DE2117017A1 - Verfahren zum Entfärben von und Entfernen bestimmter Verunreinigungen aus wiedergewonnener Papiermasse - Google Patents

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7. April 1971 Bergstrom Paper Company, Bergstrom Road, Neenah, Wisconsin, U.S.A.

Verfahren zum Entfärben von und Entfernen bestimmter Verunreinigungen aus wiedergewonnener Papierassse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfärben von und Entfernen bestimmter Verunreinigungen aus gewonnener Papiermasse und sieht vor, daß bei einer Zentrifugalreinigung und beim Entfärben von zurückgewonnener entfaserter Papiermasse ein Material in den Schlamm der Masse eingeführt wird, das bestimmte Verunreinigungen von etwa dem gleichen spezifischen Gewicht enthält wie die Pasern, um diese Verunreinigungen selektiv behandeln zu können und um sie die Eigenschaften schwererer Pestteilchen annehmen zu lassen, so daß sie im äußeren Teil des Wirbels des Reinigers zurückgehalten sind, während die Pasern zum inneren Teil des Wirbels wandern.

Bei den normalen Verfahren zum Entfärben und Reinigen wiedergewonnener Papiermassen wird eine Schlammasse von etwa 0,5 # Dickflüssigkeit (Gew.# lestteilchen bezogen auf das Gesamtgewicht des Schlamms) in Wasser bei einem Druck von 3,16 Kg/cm (45 psig.) in einen Zentrifugalreiniger eingegeben, nachdem das Rohmaterial entfasert bzw. einer Lösungsbehandlung für die Pasern unterworfen und entfärbt worden ist durch herkömmliche Behandlungen in Gegenwart von Alkall, Dispergierstoffen und lösungsmitteln, gefolgt von einem Waschvorgang sowie einem Bleichvorgang, falls erforderlich, und einer Peinsiebbehandlung. Der

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Zentrifugalreiniger ist im allgemeinen eine konische oder zylindrische und konische Vorrichtung mit einem tangentialen Einlaßrohr im Oberteil und axialen Auslaßdüsen am Oberteil sowie am Boden. Der Schlamm "bildet einen Wirbel, der einen äußeren nach unten gerichteten Spiralteil und einen inneren nach oben gerichteten Spiralteil aufweist. Die Strömungs- oder Schlammaufspaltung M in erster Ljnie bestimmt durch die relative Größe der Auslaßdüsen. Allgemein gesagt werden die Festteilchen, die ein spezifisches Gewicht nahe dem oder geringfügig unter dem von Wasser aufweisen, in dem inneren Teil des Wirbels (nachfolgend "Innenwirbel" oder IV benannt) zurückgehalten und durch die obere Düse ausgetragen. Dieser Teil des Schlamms umfaßt den größten Teil der Fasern, die hinsichtlich des spezifischen Gewichts im Bereich von etwa o,98 bis 1,40 liegen und die sogenannten Verunreinigungen geringer Dichte, d.h. solche Verunreinigungen mit spezifischen Gewichten von 1,0 und weniger. Die sogenannten Verunreinigungen hoher Dichte, d.h. solche Verunreinigungen mit spezifischen Gewichten von etwa 1,40 und darüber, wandern zu dem äußeren Teil des Wirbels (OV) und werden durch die Bodendüse abgesaugt bzw. ausgetragen. Verunreinigungen mit einer spezifischen Dichte ähnlich derjenigen von Pasern können zu dem entsprechenden Teil des Wirbels wandern.

Das Problem einer herkömmlichen Arbeitsweise der Reiniger ist zweischichtig. Zum einen gelangen mit zunehmender Anwendung von Gummi- und synifaßtischen Kunststoffbindemitteln versteifende Ausfütterungen sowie Unterlagen und Schichtungen, d.h. Materialien, die als Verunreinigungen angesehen werden, in die Abfallpapiermasse, und es ist schwierig und oft unmöglich, diese mit herkömmlichen Verfahren der Entfärbung bzw. Reinigung zu entfernen. Wenn sie zusammen mit den Pasern den Zentrifugalreiniger erreichen, weisen sie im allgemeinen geringere spezifische Gewichte auf als Wasser und werden so im Innenwirbel gehalten und durch die obere Düse zusammen mit den Faserabnahmen ausgetragen.

Ale Wirkung bei normaler Zentrifugalreinigung hat sich herausgestellt, daß es eine besondere Klasse von Verunreinigungen mit

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einer Dichte nahe dem mittleren Bereich gibt, der einen ungenügenden Kraftimpuls bzw. ein nicht ausreichendes Trägheitsmoment besitzt, um in den äußeren Wirbel zu gelangen, so daß diese Verunreinigungen zum größten Teil in dem inneren Wirbel bleiben, von dem aus sie zusammen mit den Verunreinigungen niedriger Dichte und den raserabnahmen ausgetragen werden. Diese besondere Klasse setzt sich aus Festteilchen mit einer Dichte naher der von Wasser zusammen, dh. von etwa 0,96 bis 1,04 und im Bereich von geringfügig weniger als 0,96 bis zu 1,1. Es handelt sich dabei um Kunststoff- Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und Asphaltmaterial.

Beim Einführen eines "beschwerenden" d.h. eines schwerer machenden Mittels in die Schlammeingabe für den Zentrifugalreiniger, welches Mittel selektiv auf die besondere Klasse der festen Verunreinigungen wirkt, werden diese mit schwererem Verunreinigungen durch die Bodendüse anstatt mit den Abnahmen durch die obere Düse entfernt. Das beschwerende Mittel ist ein im Grunde nichtpolares hydrophobes Material, das vorzugsweise flüssig ist mit einer Dichte, die über der von Wasser liegt.

Diese Erfindung erfüllt den Zweck, die mormale Zentrifugalreinigung von Schlamm wiedergewonnener entfaserter Papiermasse zu verbessern. Ein weiterer Zweck besteht darin, auf bestimmte Verunreinigungen in der Weise einzuwirken, daß sie mit schweren Ausscheidungen anstatt mit Faserabnahmen ausgetragen werden. Schließlich besteht ein weiterer Zweck der Erfindung darin, die effektive Dichte dieser Verunreinigungen selektiv zu erhöhen, so daß sie zu dem äußeren Wirbel des Zentrifugalreinigers wandern und/oder dort gehalten werden, während die Pasern weiterhin von dem inneren Wirbel durch die obere Düse ausgetragen werden.

Diese und andere Zwecke der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausübung des vorliegenden Verfahrens.

