeiten, ist aber aus der Umgebung der wässrigen Faserstoffmischung, also der mitgeschleppten Luft und in der im Wasser gelösten Luft eine bestimmte Menge von molekularem Stickstoff und anderen Nicht-Sauerstoffanteilen vorhanden. Der im Wasser gelöste Stickstoff bildet eine Art Sperre gegen den Sauerstoff und behindert dessen Diffusion durch die Wasserschicht. Das macht den ganzen Bleichvorgang langsamer und weniger effektiv.

Gemäß der Patentschrift DE 196 39 110 C2 soll eine der Bleichstufe vorangehende Vorbehandlung mit Wasserdampf durchgeführt werden, um den Stickstoff zu entfernen.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit der im folgenden als "Sauerstoffspülung" bezeichneten Vorbehandlung, deren Ziel es ist, Stickstoff mit Hilfe von molekularem Sauerstoff aus der Gas- wie aus der Flüssigphase zu entfernen, bevor die eigentliche Bleiche beginnt. Dieses Austreiben geschieht durch Verdrängen/Verdünnen, indem reiner Sauerstoff oder zumindest ein mit Sauerstoff angereichertes Gas eingeleitet wird. Mit Sauerstoff angereichert heißt, mit einem Sauerstoffgehalt, der signifikant höher ist als der von Luft.

Die der Bleichstufe vorgeschaltete Sauerstoffspülung hat folgende Vorteile:

Es wird ein großer Teil des im Wasser gelösten Stickstoffes ausgetrieben und abgeleitet und so aus dem Wirkungsbereich der Fasern entfernt. Dadurch wird die o. g. Sperre durch Inertgase bereits beseitigt, bevor die Bleiche einsetzt. Ähnliches gilt auch für die Inertgase der sich in der Umgebung der Faser befindenden Luft: sie werden zumindest teilweise entfernt und durch Sauerstoff ersetzt. Das alles kann ohne weiteres etwa bei Umgebungsdruck erfolgen, während die eigentliche Bleiche in der Regel bei nur mit höherem Aufwand herzustellenden Reaktionsbedingungen durchzuführen ist.

Infolge der Verbesserungen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich sind, kann entweder eine Steigerung der Bleichwirkung oder bei gleicher Bleichwirkung eine Reduzierung des Aufwandes für die Bleichstufe oder beides erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird erläutert anhand einer Zeichnung mit einem Verfahrensschema. In diesem sind in knapper Form die Verfahrensschritte und ihre Abfolge dargestellt. Die Papierfasern P werden zusammen mit Wasser W in einem Auflöseschritt 1 miteinander vermischt, wobei die Papierfasern weitestgehend vereinzelt werden. Hierzu können ein sogenannter Stofflöser, aber auch eine andere oder mehrere Vorrichtungen verwendet werden. Beim Einsatz von Altpapier sind auch mechanische Reinigungsvorrichtungen notwendig. Die für die Aufbereitung der Papierfasern erforderlichen Chemikalien CH, CH' können z. B. beim ersten Verfahrensschritt zugegeben werden oder auch an späteren Stellen oder auch aufgeteilt an mehreren Stellen. Diese Maßnahmen sind dem Ermessen des Fachmanns überlassen. Nach dem Auflöseschritt 1 wird das wässrige Stoffgemisch S wieder eingedickt, indem ein Wasseranteil W' entfernt wird. Anschließend wird die Vorbehandlung 2 durchgeführt, d. h. das zum Spülen erforderliche Gas G eingeleitet. Dabei kann es mit Vorteil im Gleich- oder Kreuzstrom gegen das eingedickte Stoffgemisch geführt werden. Nachdem das Gas in der bereits beschriebenen Weise gewirkt hat, strömt es als mit Stickstoff angereicherter Überschuß A ab.

Als Variante kann die Sauerstoffspülung bei erhöhter Temperatur vorgenommen werden, um den Vorgang zu beschleunigen.

Das Stoffgemisch wird anschließend in der Bleichstufe 3 weiterbehandelt. Dazu wird hier Sauerstoffgas G' zugegeben, wobei der Druck ansteigt. Die Bleiche kann durch Zugabe von oxidierenden Bleich-Chemikalien CH', z. B. Peroxid weiter verstärkt werden. Nachdem die gewünschte Bleichwirkung eingetreten ist, wird der Stoff in eine Weiterverarbeitung 4 geführt. In dieser Weiterverarbeitung können z. B. gelöste unerwünschte Stoffe ausgewaschen oder ungelöste Schmutzstoffe entfernt werden. Die entfernten Störstoffe sind durch den Pfeil R angedeutet.

Claims

1. Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades von Papierfasern (P), die in einem wässrigen Stoffgemisch (S) vorliegen, bei dem in einer Bleichstufe (3) molekularer Sauerstoff mit den Papierfasern in Kontakt gebracht wird, um eine oxidierende Wirkung zu erzielen, wozu ein Sauerstoffgas (G') mit einem Sauerstoffanteil, der den der Luft übersteigt, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige Stoffgemisch (S) vor der Bleichstufe (3) einer Vorbehandlung (2) unterzogen wird, wobei ohne Verwendung von Wasserdampf ein Gas (G) mit einem Sauerstoffgehalt, der den der Luft signifikant überschreitet, zugegeben und ein mit Stickstoff angereicherter Überschuß (A) abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung (2) mindestens 5 Sekunden lang durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des bei der Vorbehandlung (2) zugeführten Gases (G) maximal so hoch ist wie der des bei der Bleichstufe (3) verwendeten Sauerstoffgases (G').

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige Stoffgemisch (S) während der Vorbehandlung (2) verwirbelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Vorbehandlung (2) das wässrige Stoffgemisch (S) und das zugeführte Gas (G) im Gegenstrom geführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Vorbehandlung (2) das wässrige Stoffgemisch (S) und das zugeführte Gas (G) im Kreuzstrom geführt werden.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt im wässrigen Stoffgemisch (S) bei der Vorbehandlung (2) und in der Bleichstufe (3) auf mindestens 20% eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige Stoffgemisch (S) vor oder während der Vorbehandlung (2) aufgeheizt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige Stoffgemisch (S) durch Zugabe von heißem Gas (G) aufgeheizt wird.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bleichstufe (3) oxidierende Chemikalien angewendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bleichstufe (3) Peroxid angewendet wird.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bleichstufe (3) ein Absolutdruck von mindestens 1,5 bar eingestellt wird.