DE3733587A1

DE3733587A1 - Verfahren zur feststoffretention und entwaesserungsbeschleunigung bei der papierherstellung

Info

Publication number: DE3733587A1
Application number: DE19873733587
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Jaeger; Christine Dr Wandrey; Mathias Dr Hahn; Rolf Dr Nicke; Sabine Pensold; Bernhard Dr Borchers; Monika Tappe
Original assignee: Heidenau Zellstoff & Papier
Current assignee: Heidenau Zellstoff & Papier
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1987-10-04
Publication date: 1988-04-14
Also published as: HU200808B; HUT51346A; DD269755A3; BG48768A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerungsbeschleunigung und zur Retention der Faser-, Füll- und Feinstoffe bei der Papierherstellung, wobei gleichzeitig die Abwasserbehandlung verringert wird. Das Verfahren eignet sich bei der Herstellung von verschiedenen Pappe- oder Papierarten, die sich durch unterschiedliche Faserroh- und Zuschlagstoffe auszeichnen.

Bei der Papierherstellung gelangen die Faserrohstoffe, z. B. Holzschliff oder gemahlener Zellstoff oder zerkleinertes Altpapier, in der Regel mit weiteren Zuschlagsstoffen wie z. B. Füllstoffen oder mineralischen Pigmenten, als wäßrige Suspension auf ein endloses bewegtes Siebband. Dabei werden große Mengen Wasser entfernt und ein Blatt gebildet. Dieses Blatt wird anschließend weiter mechanisch entwässert und getrocknet. Voraussetzung für eine hohe Produktivität der Papiermaschinen bei guter Materialökonomie ist der Einsatz verfahrenstechnischer Hilfsmittel. Als solche kommen die sog. Retentionsmittel oder Entwässerungsbeschleuniger zur Anwendung. Sie haben vor allem die Aufgabe, die Faser-, Fein- und Füllstoffretention auf dem Papiermaschinensieb zu erhöhen. Gleichzeitig sollen sie eine Entwässerungsbeschleunigung auf dem Sieb und in den nachgeschalteten Naßpressen und Trockenpartien bewirken sowie zu einer Abwasserklärung beitragen. Die Hauptwirkungen der verfahrenstechnischen Hilfsmittel, nämlich Retention und Entwässerung, sind somit Voraussetzung für hohe Produktionsleistungen durch schnellen und störungsfreien Lauf der Papiermaschinen bzw. für eine Energieeinsparung, insbesondere in den Trockenpartien, und für eine gute Materialökonomie durch weitgehendes Zurückhalten aller Feststoffe auf dem Sieb. Verbesserte Retention bedeutet gleichzeitig verringerte Abwasserbelastung.

Als Entwässerungsbeschleuniger und Retentionsmittel werden Polyethylenimin, Polyamine, Polyamidamine sowie kationische oder anionische Polyacrylate eingesetzt (vgl. Ullmann, Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Verlag Chemie, Band 17, S. 584; Zellstoff Papier, 5. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, S. 231, 235-237). Dabei hat Polyethylenimin die weitaus größte Anwendung als Entwässerungsbeschleuniger gefunden (Zellstoff, Papier S. 236).

Daneben werden weitere synthetische Polymere als Entwässerungsbeschleuniger und Retentionsmittel erprobt, haben jedoch keine technische Anwendung gefunden. Dazu gehört lineares Poly (dimethyldiallyl-ammoniumchlorid) (Poly-DMDAAC). Dieses Polymer liefert im Vergleich zum Polyethylenimin eine geringere Entwässerung, so daß bei technisch relevanten kleinen Einsatzmengen keine Produktionssteigerung im Vergleich zur zusatzfreien Fahrweise erzielt werden kann (Zellstoff und Papier 31 (1982) S. 19-23).