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Ein in der Zeichnung dargestellter Zentrifugalreiniger 16 ist ein herkömmlicher Drei-Zoll-Reiniger, der von der Firma Bauer Brothers hergestellt und auf dem vorliegenden Gebiet wohlbekannt ist. Andere geeignete Reinigerarten werden von der Pirma Bird Machinery Comp., Fichols Engineering, und anderen hergestellt. Der Zentrifugalreiniger 16 hat eine konische Seitenwand 18, ein geschlossenes Oberteil 20, ein tangential angebrachtes Einlaßrohr 22 nahe dem Oberteil, eine obere Düse 24, die in axialer Richtung in der Basis angeordnet ist, und eine Bodendüse 26 an der Spitze der konischen Wandung 18. Die Schlammeingabe bildet einen Wirbel mit einem äußeren nach unten gerichteten Spiralteil OV und mit einem inneren nach oben gerichteten Spiralteil IV. Der Schlamm bildet eine dünne Grenzschicht BL längs der Innenseite der Wandung 18. Eine sich zentral sowie nach oben bewegende Luftsäule tritt durch die Bodendüse 26 ein und wird durch die obere Düse 24 abgezogen. Ein Teil des Schlamms von dem äußeren Wirbel OV, der beliebige Pestteilchen enthält, die sort hingewandert sind, wird durch die Bodendüse 26 ausgetragen, und der Rest.üchlamms von dem inneren Wirbel IV, der beliebige Pestteilchen enthält, die dort geblieben sind, wird durch die obere Düse 24 ausgetragen. Die relative Größe der Oberteil- und Bodendüsen bestimmen bei einem gegebenen Schlammeinlaßdruck die Aufspaltung (splits) des Schlamms und der Pestteilchen. Dieser Zentrifugalreinigertyp wird gewöhnlich mit einem Schlamm von 0,5 Gew.# Dickflüssigkeit (consistency), einem Einlaßdruck von 3,16 kg/cm (45 psig.), mit einer 5/8-Zolldüse im Oberteil einer 1/8-Zolldüse im Boden und bei einer Strömungsaufspaltung von 96,57 Gew.# Oberströmung und 3,43 Gew.# Unterströmung betrieben. Bei dieser Arbeitsweise werden 84,82 Gew.# der Pasern, die durch den Einlaß 22 gelangen, mit der Oberströmung durch die obere Düse als Abnahmen ausgetragen, sie werden jedoch begleitet von einigen der Verunreinigungen der besonderen Klasse, d.h. von Pestteilchen mit spezifischen Gewichten nahe Eins, als auch von den meisten der leichten Verunreinigungen und von einigen der Verunreinigungen mit spezifischen Gewichten größer als dem der Pasern, die jedoch aufgrund ihrer augenblicklichen Größe in dem inneren Wirbel zurückgehalten sind, oder ihre Größe und Gestalt geben ihnen relativ höhere

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hydraulische Widerstandsbeiwerte.

Es wurden Wege gefunden, um die Teilchengröße und das spezifische Gewicht zu steigern und dadurch Verunreinigungen zu "beschweren", d.h. schwerer zu machen, insbesondere ihre radial nach außen führende Geschwindigkeit zu erhöhen, wodurch die Verunreinigungen auf dem Wege normaler Zentrifugalreinigung schneller getrennt werden können.

Das "Beschweren" wird erreicht mit einem Material hoher Dichte, das vorzugsweise Verunreinigungspartikel benäzt oder absorbiert. Die Dichte des beschwerenden Materials sollte größer sein als das der Verunreinigung und als das des Grundmediums, in erster Linie Wasser, aufgrund höchst praktischer Überlegungen. Das beschwerende Material kann dann in drei Weisen wirken:

1. Durch Vergrößerung der Gesamtdichte des aus Verunreinigung und Medium zusammengesetzten Partikels (d.h. Partikel und absorbiertes und/oder benetzendes "beschwerendes" Material);

2. durch Vergrößerung des Volumens des Partikels durch sein eigenes Volumen, so daß es schneller in ein Gravitationsfeld gelangt und

3. durch Agglomerierung von Verunreinigungspartikeln.

Wenn die Dichten des Mediums, d.h. des Additivs, das den Beschwerungseffekt herbeiführen soll, und der Verunreinigungen die gleichen sind und beide größer sind als die Dichte von Wasser, ergibt sich dennoch ein Beschwerungseffekt in Folge der Wirkungen Nr. 2 und 3. Bei einem typischen Entfärbungsverfahren, wie es in einem Teil der formalen Beispiele erläutert ist, wo Polyamid-aättchen mit Abmessungen von 0,794 mm (1/32") auf 0,076 mm (0,003") Dicke und mit einem spezifischen Gewioht von 1,1 als Verunreinigung benutzt wurden und Chlorbenzol (spezifisches Gewicht =1,1) als Additiv (ungefähr 1/3 des Gewichts der Verunreinigung) beträgt die Verunreinigungshöhe in den

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Abnahmen etwa 50 $ von dem erzielten, wenn das Chlorbenzol fortgelassen ist.

Wenn die Dichte der Verunreinigung größer ist als die des Wassers und wenn die des additiven Materials dazwischen liegt, steht die Wirkung Nr. 1 der Dichte im Gegensatz zu den beschwerenden Wirkungen 2 und 3. Mit großen Mengen additiven Materials können die Partikel "leichter" (d.h. verringerte radial nach außen gerichtete Absetzgeschwindigkeit) gemacht werden als sie ursprünglich waren. Mit einem kleinen Betrag können sie dennoch "besohwert" sein infolge Agglomeration. In Versuchen ähnlich denen des vorhergehenden Abschnitts, wo das Additiv, 2-Purylacetonitril, mit einer Dichte (spezifisches Gewicht = 1,085) zwischen derjenigen von Wasser und der Polyamide nach dem Waschvorgang zugesetzt ist, beträgt die Höhe bzw. der Anteil der Verunreinigung in den Abnahmen ungefähr 55 % von dem, was anfällt, wenn das 2-i'urylacetonitril weggelassen ist.

Wenn die Dichte der Verunreinigung größer ist als die des Wassers, aber diejenige des additiven Materials gleich derjenigen oder geringer als die des Wassers, ist es in ähnlicher Weise möglich, durch Agglomeration einen Beschwerungseffekt zu erreichen.

Mit abnehmender Dichte des additiven Materials unterhalb derjenigen des Grundmediums können kleinere Anteile geduldet werden bei Erreichung einer Agglomeration auf Kosten des entgegengesetzten Effekts von zusätzlicher Dichte. In Versuchen ähnlich denen der vorhergehenden Abschnitte, wobei das Additiv 1-Chlorheptan (spezifisches Gew. = 0,87) ist, beträgt die Höhe bzw. der Anteil der Verunreinigung in den Abnahmen 85 # von dem Wert, der sich ergab, wenn man 1-Chlorheptan nicht verwendete.

Mit einer Verunreinigung einer Dichte gleich derjenigen von Wasser erreicht ein additives Material von größerer Dichte eine Beschwerung durch alle drei vorgenannten Wirkungen in allen Anteilen. In Versuchen ähnlich denen der vorhergehenden Abschnitte, wobei die Verunreinigung Äthylen/Venylohlorid Copolymer (spezifisches Gew. = 1,0) bildet anstelle eines Polyamids

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und das Additiv 4-Brom-Oxylen'(spezifisches Gew. = 1,3) ist, beträgt die Höhe bzw. der Anteil der Verunreinigung in den Abnahmen 40 % von dem, was erhalten wird, wenn das Additiv weggelassen wird.

Es ist sogar möglich, eine"Beschwerung" von Teilchen geringerer Dichte als der des Grundmediums herbeizuführen. In diesem EaIl muß die Dichte des additiven Materials größer sein als die der Verunreinigung, aber vorzugsweise größer als die des Wassers. Sie muß größer sein als der Wert, der 2/3 des Dichteintervalls entspricht, das sich von der Dichte der Verunreinigung zu der des Wassers erstreckt, wie für kugelförmige Partikel ermittelt wurde. Ein additives Material, dessen Dichte in der Mitte zwischen derjenigen der Verunreinigung und des Grundmediums liegt und diese Bedingung erfüllt, neigt dazu, die Verunreinigung durch die obige Wirkung Nr. 1 zu beschweren. In Versuchen ähnlich denen der vorhergehenden Abschnitte ist die Verunreinigung Polyäthylen (spezifisches Gewicht = 0,95) und das Additiv ist m-Tolunitril (spezifisches Gew. = 0,986). Wenn der Betrag des Additivs anfangs ungefähr 10 Gew.$> von dem der Verunreinigung beträgt, erreicht der Anteil der Verunreinigung der Abnahmen ungefähr 80 % von dem Wert, der erreicht worden wäre, wenn man das Additiv weggelassen hätte. Wenn die Menge des Additivs anfangs ungefähr gleich derjenigen der Verunreinigung (bezogen auf das Gewicht) ist, erreicht der Anteil der Verunreinigung der Abnahmen ungefähr 120 % von dem Wert, den man ohne Anwendung des Additivs erreicht hätte. Wenn der Anteil des Mediums ansteigt, lockert sich diese Wirkung; die Wirkungen Nr. 2 und 3, die im Gegensatz zu der vorerwähnten Wirkung stehen, erreichen zunächst den gleichen Wert und schreiten dann fort, die zusammengesetzten Partikel "leichter" zu machen.

