DE2348146C3 - Verfahren zur getrennten Rückgewinnung des halbchemischen Faseranteils und des Kraftfaseranteils von Wellpappe - Google Patents

Description

Wellpappe besitzt üblicherweise zwei äußere Deckschichten aus Weichholz-Kraftfasern und eine innere gewellte Schicht aus halbchemischen Laufholzfasern. Die äußeren Schichten besitzen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Einstiche und Einrisse. Sie machen ungefähr ²Iz des gesamten Gewichts der Wellpappe aus. Der Hauptzweck der gewellten Schicht besteht darin, Schläge aufzufangen und das verpackte Gut zu schützen. Verglichen mit der Deckschicht hat die gewellte Schicht nur eine geringe Festigkeit.

Es ist allgemein bekannt, daß Papier- und Pappeabfäl-Ie wertvolle Rohstoffe darstellen, da sie bei der Papierherstellung wieder verwendet werden können.

Bei den gegenwärtigen bekannten Verfahren zur Aufarbeitung von Wellpappeabfällen wird die Wellpap-De in Wasser zu einer Pulpe verarbeitet. Normalerweise beträgt in einer solchen Pulpe der Faseranteil ungefähr 5 Gew.-% und der Wasseranteil ungefähr 95 Gew.-%. Bei der Herstellung der Faserpulpe durch diese bekannten Verfahren werden nun die halbchemischen Fasern der gewellten Schicht und die Kraftfasern der Deckschicht innig miteinander vermischt. Da es bisher kein zufiiedenstellendes Verfahren zum Trennen dieser beiden Faserarten gab, wurde die Pulpe ohne Fasertrennung weiterverarbeitet. Bei dieser Weiterverarbeitung werden schwere anorganische Stoffe aus de; Fasermischung herausgeholt, worauf diese dann einem leichten Kochvorgang unterzogen wird, um Verunreinigungen wie Asphalt, Kunststoffe und dergleichen gleichmäßig zu dispergieren. Die resultierende Fasermischung kann dann entweder zur Herstellung einer Deckschichtpappe oder zur Herstellung von Pappe für die gewellte Schicht verwendet werden, was von den beim Verfahren angewendeten Bedingungen abhängt. Es hat sich herausgestellt, daß das Vorliegen von zwei verschiedenen Faserarten bei der Herstellung der beiden Erzeugnisse nachteilig ist, um die gewünschten Eigenschaften des Erzeugnisses zu erzielen. Besser gesagt, das Vorhandensein von halbchemischen Fasern in der Deckschichtpappe verringert die Festigkeit, während das Vorhandensein von Kraftfasern in der gewellten Schicht insofern nachteilig ist. als der gewünschte Steifheitsgrad nicht oder nur schlecht erreicht werden kann.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, eine ökonomische Trennung von halbchemischen Fasern und Kraftfasern herbeizuführen. Bei einem bekannten Versuch wird das Fasergut, welches beide Faserarten enthält, durch einen Zentrifugaltrenner geführt, um die langen Weichholz-Kraftfasern von den kurzen halbchemischen Laubholzfasern abzutrennen. Diese Versuche haben aber nicht zu einen ökonomischen Verfahren geführt.

Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur getrennten Rückgewinnung des halbchemischen Faseranteils und des Kraftfaseranteils von Wellpappe zu schaffen.

Die aus halbchemischen Fasern bestehende gewellte Schicht hat eine niedrige Naßfestigkeit und eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit, während die aus Kraftfasern bestehende Deckschicht eine hohe Naßfestigkeit und eine niedrige Wasseraufnahmefähigkeit besitzt. Es hat sich gezeigt, daß dieser Unterschied in der Naßfestigkeit der beiden Faserarten in Wellpappe für ein wirtschaftliches Trennungsverfahren ausgenutzt werden kann.

So wird also gemäß der Erfindung ein Verfahren zum getrennten Rückgewinnen des halbchemischen Faseranteils der Wellschicht und des Kraftfaseranteils der Deckschicht einer Abfallwellpappe vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man (a) die Wellpappe zunächst zerstückelt, (b) die zerstückelte Wellpappe in Wasser verteilt und einer mechanischen Behandlung unterwirft, wobei die Temperatur des Wassers sowie die Intensität und die Zeitdauer der Behandlung so gewählt werden, daß die Wellschicht in Fasern und kleine Faseraggregate zerteilt wird, die Deckschicht aber weitgehend in stückiger Form erhalten bleibt, und schließlich (c)die Deckschichtstücke von den Fasern und Faseraggregaten der Wellschicht trennt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Ausgangsmaterial zunächst sortiert, um Fremdstoffe, wie

Metall, Textilien, Schmutz u. dgl. zu entfernen.

