DE4000558A1 - Verfahren, papiermasse auf das sieb einer papiermaschine zu bringen - Google Patents
Verfahren, papiermasse auf das sieb einer papiermaschine zu bringenInfo
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Description
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren, Papiermasse auf
das Sieb einer Papiermaschine zu bringen, in welchem Verfahren
die Masse in das Umlaufwasser zu einer Suspension suspendiert
wird, die auf das Sieb gebracht wird, und in welchem Verfahren
das aus der entstehenden Faserbahn durch das Sieb filtrierte
Umlaufwasser in die Suspendierungsphase zurückgeführt wird.
Der zentrale Vorgang im Papierherstellungsprozeß ist die Bildung
der Faserbahn, welche dadurch geschieht, daß die bei der
Herstellung der Masse gewonnene dicke Papiermasse in eine dünne
Suspension suspendiert wird und diese dann durch Wirbelschleuder
und Entlüftung in den Stoffauflaufkasten der Papiermaschine
geführt wird und aus ihm weiter auf ein wasserdurchlässiges Sieb,
auf welchem durch Entwässerung eine gleichmäßige Faserbahn
entsteht. Diese Bahn wird in den darauffolgenden
Behandlungsphasen zu fertigem Papier bearbeitet.
Voraussetzung für Wirtschaftlichkeit bei Papierherstellung ist
eine möglichst gute Retention, d. h. daß die in der Suspension
enthaltenen Fasern möglichst vollständig in der auf dem Sieb
entstehenden Faserbahn haftenbleiben. Deshalb ist der
Wasserumlauf des Prozesses derart geschlossen, daß das aus der
Bahn durch das Sieb filtrierte Wasser in die Suspendierungsphase
zurückgeführt wird, wodurch die Fasern eine neue Möglichkeit
bekommen, in der entstehenden Faserbahn haftenzubleiben. Der
geschlossene Umlauf spielt auch eine Rolle bei Reduzierung der
Abwassermengen des Prozesses.
Das Problem mit dem geschlossenen Wasserumlauf bei der
Papierherstellung ist aber, daß die Konzentration der aus der
suspendierten Masse in das Umlaufwasser gelösten oder
dispergierten Stoffe wächst. Solche Stoffe stören die
Papierherstellung, indem sie die Retention vermindern, die
Wirkung von Hilfsstoffen beeinträchtigen, Anhäufungen in der
Prozeßanlage verursachen, und in fertigem Papier als
Verunreinigungen vorkommen. Das in das Umlaufwasser gelöste
Material besteht zum größten Teil aus Kohlenhydraten, vor allem
Hemizellulose, deren Molekulargewicht im Bereich 10 000 bis
100 000 liegt. Außerdem lösen sich in das Umlaufwasser Lignin
und Extraktstoffe, aber als weniger löslich und
adsorptionsfähiger weisen diese die Tendenz auf, unter die Fasern
suspendiert zu werden, weshalb sie im Umlaufwasser nicht
dermaßen bleiben wie Kohlenhydrate.
Zweck dieser Erfindung ist, ein Verfahren zur Verminderung
obenangeführter, sich aus dem geschlossenen Wasserumlauf für die
Papierherstellung ergebender Probleme zu schaffen.
Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß dem Umlaufwasser
Enzym zur Spaltung aus der Masse gelöster oder dispergierter
Stoffe, wie Hemizellulose, beigegeben wird.
Wenn die in das Umlaufwasser gelösten oder dispergierten Stoffe
erfindungsgemäß in kleinere Fragmente gespalten worden sind,
verbessert sich die Entwässerung der auf dem Sieb entstehenden
Faserbahn. Außerdem ist festgestellt worden, daß die Retention
der Fasern durch Spaltung von Hemizellulose besser wird. Der
Grund dafür (so wird es angenommen, ohne die Erfindung dadurch
irgendwie zu beschränken) düfte darin bestehen, daß
Hemizellulose - welche bei Adsorption an den Fasern diese
anionisch macht und bewirkt, daß sie einander abstoßen - in
gespaltetem Zustand ihre Adsorptionsfähigkeit verliert, wobei die
Fasern neutral bleiben und bessere Kohäsion in der Faserbahn
aufweisen.