Der Punkt des gleichen Gegensatzes zwischen Nr. 1 und 2 ist schnell bestimmt von den Dichten und Anteilen aufgrund des stokeschen Gesetzes. Wie man weiter unten sehen wird, kann die Wirkung Nr. 3, obwohl sie in ihrer Natur derjenigen von Nr. 2 ähnlich ist, weitaus stärker sein, d.h. wirksam bei niedrigeren Konzentrationen des Additivs.

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Sogar mit einem additiven Material mit einer Dichte größer als der des Wassers steht die Wirkung Nr. 3, nämlich die der Agglomeration, der Wirkung Nr. 1 des additiven Materials entgegen und kann diese überholen, bis eine ausreichende Menge des Materials hinzugefügt ist, um die zusammengesetzte Dichte des Additivs und der Verunreinigung hinauf über den Wert des Grund mediums zu bringen. Die Wirkung Nr. 2 kann dies nicht.

Da das additive Material vorzugsweise die Verunreinigung annässen, benetzen bzw. durchnässen und/oder diese absorbieren muß, ist es nützlich, nicht nur die Natur der Verunreinigung ■zu charakterisieren, sondern auch das Grundmedium und die anderen beteiligten Materialien, um die erwünschten Eigenschaften des additiven Materials zu deffinieren.

In der Industrie auf dem Gebiet der Entfärbung von Papier be= steht das Grundmedium aus Wasser mit einem Gehalt an einer sehr hydrophilen oder polaren Substanz, welches Pulpe enthält. Es mag zusätzlich andere sehr hydrophile Substanzen wie Salze, Tone und andere anorganische Pigmente enthalten. Um daher jeglichen Grad der Benetzung oder Durchnässung von Pulpe zu vermeiden, sollte das additive Material im Prinzip nicht-polar oder hydrophob sein. Glücklicherweise sind die meisten der Verunreinigungen mit nahezu neutraler Dichte, d.h. diejenigen mit einer Dichte nahe derjenigen des Mediums Wasser, die übrig bleiben nach einer Zerkleinerungsbehandlung mit wässrigen Alkalien (alkaline hydrapulping), auf welchen Vorgang in der weiteren Beschreibung mit "hydrapulpieren" Bezug genommen wird, ebenfalls nicht-polar und hydrophob und daher leicht unterscheidbar auf dieser Basis von Pulpe.

Als eine Klasse sind die halogenierten Kohlenwasserstoffe erstaunlich geeignet zum Beschweren nicht-polarer hydrophober Verunreinigungen bzw. Contaminantien, die gerade erwähnt wurden; die Zyangruppe ist eingeschlossen mit den regulären Gliedern der Halogenserien. Ausgeschlossen sind solche Arten wie Acylhalogenide, die mit Wasser reagieren. Sauerstoff in der mehr inerten Form wie in Ätherbindung kann ebenfalls genommen werden. Die

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mehr polaren hydrophilen Säure- und Alkoholgruppen können nur bis zu einem begrenzten Ausmaß geduldet werden, da sie das additive Material substansiv machen zum Befeuchten von Pulpe und anderen hydrophilen Materialien. Aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe sind geeignet. Das additive Material kann entweder mono- oder polyhalogeniert sein, wobei die letztere Art im allgemeinen bevorzugt wird. Es kann sich dabei entweder um eine Flüssigkeit oder um eine feste Substanz handeln, im allgemeinen werden aber bessere Ergebnisse erzielt mit Materialien mit niedrig molokularem Gewicht, d.h. mit solchen, die ein MoIokulargewicht unterhalb von etwa 1000 aufweisen, wobei andere Überlegungen ebenfalls zu berücksichtigen sind.

Die beschwerenden Additive oder Mittel nach der Erfindung umfassen eine große Vielzahl von aliphatischen, aromatischen, zycloaliphatischen und heterozyklischen Verbindungen, die effektiv nicht mit Wasser reagieren können, d.h. tatsächlich frei von polaren hydrophilen Gruppen wie Säure- und Alkoholgruppen sind. Die Verbindungen können Kohlenwasserstoffe oder substituierte Kohlenwasserstoffe sein; Kohlenstoffketten können unterbrochen sein durch Heteroatome wie Sauerstoff- und Stickstoffatome. Beschwerende Mittel können entweder feste Substanzen wie Tetrachloro-o-xyloldichlorid (TCXD) und Hexachlorbenzol oder Flüssigkeiten wie Monochlorobenzol und m-Bromotoluol sein, jedoch werden flüssige beschwerende Mittel vorgezogen. Sie können einzeln eingesetzt oder in jeglicher Kombination von zwei oder mehr Substanzen verwendet werden solange keine Reaktion zwischen ihnen auftritt.

Wie von den vorhergehenden Beispielen ersichtlich ist, werden sowohl mono- und polyhalogenierte Kohlenwasserstoffe in Betracht gezogen. Die Halogene können Chlor, Brom, Jod oder Fluor sein. Darüber hinaus können verschiedene Halogene in dem gleichen beschwerenden Mittel vorhanden sein wie in i-Bromo-3-chlorobenzol und in 1-0hloro-5-bromopentan.

Das beschwerende Mittel kann Sauerstoff in Ätherform enthalten wie in bis-(3-Chloro)dipropyläther. Obwohl polare hydrophile

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Gruppen zu vermeiden sind, sind sie nicht vollständig ausgeschlossen. Anschauliche beschwerende Mittel mit Karbonsäuregruppen schließen o-chlorobenzoesäure und m-Bromobenzoesäure ein; geeignete Alkohole sind 5,7,iJ-l'richlorododeeaiiol·^ und 3-(p-Broco phenyl)propanol.

Das beschwerende Mittel kann zyansubstituiert sein wie in -v-Brornocapronitril und in a-Methyl-BCo-chlcropheriylipropionitril. Aliphatische beschwerende Mittel beschließen sowohl ;r,9. satt ig te Verbindungen wie 1,3~l)ichloro-2,2,4-triraethylpentan \ma 7-Srono-4-chloro~3-isopropylheptan als auch äthylenisch nicht gesättigte Verbindungen wie 9-Jodo-1,5-nonadien. Zyklohexan is-1 ein Kohlenwasserstoff, der ebenfalls in Frage kommt von geeigneten Sykioalkanen.

Aromatische beachwerende Mittel können auch Kohlenwasserstoffe sein, beispielsweise 1,4-Ditnethylnaphthaliii; sie können aononuklear beispielsweise Jodobenzol, dinuklear, wie beiopielnwei^o a-Methoxynaphathaliii, 4,4 '-Dichl or ο diphenyl und 1,2~i)i chlor on;. ph~ thalin, oder polynuklear_f wie; beispielsweise 2~Ghloi'ophenanthro^a.

Beispiele an heterozyklischen beschwerenden Mitteln oind solche wie jene, in denen ein oder isehrere riingsaiierstoffatome und/od-c^· Stickstoffafcoroe vorhandon sind,wie in Trichloro-oxa^ol und 3-Bromopyridinj die hetorozyklischen Verbindungen können incmonuklear, wie beispielsweise 3,3>4-Trichlorüfuran, oder dinuklei³^ sein, v;ie 6-chloroindol.