Während der Zerkleinerung des Ausgangsmaterials kann in Gegenwart eines chemischen Lösungsmittels gearbeitet werden, um unerwünschte Faserbeschädigungen zu vermeiden. Ein solches Lösungsmittel ist z. B. Wasser oder eine dünne wäßrige Lösung von Harnstoff und/oder Äthylencarbonat oder von einem grenzflächenaktiven Stoff. Der Anteil eines solchen chemischen Lösungsmittels soll ungefähr 5 Gew.-% des Ausgangsmaterials nicht übersteigen. Das Ausgangsmaterial wird dann in dieser Stufe in mittelgroße Stücke zerkleinert, die vorzugsweise Abmessungen zwischen 2,5 und 15,2 cm aufweisen. Es wird dabei bevorzugt, daß die Stücke eine gleichmäßige Größe besitzen. Gleichmäßige Abmessungen sind für die nachfolgende Stufe deshalb vorzuziehen, weil in der nachfolgenden Stufe dieses Material dann auch gleichmäßiger behandelt wird. Es dauert nämlich verschieden lang, bis das Wasser die gewellte Schicht in den einzelnen Stücken durchdringt. So ist also leicht einzusehen, daß eine gleichmäßige Größe der Stücke sich günstig auswirkt.

Die Zerkleinerungsstufe kann in den verschiedensten handelsüblichen Vorrichtungen erfolgen. Beispielsweise können Hammermühlen oder Drehschneider verwendet werden. Letztere werden bevorzugt, da sie Wellpappenstücke mit sauber abgeschnittenen, nicht zusammengequetschten Kanten liefern. Solche Kanten erlauben es dem Wasser, leichter in die Stücke einzutreten und die gewellte Schicht gleichmäßig zu durchtränken.

Die mechanische Behandlung in der Stufe (b) wird so ausgeführt, daß man das zerkleinerte Gut in Wasser verteilt, welches ein grenzflächenaktives Mittel enthalten kann. Der Anteil der Wellpappe in Wasser kann 0.5 bis 10 Gew.-% des verwendeten Wassers ausmachen. Das grenzflächenaktive Mittel kann anionischer, kationischer oder nicht-ionischer Natur sein. Der Anteil kann ungefähr 0,1 bis ungefähr 0,3 Gew.-% des Wassers ausmachen. Die Temperatur des Wassers liegt bei dieser Stufe vorzugsweise zwischen Raumtemperatur und 70°C. Die mechanische Behandlung wird unter verhältnismäßig niedriger Energiezufuhr durchgeführt, so daß die Wasser aufnehmende gewellte Schicht in einzelne Fasern oder kleine Stücke zerteilt wird, die beispielsweise eine Größe von 0,6 bis 0,9 cm aufweisen, während die weniger Wasser aufnehmende Deckschicht praktisch nicht zerkleinert wird oder nur in solche Stücke zerfällt, die weit größer als 0,9 cm sind. Die mechanische Behandlung kann beispielsweise in einer Papierknetmaschine, mit einem Propellermischer, der ungefähr mit 20 bis 60 U/min arbeitet, oder in einer Kugelmühle mit Glaskugeln, die einen Durchmesser zwischen 0,6 bis 0,9 cm aufweisen, durchgeführt werden. Für eine kontinuierliche Arbeitsweise kommen rohrförmige Mischer und kontinuierliche Kugelmühlen in Frage.

Die mechanische Behandlung kann leicht in der Weise durchgeführt werden, daß höchstens 20% des Kraftfaseranteils so sehr zerkleinert werden, daß sie in den rückgewonnenen halbchemischen Fasern auftreten. Werte von 10% oder weniger sind leicht zu erreichen.

Die Arbeitskenngrößen, die verändert werden können, um die erwünschte differenzierte Zerkleinerung der beiden Anteile zu erreichen sind die Wassertemperatur, der Anteil des grenzflächenaktiven Mittels, die Zeitdauer der mechanischen Behandlung und die Höhe der Energiezufuhr. Diese Kenngrößen können von einem Fachmann leicht so eingestellt werden, daß der erwünschte Zerkleinerungsgrad erreicht wird.

Beispielsweise dauert die Behandlung bei Verwendung von Wasser mit Raumtemperatur, welches eine niedrige Konzentration an grenzflächenaktivem Mitiel aufweist, bei einer niedrigen Leistungszufuhr mehrere Minuten, beispielsweise 2 bis 3 min. Wenn das Wasser aber eine höhere Temperatur aufweist, das grenzflächenaktive Mittel in einer relativ hohen Konzentration vorliegt und die Leistungszufuhr größer ist, dann dauert die mechanische Behandlung in der Regel nur eine Minute oder weniger.