Bei Einsatz eines einzigen Polymeren fallen die Optima von Feststoffretention, Entwässerungsgeschwindigkeit und Abwasserklärung häufig nicht zusammen, sondern liegen bei unterschiedlichen Zeiten nach dem Zusatz bzw. bei unterschiedlichen Zugabemengen (Das Papier, 33 (1979) 10 A, V 89-95). Deshalb wurden auch Mischungen aus verschiedenen Polymeren, z. B. aus Polyethylenimin und Polyethylenoxid, erprobt (Das Papier 29 (1975) V 32).

Die bekannten verfahrenstechnischen Hilfsmittel haben jedoch den Nachteil, daß die Entwässerungsgeschwindigkeit bei guter Retention und Abwasserklärung nicht ausreichend ist, um eine hinreichende Steigerung von Produktionsleistungen und Materialökonomie zu erreichen. Sie ist häufig nur auf den ersten Teil der Siebpartie beschränkt und in den nachfolgenden technologischen Abschnitten nicht in erforderlichem Umfang wirksam. Die Verwendung von Mischungen aus Polymeren hat den weiteren Nachteil, daß diese Mischungen nicht universell einsetzbar sind und daß an das technologische Regime hinsichtlich der exakt abgestimmten Dosierung zusätzliche hohe Anforderungen gestellt werden müssen.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem durch den Einsatz verfahrenstechnischer Hilfsmittel bei hoher Materialökonomie eine Steigerung der Produktionsleistung bei der Papierherstellung erreicht wird, wobei gleichzeitig eine gute Abwasserklärung erzielt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeute bei der Papierherstellung durch erhöhte Entwässerungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig guter Gesamtretention der Faserstoffe durch Zugabe eines geeigneten wasserlöslichen organischen Polymeren zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem bei der Papierherstellung als Entwässerungsbeschleuniger und Retentionsmittel ein wasserlösliches, hochverzweigtes, hochmolekulares Copolymer aus Dimethyl-diallyl-ammoniumchlorid (DMDAAC) und 0,1 bis 3,0 Mol-% eines vernetzenden Comonomeren mit einer Molmasse 80 000 in Mengen von 0,01 bis 0,5%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension aus Faserrohstoffen und Zuschlagstoffen, als wäßrige Lösung zugesetzt wird.

Als vernetzende Comonomere für die Herstellung des hochverzweigten Poly-DMDAAC eignen sich z. B. Amin- oder Ammoniumsalze mit mehr als zwei Allygruppen, u. a. Methyl- triallyl-ammoniumchlorid (MTAAC), Tetraallyl-ammoniumchlorid (TAAC), N,N,N′,-Tetraallylethylendiaminhydrochlorid (TAEDC) und/oder Triallyl-aminhydrochlorid (TAC) sowie Methylenbisacrylamid (MBA). Die Herstellung des hochverzweigten Poly-DMDAAC erfolgt durch Copolymerisation von DMDAAC mit dem vernetzenden Comonomer in wäßriger Lösung unter Dosierung des Vernetzers, wobei die Zudosierung während der fortschreitenden Homoplymerisation oder Copolymerisation des DMDAAC nach Umsätzen zwischen 25 und 90% erfolgt. Das verbesserte Verfahren zur Papierherstellung wird so durchgeführt, daß in üblichen technischen Vorrichtungen in bekannter Weise vor oder während der Blattbildung die gewünschte Menge an Polymer diskontinuierlich oder kontinuierlich zudosiert wird. Es kann auf alle bekannten Verfahren zur Herstellung von Papier oder Pappe, die zu unterschiedlichen Papier- oder Pappesorten führen und dazu unterschiedliche Faserrohstoffe und Zuschlagstoffe verwenden, angewandt werden. Dabei kann der Feststoffgehalt der Suspension, die auf das Sieb auffließt, z. B. zwischen 0,1 und 1,5% liegen.