V/ie in der vorhergehenden Diskussion angeführt ist, ist öle Art, in der das beschwerende Kittel wirkt, von entscheidener Bedeutung. Das spezifische Gewicht des beschwerenden Mittels ist ebenfalls ein bedeutendem Faktor.

Diese Materialien haben alle die Eigenschaft_} daß sie fühi- £>.in<i, auf der Oberfläche der Verunreinigung adsorbiert zu werden,u;!! anderen Worten die Verunreinigung im Falle von FlüuuigkeJ ren :^r.u benetzen bzw. zu befeuchten. Mit Begriffen de.a Konl;;Ltwin':ol;i erläutert, ist der Kontaktwinkel von Wasser in Luft auf den riiolit

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BAD

verseifbaren Kunststoffmaterialien mit niedriger Dichte gewöhnlich in der Nähe von 90°, während der Flächenwinkel zwischen Wasser und einem typischen flüssigen Glied der obigen Gruppe von additiven Materialien auf einem derartigen Kunststoff sich 180° nähert (gemessen durch das Wasser). Im Gegenteil ist der Kontaktwinkel des Wassers auf Pulpe in der Gegenwart eines flüssigen Mitgliedes der obigen Klasse von additiven Materialien nahezu Null⁰. Diese adsorbierenden und benetzenden Eigenschaften sind ausreichend in ihrer Gewähr für die Fähigkeit dieser additiven Materialien, Partikel der Kontaminatien zur Agglomeration zu veranlassen.

Eine Halogensubstitution in einem Kohlenwasserstoff vergrößert seine Dichte progressiv. Die Dichten von Kohlenwasserstoffen beginnen gewöhnlich von unten und in der Nähe des spezifischen Gewichts 1 in nichtsubstituiertem Zustand und nehmen mit jedem substituierten Halogenatom unveränderlich zu, wobei eine oder zwei derartiger Substitutionen gewöhnlich ausreichend sind, um die Dichte von Kohlenwasserstoffen von niedrigerem Molekulargewicht (wenn die unsubstituierten Molekulargewichte unter 200 vorliegen) über das spezifische Gewicht des Wassers zu bringen. Wie dem auf dem vorliegenden Gebiet geschulten Fachmann wohlbekannt ist, ist der Anstieg in der Dichte pro substituiertem Halogenatora auch eine Funktion der Identität bzw. Art des Halogenatoms und nimmt in der Reihenfolge Fluor, Chlor, Brom, Jod zu.

Zusätzlich zu ihrer Fähigkeit, auf Oberflächen nichtverseifbarer Kunststoffe absorbiert zu werden und/oder diese Oberflächen zu benetzen, zeigen diese Halogenkohlenstoffverbindungen (halocarbons) auch eine Neigung dazu anzuschwellen oder absorbiert zu sein durch diese Klasse von Kunststoffen und ebenso von den meisten Kunststoffen, wobei der Absabtionsgrad mit der Art der Halogenkohlenstoffverbindung (halooarbon) und der Art des Kunststoffes veränderlich ist. Die Fähigkeit zum Anschwellen bessert sich im allgemeinen mit einer Abnahme des Molekulargewichtes des Stamm-Kohlenwasserstoffs, mit ansteigendem Grad der Substitution und mit wachsendem Anteil der aromatischen, der aliphatischen entgegengesetzten Natur des ursprünglichen öder Stamm-Kohlenwasserstoffs.

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Die Oberflächen- und Anschwelleigenschaften der halogenierten Kohlenwasserstoff-Additive waren im Hinblick auf Färb- bzw. Tintepartikel nicht bekannt. Es ist daher überraschend zu finden, daß Kunststoffmaterialien, die mit halogenierten additiven Materialien angeschwollen sind, eine Neigung zum Aufnehmen von Färb- bzwβ Tintepartikeln aufweisen, und darüber hinaus der Grad der Aufnahme in Beziehung zu stehen scheint zu dem Grad, d.h. zu den Gewichtsprozenten, des Anschwellens des Kunststoffs durch halogeniertes additives Material. Wenn der Grad an Rußaufnahme (carbon black pickup) gemessen wird durch den Lichtanteil, der durch absorbierte Partikel von einem Lichtstrahl bekannter Intensität reflektiert wird, ist der Logarithmus des Verhältnisses des einfallenden zum reflektierten Licht ungefähr proportional zu den Gewichtsprozenten der verschiedenen halogenierten additiven Materialien, wie TCXD und Arochlor-1260, durch den Kunststoff absorbiert.

Beim Einbeziehen eines beschwerenden Mittels in die dem Zentrifugalreiniger zugeführte Eingabe aus wiedergewonnener wässriger Papierschlammasse ist es lediglich wichtig, daß genug beschwerendes Mittel hinzugefügt wird, um das gewünschte Ergebnis eines effektiven Ansteigens des spezifischen Gewichts der Verunreinigungen wie Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- oder Asphaltverunreinigungen zu erreichen, die normalerweise mit den Abnahmen ausgetragen werden (entfernt an der Basis im Bereich der Aohse beispielsweise eines konischen Zentrifugalreinigers mit den relativ leichten Pasern), so daß diese Verunreinigungen mit schwereren Ausscheidungen ausgetragen werden (entfernt beispielsweise durch die Spitze eines konischen Zentrifugalreinigers). Ein Überschuß an beschwerendem Mittel wird schon vom Wirtschaftlichkeitsstandpunkt her vermieden. Darüber hinaus kann ein Überschuß ein dem gewünschten Zweck zuwiderlaufendes Ergebnis zur Folge haben und daher den gewünschten Besohwerungseffekt zunichte machen. Gewöhnlich sind fünf Teile pro Million (ppm) bis zehn ppm (Gewicht) des beschwerenden Mittels (bezogen auf das Gewicht der gesamten wässrigen wiedergewonnenen Papiersohlammasse) geeignet.

Im Hinblick auf die erwähnte und besondere Neigung dieser halogenierten Kohlenwasserstoffe, die typisohen nichtverseifbaren

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Verunreinigungen von niedriger Dichte zu übernehmen, ist verständlich, daß wenig mehr als eine Einfachschioht erforderlich ist, um eine Agglomeration zwischen Verunreinigungspartikeln herbeizuführen, zumindest zwischen flüssigen Mitgliedern der Klasse der additiven Materialien. Die Verringerung des hydrodynamischen Widerstandsbeiwertes in Folge dieses Effektes ist wesentlich eher spürbar als ein ähnlicher Abfall in Folge eines Anschwellens oder einer Zunahme im Partikelvolumen, die von dem Volumen des additiven Materials herrührt, das in den Kunststoff gelangt ist.

Eine typische Kunststoffverunreinigung, ein 67/33 Copolymer von Äthylen- und Vinylazetat (du Pont's "Elvax 150") wurde in die Form von 19,05 mm (3/4^ft square sheets) gebracht, von denen jedes ungefähr 15 mm wog. Diese wurden in Testrohre eingesetzt, und zwar zusammen mit ungefähr 10 Millilitern (ml.) von destilliertem Wasser und ein oder zwei Gramm halogeniertem Kohlenwasserstoff, beispielsweise von jedem möglichen der im folgenden Abschnitt aufgezählten Art. Die offenen Versuchtsrohre wurden 30 Minuten lang auf 100° 0 erhitzt, und dann wurden die Dichten der Probestücke mit denen von Wasser verglichen.