Nach dem Erreichen der gewünschten Zerkleinerung werden die verschiedenen Bestandteile getrennt. Dies kann mit Hilfe eines bekannten kontinuierlich bewegten geneigten Siebs oder mit einem Rotationssieb erreicht werden. Es kann aber auch ein Vibrationssieb verwendet werden. Schließlich sind auch Flotationstechniken brauchbar, bei denen die größeren Stücke auf der Oberfläche treiben, wo sie abgeschöpft werden, während die kleineren Faserstücke auf den Boden sinken. Während dieser Trennungsstufe wird es vorgezogen, das zu trennende Material auf eine günstige Konzentration zu verdünnen. Typisch hierfür sind Konzentrationen von 0,1 bis 5%.

Nachdem die beiden Faserarten getrennt sind, werden sie in üblicher Art und Weise verarbeitet, beispielsweise auf Pappe für die Wellschicht bzw. auf Pappe für die Deckschicht. Die zurückgewonnenen Faseranteile können natürlich auch anderweitig wieder verwendet werden.

Ausführungsbeispiel

Das verwendete Material stammte von alten WeIlpappekisten. Nach einer Vorsäuberung wurde die Kistenpappe in Stücke von ungefähr 2,5 χ 2,5 cm zerschnitten. Diese Stücke wurden dann in Wasser mit Zimmertemperatur (ungefähr 18°C) geschüttet, das keinen grenzflächenaktiven Stoff enthielt. Die Wellpappe machte 2 Gew.-% des verwendeten Wassers aus. Dieses Material wurde 5 min mit einem Laborrührer behandelt, der sich mit 60 U/min drehte. Das resultierende Material wurde durch ein Sieb geschüttet, das Öffnungen von 1,2 χ 1,2 cm aufwies. Jeder Faseranteil wurde dann in Testpapierblätter gemäß Tappi-Standard Nr. 410 verarbeitet. Die Blätter wurden über Nacht bei 50% relativer Feuchtigkeit konditioniert und dann untersucht, wobei die in der Tabelle angegebenen Resultate erhalten wurden. Zum Vergleich wurde auch ein Testblatt aus einer Mischung von halbchemischen Faern und Kraftfasern hergestellt, welches ohne Trennung aus Wellpappe hergestellt worden war.

Tabelle

Festigkeitseigenschaften der erhaltenen Testblätter

Anteil	Mullen	Gewicht	Mah	Bruch	Einriß
		von	lungs-
		413 cmJ	grad*)
	(kg/cm^)	(g)		(kg/cm)	(g)
Vergl.	1,12	2,68	570	1,48	83
Deck	12,8	2,65	610	2,02	116,6
schicht
WeIi-	η co	2,64	650		32
schicht

*) Kanadischer Standard Mahlungsgrad.

Die Festigkeitswerte der Tabelle zeigen klar, daß die beiden Faseranteile bemerkenswerte Unterschiede in

den Festigkeitseigenschaften aufweisen; dies gilt insbesondere für die Bruch- und Einnßfestigkeit. Die Unterschiede sind der Beweis dafür, daß die beiden Faserarten durch das erfindungsgemäße Verfahren getrennt werden können.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum getrennten Rückgewinnen des halbchemischen Faseranteils der Wellschicht und des Kraftfaseranteils der Deckschicht einer Abfallwellpappe, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) die Wellpappe zunächst zerstückelt, (b) die zerstückelte Wellpappe in Wasser verteilt und einer mechanischen Behandlung unterwirft, wobei die Temperatur des Wassers sowie die Intensität und die Zeitdauer der Behandlung so gewählt werden, daß die Wellschicht in Fasern und kleine Faseraggregate zerteilt wird, die Deckschicht aber weitgehend in stückiger Form erhalten bleibt, und schließlich (c)d'ie 1 s Deckschichtstücke von den Fasern und Faseraggregaten der Wellschicht trennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe (a) in Gegenwart eines Lösungsmittels arbeitet.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wellpappe in der Stufe (a) in Stücke mit den Abmessungen 2,5 und 15,2 cm zerkleinert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe (b) in Gegenwart von bis zu 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Wasser, eines grenzflächenaktiven Mittels arbeitet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe (b) einen Wellpappenanteil von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Wasser, verwendet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der .?s Stufe (b) Wasser mit einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 7O⁰C verwendet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe (b) die mechanische Behandlung einige Sekunden bis einige Minuten lang durchführt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe (b) die Wellschicht in Aggregate nicht größer als 0,9 cm zerkleinert.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe (c)d\e Trennung mittels eines Siebs durchführt.