DE2510975A1

DE2510975A1 - Verfahren zur regelung der aziditaet und der wasserhaerte bei der papierproduktion

Info

Publication number: DE2510975A1
Application number: DE19752510975
Authority: DE
Inventors: Josef Varka
Original assignee: Pelzer & Roehrl
Current assignee: Pelzer & Roehrl
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1975-03-13
Publication date: 1976-09-30
Also published as: FR2303895A1; CH617478A5; FR2303895B1; AT358386B; ATA62076A

Description

PATENTANWÄLTE

Dlp!.-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHM1ED-KOWARZIK DIpl.-lng. G. DAN N EN BERG · Dr. P. WEIN HOLD · Dr. D. GUDEL

TELEFON .Oem ²⁸"³⁴

287014 GR. ESCHENHEIMER STBASSE

Chemische Fabrik

Pelzer & Röhrl Mainz-Laub enheim

Verfahren zur Regelung der Azidität und der Wasserhärte bei der Papierproduktion

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Azidität und der Wasserhärte der faserigen Stoffsuspensionen bei der Herstellung von Papier, insbesondere in Werken, die mit einem total geschlossenen Kreislauf arbeiten, bzw. und/oder in Werken, die mit Harnstoff-Formaldehyd und/oder Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten naßverfestigte Altpapiere verarbeiten.

Infolge chemischer Zusammensetzung, Art der Valenzen, räumlicher Anordnung der Atome im Molekül usw. haben Alkalifluorsilikate ganz besondere Merkmaie und Wirkungen, die man bei der Herstellung von Papier mit vielen Vorteilen ausnutzen kann.

Die Anwendung des Natriumfluorosilikats und der' entsprechenden Verbindungen der zweiwertigen Elemente bei der Fas er st off aufbereitung bei gleichzeitiger Erhöhung der Retention auf dem Sieb und Verbesserung der Abwasserklärung wird in dem tschechischen Patent 133084- beschrieben.

Die Anwendung von Mischungen der AlkalifluoroSilikate mit Magnesiumverbindungen bei der Faserstoffaufbereitung zur Erhöhung der Retention auf dem Sieb, Erhöhung der Festigkeiten des Papiers und Verbesserung der Abwasserklärung, ist Gegenstand der deutschen Patentschrift 2 24-3 108.DOS 2 14-3 251 beschreibt die Anwendung der Alkalifluorosilikate in Mischungen und/oder Kombinationen mit Alkalipolyphosphaten bei der Schleimbekämpfung in der Papierindustrie.

Papierhilfsmittel auf der Basis von Alkalisilikatgläsern, die durch Borate, Phosphate und Fluoride in der Schmelze modifiziert worden sind und bei deren Herstellung als Fluorquelle vorwiegend Alkalifluorosilikate verwendet werden, beschreibt die deutsche Patentschrift 2 14-2 012. Alle diese Verfahren und Hilfsmittel werden in der Patentanmeldung P 24- 25 24-2.4- ausführlich diskutiert und neue silikathaltige Hilfsmittel für

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die Papierindustrie werden in dieser vorgeschlagen, die durch, die Modifizierung der Eigenschaften der Alkalisilikate durch Alkalifluorosilikate und Alkalisalze mit stark polarem Anion erhalten werden. Diese Hilfsmittel haben einen besonders breiten Anwendungsbereich in der Papierindustrie und können die Papierproduktion in vielen Fällen wesentlich beeinflussen.

deutschen
Schließlich wird in der/Anmeldung P 24 33 325.3 ein Verfahren zur Herstellung von festen Papieren und Pappen auf Altpapierbasis in Werken mit geschlossenem Kreislauf vorgeschlagen, wobei Hilfsmittel laut P 24 25 242.4 eingesetzt werden, und zwar Hilfsmittel mit einem hohen stoechiometrischem Überschuß an Alkalifluorosilikat gegenüber dem Alkalisilikat. Besonders die in den genannten zwei Patentanmeldungen vorgeschlagenen .Hilfsmittelbzw. das Verfahren sind in der papiertechnischen Praxis breit anwendbar und bringen viele Vorteile.

Andererseits sind bisher nur Hilfsmittel und/oder Methoden beschrieben worden, bei denen die Alkalifluorosilikate in Mischungen mit oder neben anderen Verbindungen eingesetzt werden, wobei je nach der Art der Verbindungen im Einsatz, je nach dem Mischverhältnis usw.' spezielle, für spezifische Zwecke erwünschte Wirkungen erreicht werden.

Es wurde nun gefunden, daß in speziellen Fällen der Papierproduktion, wie z.B. bei der Arbeit in einem total geschlossenem Kreislauf, oder aber bei der Auflösung von schwer auflösbaren Altpapieren, die mit Harnstoff-Formaldehyd- und/oder Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten naßverfestigt worden sind, es wesentlich vorteilhafter ist, die Alkalifluorosilikate und/oder die entsprechende Säure, d.h. die Hexafluorkieselsäure, ohne Beimischungen und/oder irgendwelche Modifizierung einzusetzen.