In dem Falle jedes der in der folgenden Aufzählung von in Frage kommenden additiven Materialien wurde die Dichte des Kunststoffprobestücks von ihrem anfänglichen Wert von 0,96 (kann auch heißen 0,90) g/cm auf einen Wert von über 1 angehoben, wie nachgewiesen wurde durch die Tatsache, daß der betreffende Probekörper in Wasser schnell sank:

Monochlorobenzol
ortho-Dichlorobenzol
para-Dichlorobenzol
Tetra-ohloro-ortho-xyloldicholorid (TGXD) "Arochlor 1260" (Handelsname von Monsanto für ein polychlorodiphenyl)

"Arochlor
diphenyl)

"Chlorowax 40" (Handelsname von Diamond Alkali's für C₂₄EL-Cl₇

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"Arochlor 1270" (Handelsname von Monsanto für ein polychlorodiphenyl)

"Chlorowax 70" (Handelsname von Diamond Alkali's für ^C24.^H29^G121 1,2,3-Tricholopropan

1,1,2,2-Tetrabromoäthan

Kunststoffe mit einer einfachen gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffstruktur sind viel schwieriger zum Anschwellen zu bringen als Kunststoffe, die einige Sauerstoff- oder Chlorbindungen haben. Von zwei einfachen Kohlenwasserstoff-Polyäthylenen schwillt darüber hinaus dasjenige mit dem höherer Schmelzindex schneller an als das andere, aus diesem Grund ist ein Polyäthylen mit niedrigem Schmelzindex tatsächlich ein idealer Prototyp einer Kunststoffverunreinigung, um darauf die Wirksamkeit verschiedener in frage kommender halogenierter Kohlenwasserstoffe für die additiven Materialien zu prüfen, die ein Beschweren herbeiführen würden.

Das Beschweren aufgrund dieser Technik geht unter Bedingungen vorsieh, die eher zu verwirklichende Betriebstechniken darstellen bzw. solchen ähneln. Wenn man einen Probekörper von 15 mg und 19,05 mm zum Quadrat (3/4" square) eines Polyäthylens mit niedrigem Schmelzindex (Bakelite Division of Union Carbide's DYNJ Grad Schmelzindex 1,0 bis 0,5 g/10 min. bei 190⁰C nach SSTM D1238-52T; Viskosität bei 190⁰C = 13 x 10 poise) in einen Pulpeschlamm von 6 % Dickflüssigkeit (Gew.$ Pestteilchen bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Schlamms) in Wasser mit einem Gehalt von 0,05 % (Gew.^) eines in Präge kommenden additiven Materials einbringt, das während einer Zeitdauer von 20 Minuten auf 85⁰C unter Bewegung aufgeheizt und auf Gewichts- und Diohtezunahme geprüft ist, so erhält man einen 60#igen Gewichtszuwachs des Kunststoffs (entsprechend einer Polyätylen-Dichte von 1,12 g/cm ), wenn das Additiv TCXD ist. Wenn das additive Material aus »Arochlor 1260» besteht, schwillt der Kunststoff bis zu einem Maß von 17 ^ Gewichtszunahme an, was einer Dichte von 1,0 entspricht. Die anfängliche Dichte des Polyäthylen-Kunststoffprototyps mit miedrigera Schmelzindex beträgt 0,93 g/cm .

Anschwellen ist ein Oberflächenphenomen. Probekörper, die der Einwirkung von additivem Material an der Oberfläche einer wässrigen Phase ausgesetzt sind, schwellen gewöhnlich in einem größeren Ausmaß oder schneller an als solche, die unter die Oberfläche

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der wässrigen Phase eingetaucht werden. Darüber hinaus zeigen oberflächenaktive Mittel, und zwar entweder kationische, anionisch* oder nichtionische, eine vernachlässigbare Wirkung auf das Anschwellen von eingetauchten Probekörpern, verringern jedoch in bemerkenswertem Maße das erhöhte Anschwellen von Oberflächenbeispielen auf Werte, die denen der angeschwollenen eingetauchten Probekörper ähneln. Dies legt selbstverständlich die Vermutung nahe, daß der Pulpeschlamm, wenn er durch diese Technik entfärbt wird, Luft über große Oberflächen ausgesetzt sein sollte, hervorgerufen entweder durch Strömungen über flache Überläufe, Überfallwehre oder Plattenüberläufe oder durch geeignete mechani sehe Einwirkung oder mittels Durchspülen von Luft durch den Schlamm. Die Wirkung von Oberflächenfaktoren auf das Anschwellen ist in Tabelle 1 wiedergegeben:

Tabelle 1

Anschwellen von Polyäthylen mit TCXD in wässrigen Medien

Oberflächenaktives Mittel ^Bli£^d"

probe

Nichtionisch Kat- An-(Ethomid ionisch ionisch.-, RC/60) (Arquad (Ivory ^b&&öt:

2HT) Soso)

Probe
beh

Probe
Vorbehandlung

Blindprobe
Blindprobe
Hydrapulpiert
Hydrapulpiert

Stellung

Oberfläche
Eingetaucht
Oberfläche
Eingetaucht

Gesamt

61,2 1,2

36,1 6,4

104,9

6,3
4,2
9,8
1,0

21,3

8,2 1,4 2,0 1,8

13,4

29,4 3,1 5,7

5,4

43,6

105,1

53,6

14,6

Bemerkungen: TCXD Konzentration

0,005 $> (bezogen auf das PoIyäthylengewieht)

Temperatur	1000C
Zeit	1 Std.
Bewegung	Magnetischer Rührer

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BAD OHiGiNAL

In enger Beziehung mit dem Ziel oder Zweck der Agglomeration zur Erzielung einer Beschwerung steht der Vorgang des Anhaftens·, Anklebens oder AdhärieiBns der Verunreinigungspartikel an makroskopische Partikel zur Herstellung einer größeren Teilchengröße mit größerer Dichte. Beispielsweise veranlassen Partikel aus Sand oder einem geeigneten Keramikmaterial von zweckmäßiger Größe, die dem Pulpeschlamm unter bestimmten Bedingungen zugesetzt werden, diese Verunreinigungen mit mehr oder weniger neutraler Dichte anzuhaften und werden nachfolgend in einem normalen Zentrifugalreinigungsvorgang in den Bereich des äußeren Wirbels getrieben. Die meisten keramischen Materialien, die Siliziumoxydsand •einschließen, zeigen ein negatives Grenzflächenpotential, wie es die meisten Kunststoffe einschließlich der paraffinischen Arten zeigen. Die Ladung auf den letzteren kann geändert werden durch Hinzufügen eines kationischen oberflächenaktiven Mittels mit einem Kohlenwasserstoff, beispielsweise mit einem Hexadezyl- oder Oktadezyl- oder einem cholierten Kohlenwasserstoff beispielsweise einem m-chlorobenzyl, und einem Rest an einem Stickstoffatom. Das Kohlenwasserstoff- oder chlorierte Kohlenwasserstoffradikal haftet selbst an dem Kunststoff und die vorhandene positive Ladung des Stickstoffs ändert das Gesamtpotential des Kunststoffpartikels von negativ nach positiv. Die Zusammensetzung wird dann von negativen Oberflächen nagezogen wie von Siliziumoxydsand oder verschiendenen Keramikmassen. Eine Serie von acht Versuchen zeigt die Wirkung dieser Technik zwisohen den tfirkun- · gen von drei anderen Versuchsveränderlichen. In jedem Versuoh wird ein Gramm kugeliger Polyäthylenpartikel mit einem Durchmesser von 74-125 Mikron und mit einer Dichte von 0,88 g/om mit 5 g Siliziumoxydsand mit einem Durchmesser von 125-250 Mikron vermischt und unter Vakuum entlüfted. Eine molare ^enge von 10""⁴" eines oberflächenaktiven Mittels (Oktadecyltrimethylammoniumchlorid) ist ebenfalls vorhanden oder auch nicht, wie dargestellt ist.

