DE19920338A1

DE19920338A1 - Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades von Papierfaserstoff

Info

Publication number: DE19920338A1
Application number: DE1999120338
Authority: DE
Inventors: Boris Reinholdt
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2000-11-16

Abstract

Das Verfahren dient der Bleiche von Papierfaserstoff (P). In einer Ausführungsform werden eine basische Komponente (CH2) und eine oxidierende Komponente (CH1) vor der Bleiche (3) zugegeben. Das im Verlauf der Bleiche (3) sich ändernde chemische Milieu im Papierfaserstoff (P) wird zur Steuerung der Bleiche herangezogen, wozu z. B. eine Vormessung (1) und eine Nachmessung (2) des pH-Wertes durchgeführt wird.

Description

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

Verfahren dieser Art werden zur Erhöhung des Weißgrades von z. B. sich in wässriger Suspension befindendem Papier angewendet, wobei insbesondere solche Rohstoffe eine Rolle spielen, die aus Altpapier gewonnen werden. Es ist kaum zu vermeiden, daß durch Einfärben, durch Alterung oder durch den Gebrauch des Papiers der Weißgrad so weit zurückgeht, daß eine Wiederverwendung des Rohstoffes zur Papiererzeugung erschwert wird. In solchen Fällen ist es möglich, durch eine chemische Bleichbehandlung den Weißgrad wieder auf das gewünschte Niveau anzuheben. Auch bereits aufgeschlossener Frischzellstoff wird oft gebleicht. Zumeist wird nicht nur ein einziges Bleichmittel verwendet, sondern eine Mischung oder Abfolge aus verschiedenen Chemikalien, welche jeweils unterschiedliche Wirkung haben und aufeinander abgestimmt sind. Aus diesem Grund und wegen der Vielzahl der möglichen Parameter ist die Steuerung der Bleiche oft sehr komplex. Störend ist auch, daß bei zeitlichen Schwankungen der Rohstoffzusammensetzung, insbesondere bei Altpapier, kein konstantes Rezept gefahren werden kann, sondern daß es sich in vielen Fällen empfiehlt, den Chemikalieneinsatz während des laufenden Prozesses zu verändern. Die Messung des Weißgrades im Labor kann nicht simultan durchgeführt werden. Die dadurch entstehenden Totzeiten können die Ökonomie und/oder die Wirkung der Bleiche beeinträchtigen. Die Messgeräte zur Online-Weißgraderfassung dagegen arbeiten zwar simultan, sind aber relativ ungenau und teuer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Bleiche ohne großen Aufwand optimiert werden kann. Dabei sollen die Chemikalien optimal ausgenutzt werden.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt das einfach zu messende chemische Milieu zur Festlegung der Bleichbedingungen und ermöglicht die Online-Regelung der Bleiche, um eine stabile und optimale Weißgraderhöhung zu erzielen. Dabei können z. B. zwei Messwerte gebildet werden, die sowohl einen Ausgangswert unmittelbar nach der Zugabe der Bleich-Chemikalien liefern als auch einen Differenzwert, der die Veränderung während der und durch die Bleiche angibt. Durch eine größere Anzahl von Messstellen kann das Verfahren noch verfeinert werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der pH-Wert als Indikator für die Bleichwirkung herangezogen. Online-Weißgradmessungen mit teuren Geräten können entfallen und Labormessungen auf Stichproben reduziert werden.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Anlagenschema zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 ein pH-Wert-Diagramm.

Gemäß der Fig. 1 wird der Papierfaserstoff P durch die Bleiche 3 behandelt, aus der er als gebleichter Papierfaserstoff P' wieder austritt. Die Bleich-Chemikalien bestehen hier aus einer oxidierenden Komponente CH₁ und einer basischen Komponente CH₂.