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Bei der Arbeit in einem total geschlossenen Kreislauf leistet das Verfahren laut Anmeldung P 24· 33 325·3 ausgezeichnete Dienste, aber auch in diesem Falle werden in den Kreislauf bestimmte Mengen von Alkalisalzen eingetragen, die um so höher sind, je höher die Menge des Alkalisilikates und die Mengen von anderen Beimischungen zum Alkalifluorosilikat in der Mischung vorliegen. Infolgedessen findet immer eine bestimmte Aufsalzung des Kreislaufes mit Alkalisalzen, vorwiegend mit Alkalisulfat, statt.

Die Anwendung von Alkalifluorosilikaten führt dagegen zur minimalen Aufsalzung des Kreislaufes bei dessen maximaler Enthärtung,

lieben diesen technischen Vorteilen bringt die direkte Anwendung von Alkalifluorosilikaten auch andere Vorteile.

Es wurde weiter gefunden, daß man eine noch geringere Aufsalzung des total geschlossenen Kreislaufes dann erreicht, wenn man die Alkalifluorosilikate zum Teil, oder aber vollständig, durch die Hexafluorkieselsäure ersetzt.

Es wurde gefunden, daß die Konzentration der löslichen Salze im .Kreislauf, die Aktivitäten der einzelnen Ionen usw. einen enormen Einfluß auf die Größe der Wassermolekülanhäufungen (Cluster) und damit auf die gesamte Papierproduktion ausüben.

Es wurde weiter gefunden, daß man die Hexafluorkieselsäure und/oder ihre Alkalisalze (Alkalifluorosilikate) zweckmäßig nicht nach Belieben bei der Papierproduktion einsetzt, sondern vorzugsweise in Mengen, die das Kreislaufwasser bis auf etwa 2 - 3O°dH enthärten und gleichzeitig den pH-Wert zwischen etwa pH 3»5 - 6,8 einstellen. Diese Werte kann man je nach den jeweiligen Produktionsbedingungen durch Zugaben von etwa

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0,01 bis 2,50 % der Hexafluorkieselsäure und/oder deren Alkalisalze erreichen, die Zusätze beziehen sich dabei auf atro Stoff.

Es wurde weiter gefunden, daß man die Hexafluorkieselsäure und/oder ihre Alkalisalze mit vielen Vorteilen beim Auflösen von schwer auflösbaren Altpapieren verwenden kann, die mit Harnstoff-Formaldehyd- und/oder Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten naßverfestigt worden sind.

Diese Altpapiere muß man im sauren pH-Bereich aufschließen, wobei man bisher sauer reagierende Hilfsmittel verwendete, die man in Mengen von 0,5 - 5»0 %, bezogen auf atro Stoff einsetzt, um den pH-Wert der faserigen Stoffsuspension herabzusetzen.

Diese Hilfsmittel führen besonders bei der Arbeit in einem geschlossenem Kreislauf zu einer enormen Aufsalzung des Kreislaufwassers und in vielen Fällen zu ernsten Korrosionen der papiertechnischen Anlagen.

Auch in Fällen, in denen man zum Auflösen von naßfesten Altpapieren phosphorsäure- bzw. polyphosphathaltige Hilfsmittel verwendet, die zur Bildung von korrosionsvermindernden Schutzschichten an der Metalloberfläche führen, ist diese Technologieführung nicht problemlos, weil die Anreicherung des Kreislaufwassers mit Phosphaten intensive Schleimbildung zur Folge hat, die man zusätzlich durch Zugaben von Schleimbekämpfungsmitteln eliminieren muß. Dieses macht die Produktion kompliziert, erhöht die Produktionskosten und führt darüber hinaus zur weiteren Aufsalzung des Kreislaufwassers.

Es wurde nun gefunden, daß man die oben erwähnten naßfesten Papiere schnell auflösen kann, indem man den Papierbrei in dem Aufschlaggerät mit Hexafluorkieselsäure und/oder ihren Alkalisalzen auf einen pH-Wert von etwa pH 3»5 - 4,5 ansäuert, wobei

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der spezielle pH-Wert etwas vom Grad der Naßverfestigung abhängt.

Bei dem genannten pH-Wert werden die naßfesten Papiere sehr schnell aufgeschlossen, was durch die weitgehende Wasserenthärtung und durch die intensivere Quellung der Fasern im enthärteten Wasser beschleunigt wird.