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- 17 Tabelle 2

Polyäthylen, ausgefällt mittels Siliziumoxydsand (Gewichtsangaben in Gramm)

Bewegungsintensität (U/min)	Deratur (0C)	0	200	10	-4	0	800	1	Ο"4
Konzentration des oberflächen aktiven Mittels (Molare)	30
Zeit Tem] (min)	80	0,04						0	,17
5	30			o,	12	0,05
5	80			o,	17	0,14
50		0,04						0	,13
50

Tabelle 2 zeigt die Grammenge Polyäthylen, die von dem Siliziumoxydsand nach einer Stunde Absetzzeit sum Boden des Behälters gebracht worden ist. Eine Analyse der Veränderungen veranschaulicht den einzigen bedeutsamen Schluß (mit einer Sicherheit von 95-99 %) daß das Additiv tatsächlich das Anhaften des Kunststoffs am Sand herbeiführt.

Andere Festkörper als Siliziumoxydsand, die stattdessen bzw. abwechselnd zum Ausfällen von Kunststoff-,Polymer-,Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen angwandt wurden, die sioh in zurückgewonnener Papiermasse fanden, umfassen keramische Stoffe wie gemahlenes Glas, Korund und andere Kristalline oder gläserne bzw. glasige Metalloxyde oder Mischungen aus schwerschmelzbaren, hitzebeständigen Metalloxyden. Der Bereich der Gesamtgröße der Teilchen von Pestkörpern, die für diesen Zweok benutzt wurden, reicht von etwa 1 Mikron (n) bis etwa 1 Millimeter (mm). Ein brauchbarer Teilchengrößenbereioh reicht von etwa

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44 ρ bis etwa 250 y\. Wenn derartige Pestkörper in dieser Weise eingesetzt werden, reicht die in Pulpeschlammassen verwendete Menge von Spuren (traces) bis etwa 3 Gew.#, bezogen auf das Pulpegewicht dabei, ist jedoch vorzugseise im Volumen gleich dem Volumen der Verunreinigung, die sioh in dem Pulpeschlamm befindet.

Für beste Ergebnisse und für ein verbessertes Anhaften an den festgestellten Verunreinigungen werden die Oberflächen der Pestteilchen gereinigt, beispielsweise durch Waschen, Calcinieren oder Schleifen, damit sie frei sind von äußeren organischen Stoffen oder (submicron-)Schmutz. Die Verunreinigung sollte außerdem mit einer quaternären Base wie Octadecyltrimethylammoniumchlorid in Kontakt gebracht werden in einer Menge bis zu etwa 50 Gew.# der Verunreinigung, aber vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.% davon.

Einige Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen erscheinen gewöhnlioh zusammen mit den leichteren Abnahmen, auch wenn sie tatsächlich ein über Eins gelegenes spezifisches Gewicht sowie ein solches aufweisen, daß klar innerhalb des Bereichs der Komponenten liegt, von denen erwartet wird, daß sie zusammen mit den schwereren Ausscheidungen erscheinen. Die Größe und/oder Porm dieser Verunreinigungen erhöht jedoch ihren hydraulischen Widerstand ausreichend, um sie in der gleichen Weise wie Verunreinigungen wirken zu lassen, die geringere spezifische Gewichte aufweisen. Durch Agglomerieren oder Verbinden derartiger Verunreinigungspartikel wird eine wirkungsvolle Beschwerung selbst dann erreicht, wenn das verbindende Mittel, beispielsweise Kerosin, tatsächlich leichter als die Verunreinigung und als das Medium ist. Derartige Verbindungsmittel rufen einen Besohwerungseffekt hervor, und zwar unbeeinflußt von ihrem spezifischen Gewicht. Ihre Einwirkung ist jedoch auf die festgestellte besondere Kategorie von Verunreinigungen beschränkt, die größere Dichten als das Medium aufweisen. Derartige Verbindungsmittel werden in minimalen Konzentrationen verwendet, um das Auftreten eines insgesamt leichter machenden Effektes aufgrund der durchschnittlichen Dichte zu vermeiden. Entsohäumungsmittel und grundsätz-.

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lieh nioht polare Weichmacher (für die Kunststoff-, Polymer- und/oder Gummiverunreinigungen) sind als Verbindungsmittel nützlich.

Eine andere Form der Verbindung bzw. des Verbindens wird durch das vorerwähnte Anhaften von makroskopischen Festteilchen an Verunreinigungspartikeln erreicht. Die makroskopischen Festteilchen bestehen gewöhnlich aus Sand oder Keramik in fein aufgeteilter Form. Sie verbinden sich oft mit leichteren Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen auch ohne Unterstützung eines flüssigen Verbindungsmittels. Tatsächlich dienen derartige makroskopische Festteilchen insoweit als Verbindungsmittel, als sie an mehr als einem Teilchen der Ku nststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigung haften.

Verbinden ist daher das Anhaften oder Zusammenhaften von zwei oder mehr Partikeln der gleichen oder verschiedenen Beschreibung durch ein Mittel, genannt Verbindungsmittel, das adsorbiert ist von oder im einzelnen mehr auf dem Wege der Benetzung an oder absorbiert ist von einem oder mehreren der zusammenhaftenden Partikel. Das Verbindungsmittel ruft ein Aneinanderheften verschiedener Partikel durch Zwischenflächenkräfte allein oder in Verbindung mit Viskosenkräften hervor. Wo Benetzung und Absorbtion erscheinen, was sonst eine punktförmige Berührung hervorruft, wird ein Flächenkontakt entwickelt. Zwischenflächenspannungen nehmen durch ein entsprechendes Anwachsen des Umfangs der Kontaktfläche zu. Mit dem Anwachsen der Fläche geht ein Anstieg der Viskosen oder plastischen Widerstandskräfte einher, die jeder Relativbewegung widerstehen, die eine Trennung herbeizuführen sucht.

In dem wässrigen Medium eines Pulpeschlamms verursachen die Zwischenfläohen- bzw. Grenzflächenkräfte an hydrophoben oder oleophilen Verunreinigungsteilohen die letzteren dazu, eine Haftungsneigung zu zeigen, wenn sie erst einmal in Kontakt miteinander gebracht sind. Wenn es wenig mehr als Punkthaftungen sind, werden diese Beziehungen rasoh durch mechanische Kräfte

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gelöst, wie sie innerhalb eines Pulpeschlamms während verschiedener Verfahrensschritte beispielsweise während der Zentrifugalreinigung, entwickelt werden.

Hydrophobe oder oliophile Verbindungsmittel, die auf dem Wege der Benetzung oder Absorbtion in diese Verunreinigungen gelangen, verbreitern die Kontaktflächen, wobei dadurch die Zwischenflächenspannungskräfte des Anhaftens verstärkt werden und wobei sich ein erhöhter Viskosewiderstand gegen jegliche Deformation des Zusammenhaftens durch äußere Kräfte ergibt.

Es i3t möglich, eine Verbindung mit den gleichen gewünschten Wirkungen zwischen diesen selben hydrophoben Verunreinigungen und hydrophilen Massen (moieties) herbeizuführen wie Oxyd-Keramik-, Sand- oder Glasteilchen. Diese letzteren erfordern in wässrigen Medien eine negative Ladung. Ein Verbindungsmittel mit einem positiven Zentrum in seinem Molekül wie eine quarternäre Ammoniumgruppe wird natürlich diese negativen Oberflächen nachhaltig benetzen. Wenn ein nachhaltig oliophiles Radikal oder eine Gruppe von Radikalen ebenfalls in dem Molekül eingeschlossen ist, wird die Verunreinigung ebenfalls naß werden, und eine Verbindung zwischen der letzteren und der hydrophilen Keramik wird erreicht.