Weitere Komponenten sind denkbar, hierunter sind im allgemeinen Additive zu verstehen, die die Bleichreaktion stabilisieren, wie z. B. verschiedene Formen von Natriumsilikat (Wasserglas) oder Komplexbildnern (DTPA o. a.). Diese Zugabe kann z. B. an die Zugabe von CH₁ gekoppelt sein oder in einem festen Verhältnis zur Menge des Papierfaserstoffes P zudosiert werden. Die Chemikalien werden über Dosiervorrichtungen 5 und 6 dem Papierfaserstoff P zugeführt. Dabei sind die Mengen, bzw. das Mengenverhältnis entscheidende Größen für den Bleicherfolg. Insbesondere muß für das Mengenverhältnis ein Kompromiß zwischen zu starker Vergilbung von Holzstoff (dessen Mengenanteil zeitlich schwanken kann) und zu schwacher Unterstützung des oxidierenden Bleicheffektes gefunden werden. Oft sind die Komponenten ihrerseits auch Mischungen verschiedener Chemikalien. Ferner sind insgesamt vier Messstellen eingezeichnet, und zwar für die Vormessung 1, für die Nachmessung 2, für die Zwischenmessung 1' sowie für die Rohmessung 1". Die aus diesen Messstellen ermittelten Messwerte werden im Regler 4 verarbeitet. Der Regler 4 sendet zur Regelung der Bleiche 3 Stellsignale für die Dosiervorrichtungen 5 und 6 aus. Wie schon erwähnt, können bereits zwei Messwerte ausreichen, um eine Regelung unter Berücksichtigung der Totzeiten durchzuführen. Dazu sind die Werte der Vormessung 1 und Nachmessung 2 verwendbar oder auch z. B. von Vormessung 1 und Zwischenmessung 1'. Je länger der Zeitabstand ist, desto genauer ist die Beurteilung des Bleicheffektes, allerdings um den Preis längerer Wartezeiten. Das Heranziehen weiterer Messstellen kann das Ergebnis der Bleiche noch verbessern.

Die Vorgänge, die bei der Bleiche den pH-Wert verändern, werden an Hand des qualitativen Diagramms in Fig. 2 erläutert. Dabei ist auf der Abszisse der zeitliche Verfahrensablauf dargestellt, der mit dem Zeitpunkt der Chemikalienzugabe 7 beginnt. Die Vormessung 1, Nachmessung 2 und Zwischenmessung 1' sind durch senkrechte Linien angegeben. Bei bzw. unmittelbar nach Chemikalienzugabe 7 stellt sich ein bestimmter pH-Wert ein, dargestellt auf der Ordinate, der bei einsetzender chemischer Reaktion in der Regel absinkt. Dabei zeigt die Linie 12 den - theoretischen - Verlauf eines sich zeitlich nicht ändernden pH-Wertes. Optimal für die Bleiche ist in dem hier angenommenen Fall eine pH-Wert-Entwicklung entsprechend Kurve 9. Man sieht, daß dabei der Differenzwert 11 zwischen Vormessung 1 und Nachmessung 2 am größten ist von allen hier betrachteten Fällen. Die Kurve 8 charakterisiert den Fall einer überhöhten Dosierung der basischen Komponente, bei der infolge des Überangebotes dieser Komponente auch mit fortlaufender Reaktion der pH-Wert kaum absinkt. Der Weißegewinn ist ungenügend. In solch einem Fall ist es angezeigt, das Mengenverhältnis der oxidierenden Komponente relativ zur basischen Komponente zu erhöhen, im allgemeinen durch Absenkung der basischen Komponente. Das andere Extrem zeigt die Kurve 10. Die basische Komponente wird zu schnell verbraucht, und die Bleichreaktion kann dann nicht mehr optimal ablaufen. Hier müßte also der Anteil der basischen Komponente erhöht werden. Das Diagramm zeigt auch, daß bereits der Wert der Zwischenmessung 1' schon einen schnell sichtbaren Hinweis liefert, ob der Bleichvorgang optimal ablaufen wird. Denkbar wäre hier eine zweite Dosierstelle, an der jeweils die Komponente nachdosiert wird, an der ein Mangel herrscht, was durch die pH-Messung aufgezeigt werden kann.