Wie schon oben angeführt, ist die Auf salzung des Kreislaufwassers bei Anwendung der Hexafluorkieselsäure und/oder deren Alkalisalze minimal. Weiter ist besonders zu erwähnen, daß die durch die Hydrolyse der Hexafluorkieselsäure und/oder ihrer Alkalisalze im Kreislaufwasser entstehende Kieselsäure ausflockt und zum größten Teil im Papier bleibt, d.h. auch dieses führt allenfalls zu der minimalen Belastung des Kreislaufwassers durch lösliche Substanzen.

Die Kieselsäure kann sich aber auch etwas an den Metalloberflächen abscheiden und auf diesen dünne, kompakte und festhaftende Schutzschichten bilden, die die Metalloberfläche vor Korrosion schützen.

Weil die Hexafluorkieselsäure und ihre Alkalisalze ausgezeichnete Biozide und Fungizide sind, erübrigt sich die Dosierung eines Schleimbekämpfungsmittels.

Folgende Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie zu beschränken;

Beispiel Λ

Bei der Herstellung von Verpackungspapieren auf Altpapierbasis in einem Werk mit einem total geschlossenen Kreislauf wurden 0,15 - 0,05 % K₂SiF₆, bezogen auf atro Stoff zugegeben. Zum Eintrag in den Pulper wurde das Kreislauf wasser auf 20 t 5°dH enthärtet und bei diesem Härtegrad gehalten, wobei gleichzeitig der pH-Wert in Grenzen von pH 6,5 t 0,3 geregelt wurde. Durch

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die .Änderungen der Dosiermenge von Kaliumfluorosilikat wurden die Schwankungen der Altpapierqualität im Eintrag über lange Betriebszeiten ausgeglichen und die Wasserhärte, sowie der pH-Wert in den oben angeführten Regelbereichen gehalten. Die Auswertung der'Ergebnisse bei der Herstellung von Wellenstoff 128 g/m , bei der in zwei vergleichbaren Fällen 3 % Stärke neben den getesteten Hilfsmitteln eingesetzt worden sind, ergab folgendes Bild:

Hilfsmittel

Härtegrad des
Kreislaufwassers

Schleimablagerungen
und Probleme

.Geruchsbelästigung

Bitumenprobleme

CMT-Wert

bisherige Technologie 2 Schleimbekämpfungsmittel, insgesamt 0,3

90 - 110⁰dH
6,0 - 7,2

vorhanden in unregelmäßigen Zeitabständen

intensiv

unregelmäßig vorhanden

18 ί 1 kp

neue Technologie Kaliumfluorosilikat 0,15 · £ 0,05 %

20 .±5

6,5 - 0,3 keine

keine
keine
20 ± 1 kp

Beispiel 2

Beim Auflösen von naßfesten hochgeleimten Etikettenpapierabfällen im Pulper bei 60 - 70⁰C wurden die üblich verwendeten 3 - 4 % Aluminiumsulfat durch 0,5 % Hatriumfluorosilikat und 0,4 % Hexafluorkieselsäure ersetzt. Der Vergleich beider Verfahren brachte folgende Ergebnisse:

Hilfsmittel

Dosiermenge
pH im Pulper

Dauer des Aufschlagens im Pulper

bisherige Technologie

Aluminiumsulfat. 18 Hydrat

3 - 4 %
3,5 - 4,0

30 - 60 min

Qualität des Stoffes einzelne Stippen bis nach den Entstippern:3 mm groß

Korrosionserscheinungen :

ernste Korrosionen besonders bei Pumpen

neue Technologie Na₂SiF₆ + H₂SiF₆

0,5 % + 0,4 % 3,5 - 3,8

25 - 35 min

stippenfrei

geringfügige Korrosionserscheinungen an einigen scharfen Kanten in der Pumpe

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Claims

Pat ent ansprüche

_S1, Verfahren zur Regelung der Azidität land der Wasserhärte von faserigen Stoffsuspensionen bei der Herstellung von Papier,insbesondere in Werken,die mit einem total geschlossenen Kreislauf arbeiten bzw.in Werken,die mit Harnstoff-Formaldehyd und/oder Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten naßverfestigte Altpapiere verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Zusatz von Hexafluorolcieselsäure und/oder deren Alkalisalze die Härte des Kreislaufwassers und den pH-Wert der Stoffsuspensionen einstellt und konstant hält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Zusatz von etwa 0,01 % bis 2,5 % an Hexafluorkieselsäure und/oder deren Alkalisalze das Kreislaufwasser konstant im Bereich von 2 - 30°dH hält, wobei gleichzeitig der pH-Wert der Stoffsuspensionen in einem Bereich von etwa 3,5 - 6,8 gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Hexafluorkieselsäure, Hatriumfluorosilikat und/ oder Kaliumfluorosilikat von technischer Qualität verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hexafluorkieselsäure und/oder deren Alkalisalz, vorzugsweise das Natrium und/oder das Kaliumsalz am Anfang der Produktion beim Aufschlaggerät oder aber vor der Mahlbzw. -Entstipperstrecke zufügt.

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