Der durchgehend durch die vorliegende Beschreibung und in den Ansprüchen gebrauchte Ausdruck "wiedergewonnene" oder"zurückgewonnene Papiermasse" bezieht sich auf ein sekundäres Pasermaterial vor der Reinigung und/oder Entfärbung. Sekundäre Paser ist eine Paser, die vorher zur Herstellung von Papier, Karton, Kartonmassen oder Gewebe benutzt worden ist.

Die nachfolgenden anschaulichen Beispiele erläutern den Erfindungsgegenstand näher und sollen keinerlei Beschränkung des Anmeldungsgegenstandes zur Polge haben. In jedem Beispiel wird eine typische wiedergewonnene entfaserte Papiermasse (pH etwa 13) mit ungefähr 6 Gew.# (bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Schlamms) ungereinigter Paserpulpe während einer Zeitdauer von 20 Minuten (Hydrapulpieren) bei einer Temperatur von etwa 85⁰C (180° bis 190 P) bewegt. Darauf wird ein Waschvorgang bei

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Zimmertemperatur durchgeführt, bis der pH-Wert ungefähr neutral ist, während die Festteilchen der Pulpe bei ungefähr 6 Gew.# bleiben. Um eine wässrige Schlammeingabe für den Schleudervorgang in dem Zentrifugalreiniger zu bilden, werden die Pulpefestteilchen auf einen Bereich von 0,3 bis 1 Gew.^, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schlamms, verdünnt. Ungefähr 3 Gew.% (bezogen auf das Gewicht der nicht verunreinigten Faser), der Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen mit spezifischen Gewichten im Bereich von wenig unterhalb 0,96 bis 1,1 sind in dem wässrigen Eingabeschlamm enthalten, wenn darüber nichts anderes gesagt ist. Die für den Zentrifugalreiniger bestimmte Schlammeingabe enthält in entsprechend bezeichneten Beispielen eine kleine Menge Beschwerungsmittel.

Im Anschluß an einen Bewegungsvorgang unter hohen Temperaturen wird der Schlamm abgekühlt und durch einen gewöhnlichen Drei-Zoll-Zentrifugalreiniger geführt, der mit einem Einlaßdruck von

ο
2,8 kg/cm (40 psig.)betrieben wird und eingerichtet ist für eine Aufspaltung des Schlamms in 80 Vol.96, abgezogen von dem oberen Auslaß und 20 Vol.# Abscheidungen aus der unteren Öffnung eingerichtet ist. Unter diesen Bedingungen ergibt sich eine auf · das Trockengewicht bezogene Aufteilung des Schlamms von 95 fi Abnahmen zu 5 i> Ausscheidungen.

Beispiel 1

Man füge zu dem 6#3chlamm vor dem grhitzen 0,05 Gew.$ (bezogen auf das Gesamtgewicht des Schlamms) Tetrachloro-o-xyloldichlorid (TCXD) als Beschwerungsmittel. Nach dem Schleudern enthalten die Abnahmen 1,0 Gew.# Kunststoff-* Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/ oder Asphaltverunreinigungen.

Ohne Einsatz jeglichen Beschwerungsadditivs wie TCXD beträgt die Menge an Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigung, die in den Abnahmen festgestellt wurde, 2,6 Gew.% (gleicher Bezug).

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Beispiel 2

Wenn in Beispiel 1 TCXD zu dem 6$Schlamm, der bei 85° "bewegt wird, hinzugefügt wird, jedoch in einer Menge von 0,01 Gew.56 beträgt die Menge der Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen in den Abnahmen 1,5 Gew.%.

Beispiel 3

Wenn man Beispiel 1 mit 0,5 Gew. (bezogen auf das Anfangsgewicht des Schlamms) von HlCXD wiederholt, ergibt sich ein Verunreinigungsanteil in den Abnahmen von nur 0,8 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Pulpe.

Beispiel 4

a) Wenn man das Beispiel 1 mit einem Gew.$ (anstelle von 3 %) Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) wiederholt, ergeben sich Abnahmen mit 0,2 Gew.% dieser Verunreinigungen.

b) Bei Wiederholung des Beispiels 2 mit einem Gew.$ (anstelle von etwa 3 $>) Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und /oder Asphaltverunreinigungen (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) ergeben sich Abnahmen mit 0,25 Gew.% dieser Verunreinigungen.

c) Bei Wiederholung von (b) mit nur 0,001 Gew.% (anstelle von 0,01 io) TCXD ergeben sich Abnahmen mit 0,4 Gew.% der bezeichneten Verunreinigungen.

Beispiel 5

Bei Wiederholung des Beispiels 4 ohne jegliches Beschv/erungsmittel wie das hier verwendete TGXD ergeben sioli Abnahmen mit 0,9 Gew.# (bezogen auf das Gewicht-der Pulpe) der festgestellten Verunreinigungen,

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Beispiel 6

Man füge zu dem ursprünglichen 6$Schlamm mit einem Gehalt von 3 Gew.$ der bezeichneten Verunreinigungen 0,05 Gew.^ ("bezogen auf das Gesamtgewicht des Schlamms) Arochlor 1260 als Beschwerungsmittel hinzu. Nach dem Schleudervorgang enthalten die Abnahmen 1,5 Gew.$ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen.

Beispiel 7

Bei Wiederholung von Beispiel 6 mit den gleichen Gew.% Orthodichlorobenzol (indem man Arochlor 1260 als Beschwerungsmittel ersetzt) ergeben sich Abnahmen mit 1,7 Gew.$ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der festgestellten Verunreinigungen.

Beispiel 8

Bei Wiederholung von Beispiel 6 mit den gleichen Gew.% Monochlorbenzol (indem man Arochlor 1260 als Beschwerungsmittel ersetzt) ergeben sich Abnahmen mit 1,8 Gew.$£ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der fest, gestellten Verunreinigung. Eine ähnliche Wirkung wird erreicht, wenn bei 0,05 Gew.5& para-Chlorobenzonitril entsprechend als einziges Beschwerungsmittel verwendet wird.

Beispiel 9

Bei Wiederholung von Beispiel 6 mit den gleichen Gew.# Diphenyl äther (als Ersatz für Arochlor 1260 als Beschwerungsmittel) ergeben sich Abnahmen mit 2,2 Gew.56 (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der festgestellten Verunreinigungen. Eine ähnliche Wirkung wird erreicht. Wenn 0,05 Gew.$ von 1,1,2,2-Tetrabromoäthan entsprechend als einziges Beschwerungsmittel verwendet wird.

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Beispiel 10

Bei Wiederholung des Beispiels 6 mit den gleichen Gew.$ von "Chlorowax 70" (als Ersatz für Arochlor 1260 als Beschwerungsmittel) ergeben sich Abnahmen mit 1,4 Gew.$ (bezogen auf das Gewioht der Pulpe) der festgestellten Verunreinigungen.

In den Beispielen 1 bis 10 sind die Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen der gleichen Art und Verteilung, wie sie gewöhnlich in typischen zurückgewonnenen entfaserten Papiermassen gefunden werden.