In den meisten Fällen wird die Bleiche mit einem gewissen Überschuß an Bleich-Chemikalien gefahren, weshalb sich am Ende noch Rest der Bleich-Chemikalien im Faserstoff befinden. So wird z. B. bei einer Peroxid-Bleiche ein gutes Ergebnis erreicht bei einem Restperoxid-Gehalt von etwa 15 bis 20%.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde exemplarisch beschrieben an Hand einer Bleiche, bei der die Bleich-Chemikalien aus einer basischen Komponente (Bleichhilfsmittel) und dem eigentlichen oxidierenden Bleichmittel, z. B. Peroxid, bestehen. Bekanntlich können oxidierende Reaktionen auch mit anderen Chemikalien, mit molekularem Sauerstoff oder mit Ozon ausgelöst werden. Auch dabei verändert sich der pH-Wert, so daß die Erfindung mit Vorteil anwendbar ist. Auch bei reduzierenden Bleichvorgängen, z. B. mit FAS, ändert sich der pH-Wert meßbar, kann also als Indikator dienen. Das gilt auch in Fällen, in denen der pH-Wert im Laufe der Bleiche steigt.

Claims

1. Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades von Papierfaserstoff (P), der sich in einer wässrigen Mischung befindet und an dem unter Verwendung von Bleich-Chemikalien eine Bleiche (3) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des chemischen Milieus im Papierfaserstoff (P) während der Bleiche (3) als Regelgröße zu ihrer Steuerung herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß das chemische Milieu in Papierstoff (P) mindestens zwei Mal gemessen wird,
- daß ein Differenzwert zwischen beiden Messungen gebildet wird und
- daß der Differenzwert als Regelgröße zur Steuerung der Bleiche (3) herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Bleich-Chemikalien so eingestellt wird, daß sich ein vorbestimmter Differenzwert ergibt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzwert zwischen einer Vormessung (1) vor und einer Nachmessung (2) nach der Bleiche (3) ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleiche (3) so durchgeführt wird, daß der Differenzwert möglichst hoch ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einzustellende Differenzwert durch Vorversuche ermittelt wird, bei denen für den vorliegenden Papierstoff (P) der Weißgradgewinn und die Mengen der dazu benötigten Bleich-Chemikalien bestimmt werden.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleich-Chemikalien so dosiert werden, daß der Meßwert der Vormessung (1) einen vorgegebenen Soll-Wert hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert zwischen pH 10 und pH 11 liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert durch Vorversuche ermittelt wird, bei denen für den vorliegenden Papierstoff (P) der Weißgradgewinn und die Mengen der dazu benötigten Bleich-Chemikalien bestimmt werden.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleich-Chemikalien mindestens eine oxidierende Komponente (CH₁) und mindestens eine basische Komponente (CH₂) enthalten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß NaOH die basische Komponente (CH₂) ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß Peroxid die oxidierende Komponente (CH₁) ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Milieu mindestens drei Mal gemessen wird, und zwar mit einer zusätzlichen Zwischenmessung (1') während der Bleiche (3) und daß bei der Regelung der Bleiche der Meßwert der Zwischenmessung (1') berücksichtigt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn der Bleiche (3) zugegebene Bleich-Chemikalien weniger alkalische Bestandteile enthalten als für den ganzen Bleichprozeß erforderliche ist und daß auf Grund des in der Zwischenmessung (1') ermittelten Messwertes eine basische Komponente nachdosiert wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Milieu mindestens drei Mal gemessen wird, und zwar mit einer zusätzlichen Rohmessung (1") vor Zugabe der Bleich-Chemikalien und daß bei der Regelung der Bleiche (3) der Meßwert der Rohmessung (1") berücksichtigt wird.

16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Rest an chemischen Bleichmitteln, die sich nach der Bleiche (3) noch im Papierfaserstoff befindet, gemessen wird und daß dieser Wert bei der Regelung der Bleiche (3) berücksichtigt wird.