Überraschend zeigte sich, daß bei Einsatz des hochverzweigten Poly-DMDAAC eine erhebliche Erhöhung der Entwässerungsgeschwindigkeit eintritt. Diese beschleunigte Entwässerung erfolgt sowohl auf dem Sieb als auch in den Pressen- und Trockenpartien. Gleichzeitig werden sehr gute Ergebnisse bei Retention und Abwasserklärung erzielt. Bei gleichbleibend guter Retention gegenüber den Füllstoffen zeichnet sich das hochverzweigte Poly-DMDAAC durch eine wesentliche höhere Aktivität gegenüber den Faserstoffen aus.

Zum Nachweis der Entwässerungsbeschleunigung und der Retention der zu behandelnden Suspension jeweils folgende Polymere in der angegebenen Menge zugesetzt, wobei sich die Zusatzmengen auf den Feststoffgehalt der Suspension beziehen.

Tabelle 1

Beispiel 1

Auf einer Langsiebversuchspapiermaschine (Arbeitsbreite 65 cm) wurde der Einfluß der Substanzen nach Tabelle 1 auf die Entwässerung und Trocknung untersucht. Dazu wurde einer 0,8%igen Suspension aus zerkleinertem Altpapier und anderen Papierabfällen ohne weitere Zusatzstoffe die Substanzen nach Tabelle 1 jeweils kontinuierlich zugegeben. Gemessen wurde die Entwässerung in der Registerpartie der Papiermaschine durch Auffangen von 250 ml des Abwassers und Messen der notwendigen Zeit und die Entwässerung in der Saugpartie durch Messung des Vakuums sowie der Trockenheit am Ende der Trockenpartie. In Tabelle 2 sind die entsprechenden Werte zusammengestellt.

Tabelle 2

Beispiel 2

Durch Permeabilitätsmessungen wurde die spezifische Oberfläche einer Suspension von Holzschliff in Wasser und deren Veränderung durch Zusatz von wasserlöslichen organischen Polymeren nach Tabelle 1 gemessen. Diese Methode ist ein Maß für die Entwässerungsgeschwindigkeit. Je kleiner die spezifische Oberfläche O _s wird, desto höher ist die Entwässerungsgeschwindigkeit. Dabei wurde das aus 1%iger Suspension gewonnene Faservlies auf Trockengehalte von 20% verdichtet, so daß O _s die Entwässerungsgeschwindigkeit auf dem Sieb und in den Pressen- und Trockenpartien beschreibt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3

Beispiel 3

In einem Labor-Druckblattbildner wurden gefüllte Papierblätter aus einer Suspension von Holzschliff und Kaolin mit einem Feststoffgehalt von 0,8% formiert und der Einfluß zugesetzter wasserlöslicher Polymerer auf den Aschegehalt (bezogen auf das Trockengewicht des Papiers) und die Trübung des abgetrennten Wassers untersucht. Steigender Aschegehalt bedeutet steigende Retention des Füllstoffes. Abnehmende Trübung entspricht steigender Reinheit des abgetrennten Wassers. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 4

Claims

1. Verfahren zur Feststoffretention und Entwässerungsbeschleunigung bei der Papierherstellung, wobei die papierbildende Suspension aus Faserrohstoffen und Zuschlagstoffen mit Feststoffgehalten von 0,1 bis 1,5% besteht, durch Zusatz von wasserlöslichen organischen Polymeren, gekennzeichnet dadurch, daß der Suspension ein hochverzweigtes hochmolekulares Copolymer aus Dimethyldiallyl-ammoniumchlorid und 0,1 bis 3,0 Mol-% eines vernetzenden Comonomers in Mengen von 0,01 bis 0,5%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension, zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch1, gekennzeichnet dadurch, daß als vernetzende Comonomere Amin- oder Ammoniumsalze mit mehr als zwei Allylgruppen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als vernetzende Comonomere Methyl-triallyl-ammoniumchlorid, Tetraallyl-ammoniumchlorid, Triallyl-aminhydrochlorid, N,N,N′,N′-Tetraallyl-ethylendiaminhydrochlorid oder Methylenbisacrylamid eingesetzt werden.