Beispiel 11

Man wähle ein zu entfärbendes Papier aus, das keine der Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen außer Harzen enthält, die gewöhnlich in Drucktinte enthalten sind. Man stelle davon eine zurückgewonnene entfaserte Papiermasse mit etwa 6 Gew.$ (bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Schlamms) nicht verunreinigter Paserpulpe her. Man trenne und schneide Polyäthylen- und Polypropylenplättchen, um Teilchen herzustellen mit einer Oberflächengröße von einem Quadratmillimeter oder weniger. Man setze diese Stücke der entfaserten Papiermasse in einer Menge von 3 Gew.$ bezogen auf das Gewicht der Pulpe zu. Bei Wiederholung des Beispiels 1 mit der sich ergebenden verunreinigten Pulpe anstelle derjenigen, die im Beispiel 1 verwendet wurde, ergeben sich Abnahmen mit 1,1 Gew.^ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der festgestellten vor-

handenen Verunreinigungen. Wenn man einen identischen Pulpeschlamm in der gleichen Weise, aber ohne das Beschwerungsmittel (TCXD), behandelt, ergeben sich Abnahmen mit 2,7 Gew.$ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der besagten Verunreinigungen.

Darüber hinaus ist Pulpe, die man TCXD aussetzt wie in der beschriebenen Anfangsbehandlung im Beispiel 11, heller als die, die man nicht so ausgesetzt hat. Eine mikroskopische Untersuchung von Polyäthylen- und Polypropylenpartikeln, die TCXD-behandelter Masse entnommen waren, ließen erkennen, daß sie mit feinen Flekken aus Tinte- bzw. Farbstoffteilchen überzogen waren, während

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Polyäthylen- und Polypropylenteilchen, die einem sonst identischen Schlamm entnommen waren, der der gleichen Behandlung in Abwesenheit eines Beschwerungsmittels unterzogen war, selten mit Farbstoffpartikeln gesprenkelt bzw. gefleckt waren. Ähnliche Wirkungen wie sie für TCXD festgestellt werden konnten, ergaben sich mit anderen Beschwerungsmitteln, beispielsweise mit Aroohlor 1260 und ortho-Dichlorobenzol.

Dei Polyäthylen- und Polypropylenpartikel wirken in einer Weise, die im Grunde derjenigen der Verunreinigungen entspribht, auf die im Beispiel 1 Bezug genommen ist.

Beispiel 12

Bei Wiederholung von Beispiel 6 mit 0,005 Gew.$ (bezogen auf das Gewicht von Schlamm) Octadecyltrimethylammoniumchlorid und mit einem G«w.$ (gleicher Bezug) reinem Siliciumoxydsand (Teilchengröße von 250 bis 1250 Micron), der unmittelbar vor dem Schleudervorgang zugesetzt wird, als Kombinationsbeschwerungsmittel (als Ersatz für Arochlor 1260) ergeben sich Abnahmen mit 1,2 Gew.$ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- und/oder Asphaltverunreinigungen.

Beispiel 13

Bei Wiederholung von Beispiel 12 mit 0,0001 Gew.$ (anstelle von 0,005 Gew.%) Octadecyltrimethylammoniumchlorid ergeben sich Abnahmen mit 2 Gew.# (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der festgestellten Verunreinigungen.

Beispiel 14

Bei Wiederholung von Beispiel 12 mit 0,1 (anstelle von 0,05) Gew.# (bezogen auf das Schlammgewioht) Octadecyltrimethylammoniumchlorid und mit 0,1 (anstelle von 1) Gew.# (gleicher Bezug) von reinem Siliciumoxydsand (Teilchendurohmesser von 44 bis 125 Mioron) ergeben sich Abnahmen mit 1,1 Gew.% (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der angeführten Verunreinigungen.

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Beispiel 15

Wenn man 0,00001 Gew.# Benzyltrimethylammoniumnitrat und 0,1
Gew.% von reinem Siliciumoxydsand (leilehendurohmesser von 250 bis 600 Micron) verdünnter (6 Gew.$ Schlamm) Masse unmittelbar vor deren Durchgang durch einen gewöhnlichen Drei-Zoll-Zentrifugalreiniger hinzufügt, ergeben sich Pulpeabnahmen mit 2,1
Gew.^ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der festgestellten
Verunreinigungen.

Beispiel 16

Bei Wiederholung des Beispiels 15 mit 0,001 Gew.^ meta-Chlorobenzyltrimethylammonimbromid (als Ersatz für 0,00001 Gew.#
Benzyltrimethylammoniumnitrat) und mit 0,1 Gew.# reinem Siliciumoxydsand mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 44 bis Micron (als Ersatz für den Siliciumoxydsand vom Beispiel 15)
ergeben sich Pulpeabnahmen mit 1,3 Gew.$ (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der festgestellten Verunreinigungen. Ähnliche Ergebnisse erhält man durch Substituierung des meta-Chlorobenzyltrimethylammoniumbromids durch die gleichen Gew.^ Dibenzyldiäthylchlorid.

Die Erfindung und ihre Vorteile gehen klar aus der vorangegangenen Beschreibung hervor. Da verschiedene Änderungen in dem Verfahren vorgenommen werden können, ohne von dem Grundgedanken und Ziel der Efindung oder der sich daraus ergebenden Vorteile abzuweichen, sei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebenen Verfahrensweisen lediglich als bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung angeführt worden sind.

Patentansprüche

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Claims (13)

1. M 02 873 K/am 7. April 1971

   Patentansprüche

   J- Verfahren zum Entfärben von und zum Entfernen "bestimmter Verunreinigungen aus wiedergewonnener Papiermasse mit einem Zentrifugalreinigungsvorgang von wässrigem Schlamm in einem konischen Reiniger mit einem tangentialen Einlaß, einer Basis und einer Spitze, "bei welchem Reiniger Absoheidüngen mit schwereren Bestandteilen an der Spitze und Abnahmen mit leichteren Bestandteilen an einem axialen Auslaß an der Basis ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Glied der aus flüssigen und festen Additiven mit kleiner Teilchengröße bestehenden Gruppe, die von Verunreinigungen selektiv angezogen werden, die gewöhnlich aus dem axialen Auslaß in der Basis ausgetragen werden, und mit der Eigenschaft, die Verunreinigungen wesentlich schwerer zu machen, in die Eingabe in einer Menge enthalten ist, die ausreicht, einen Anteil der Verunreinigungen erheblich schwerer zu machen und aus der Spitze auszutragen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der wässrige Schlamm solcher von wiedergewonnener Papiermasse ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verunreinigungen organischer Art sind und die Additive solche in fester Form umfassen.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Additive in fester Form aus Siliciumoxydsand bestehen.
5. 5. Verfahren nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verunreinigungen organischer Art und die Additive organischer und oleophiler Art in flüssiger Form sind.

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6. 6. Verfahren naoh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit ein geringeres spezifisches Gewicht als Wasser hat.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit ein spezifisches Gewicht über 1,0 hat.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit ein spezifisches Gewicht aufweist, daß größer als 1,0 und kleiner als das der schweren Verunreinigungen ist.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit ein spezifisches Gewicht aufweist, das mindestens so groß ist wie das der schweren Verunreinigungen.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die schweren Verunreinigungen organischer Art sind und das Additiv sowohl Festkörper als auch Flüssigkeiten enthält.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die schweren Verunreinigungen spezifische Gewichte im Bereich von geringfügig weniger als 0,96 bis 1,1 aufweisen und im wesentlichen aus Kunststoff-, Polymer-, Klebstoff-, Gummi- oder Asphaltmaterial bestehen.
12. 12. Wiedergewonnener wässriger Papiersohlamm als Eingabe in einem Zentrifugalreiniger mit einem Additiv und mindestens einer Verunreinigung, die gewöhnlich mit leichteren Abnahmen ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet , daß. das Additiv das spezifisohe Gewioht der Verunreinigung naohhaltig und ausreichend erhöht, damit die Verunreinigung mit den schweren Ausscheidungen ausgetragen wird.

    209832/0994 ⁵
13. 13. Schlamm nach Anspruch 12 mit einem Gehalt von 5 ppm bis 100 ppm Additiv (bezogen auf das Gewicht).

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