Es sei erwähnt, daß aus finnischer Patentanmeldung
Nr. 87 41 13 ein Verfahren bekannt ist, das die Entwässerung der
Faserbahn durch Enzyme zu verbessern sucht. Es geht in ihr aber
darum, daß dicker Masse Enzyme so beigegeben werden, daß sie
sich auf die Fasern auswirken, bevor die Masse in eine auf das
Sieb zu führende Suspension verdünnt wird. In der vorliegenden
Erfindung, wie oben beschrieben, geht es aber darum, daß dem
Umlaufwasser Enzyme so beigegeben werden, daß sie die in das
Umlaufwasser gelösten oder dispergierten Stoffe, vor allem
gelöste Hemizellulose, spalten.
Enzyme, die sich zur Verwendung in der Erfindung eignen, sind
Hemizellulase, Zellulase, Esterase und Pektinase sowie ihre
Mischungen. Geeignet sind z. B. Zellulase, deren CMC-Aktivität
2000 U/ml, Ksylanase, deren Aktivität 5000 U/ml, oder
β-Ksylosidase, deren Aktivität 2000 nkat/ml ist. Die dosierte
Enzymmenge kann 0,01 bis 1 Liter pro 1 Quadratmeter Umlaufwasser
sein, wobei die Dosierung am vorteilhaftesten so erfolgt, daß
zuerst das reine Enzym in eine kleinere Wassermenge gelöst wird,
welche dann dem Umlaufwasser beigegeben wird. Damit das Enzym
wirksam sei, soll die Wassertemperatur zwischen 10 und 90°C
liegen, am vorteilhaftesten zwischen 40 und 70°C, und der pH-Wert
zwischen 3,0 und 8,5, am vorteilhaftesten zwischen 4,0 und 6,0.
Nach der Erfindung wird das Enzym in erster Linie dem kurzen
Umlauf der Papiermaschine beigegeben, in welchem das Wasser
zwischen Verdünnung der Masse und Bildung der Bahn umläuft. Es
ist hauptsächlich in diesem Bereich, wo die durch die in das
Umlaufwasser gelösten Stoffe bedingten Probleme vorkommen. Da
die Suspension im kurzen Umlauf mit im allgemeinen höchstens
0,4-prozentigem Fasergehalt dünn ist, kann sich das Enzym ohne
Störungen seitens der Faser auf die in das Umlaufwasser gelösten
Stoffe effektiv auswirken, was eben der Zweck der Erfindung ist.
Eine geeignete Stelle, Enzym beizugeben, ist die Siebwassergrube,
in welche aus der Faserbahn filtriertes Umlaufwasser geführt
wird, um es der zu verdünnenden dicken Masse beizumischen.
Nach der Erfindung kann das Enzym aber auch dem sog. langen
Umlauf des Papiermaschinenwassers beigegeben werden, wo aus der
Faserbahn geschiedenes Wasser an Verbrauchsstellen, die dem
Anfang des Papierherstellungsprozesses näher liegen, geführt
wird. Eine geeignete Stelle, Enzym beizugeben, ist dabei z. B.
der Saugkastenbehälter, welcher als Sammelstelle für das aus der
Faserbahn durch Saugen geschiedenen Wassers dient. Ein Teil des
Wassers des Saugkastenbehälters kann im kurzen Umlauf in die
Siebwassergrube geführt werden, während der Rest in den genannten
langen Umlauf geht. Besonderer Vorteil dieser Anwendung ist,
daß der Fasergehalt des in den Saugkastenbehälter kommenden
Umlaufwassers noch niedriger ist als das des in die
Siebwassergrube kommenden Wassers.
Der Nutzen von der Erfindung ist am größten, wenn sie auf
mechanische Masse, wie TMP oder CTMP, verwertende
Papierherstellung angewandt wird, denn die Menge der aus einer
mechanischen Masse in das Umlaufwasser gelösten oder
dispergierten schädlichen Stoffe ist besonders groß. Eine
erfindungsgemäße Enzymbeigabe ist aber auch dann vorteilhaft,
wenn das Papier aus chemischen Massen hergestellt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner Verwendung von Enzym zur
Spaltung aus der Papiermasse in das Umlaufwasser einer
Papiermaschine gelöster oder dispergierter organischer Stoffe.
Das Enzym ist obenangeführterweise am vorteilhaftesten
Hemizellulase, Zellulase, Esterase, Pektinase oder ihre
Mischung.
Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert, wobei auf die
beigelegte Zeichnung hingewiesen wird, die ein Diagramm eines
erfindungsgemäßen Faserbahnbildungsprozesses ist und in welcher
der kurze Umlauf des Wassers vollständig zu sehen ist.
Die aus der Herstellung der Masse kommende dicke Masse, deren
Fasergehalt bei ca. 5 Prozent liegen kann, wird in der Zeichnung
über Leitung 1 an das untere Ende von Siebwassergrube 2 gebracht,
wo sie sich mit dem Umlaufwasser mischt. Die dadurch entstandene
Suspension wird über Mischpumpe 3 in Wirbelschleuder 4 geführt,
aus dem der Gutstoff weiter in Entlüftungsbehälter 5 geht. Der
Spuckstoff aus Wirbelschleuder 4 geht in die nächste Wirbelschleuder
6, von denen in der Zeichnung nur einer gezeigt wird aber derer
es in der Praxis mehrere gibt, angeordnet in sog.
Kaskadenschaltung. Der gemeinsame Gutstoff dieser
Reinigungsvorrichtungen kommt über Leitung 7 zurück in
Siebwassergrube 2, während der Spuckstoff aus der letzten
Reinigungsvorrichtung den Prozeß durch Leitung 8 verläßt. Aus
Entlüftungsbehälter 5 wird die gereinigte Massesuspension mit
Förderpumpe 9 in Stoffauflaufkasten 10 der Papiermaschine
gefördert, von dessen Lippe die Masse auf ununterbrochen
rotierendes endloses Sieb 11 der Maschine gebracht wird, auf
welchem sich eine gleichmäßige Faserbahn bildet. Der größte
Teil des in der Suspension enthaltenen Umlaufwassers wird durch
Sieb 11 in dessen nach Stoffauflaufkasten 10 befindlichen
waagerechten Abschnitt filtriert; und diese Wasserfraktion wird
über Leitung 12 direkt in Siebwassergrube 2 abgelassen. Nach dem
genannten Abschnitt ist Sieb 11 gegenüber oberes Sieb 13
installiert, und das von ihm geschiedene Wasser wird in
Siebwassergrube 2 geführt. Nach dem genannten Abschnitt sind
ebenfalls Saugkasten 14 montiert, und das in sie geschiedene
Wasser wird über Leitung 15 in Saugkastenbehälter 16 geführt.
Aus dem letztgenannten wird Wasser nach Bedarf, als Teil des aus
Verdünnung der Masse und Bildung der Bahn bestehenden kurzen
Umlaufs, in Siebwassergrube 2 geführt, während der Rest des
Wassers über Leitung 17 in den sog. langen Umlauf der Maschine
geht.
Wesentlich an der Erfindung ist, daß das Enzym dem Umlaufwasser
so beigegeben wird, daß es in das Wasser gelöste oder dispergierte
Stoffe spaltend das Scheiden von Wasser aus der auf dem Sieb 11
zu bildenden Faserbahn erleichtert und die Retention der die Bahn
bildenden Fasern verbessert und vor allem die Wirkung der die
Retention störenden Stoffe hemmt. Nach der Erfindung kann das
Enzym auch dem genannten kurzen Umlauf beigegeben werden, wobei
angeschlossen an Siebwassergrube 2 Leitung 18 zum Beigeben des
Enzyms vorgesehen sein kann. Statt dessen oder daneben kann
Saugkastenbehälter 16 mit Enzymzufuhrleitung 19 ausgerüstet sein,
wobei die Strömungen aus dem Behälter enzymbehandeltes Wasser
sowohl in den kurzen als auch den langen Umlauf der Maschine
bringen.
Wie eine Enzymbeigabe sich auf die Bildung der Faserbahn und auf
das hergestellte Papier auswirkt, hat man in Versuchen
untersucht, die in folgenden Beispielen erklärt werden.
Wassermengen von 1200 ml des kurzen Umlaufs und Wassermengen von
1200 ml des langen Umlaufs wurde Hemizellulase-Enzym beigegeben,
deren Aktivität 200 IU/ml war. Die dosierten Enzymmengen waren
0 (Vergleichsversuch), 3 und 30 µl pro 1 Liter Umlaufwasser. Der
pH-Wert des Wassers war ca. 5 und die Temperatur 50°C, und
bei jeder Menge ließ man das Enzym drei Stunden wirken, ab
und zu rührend. Jeder Wassermenge wurden nach der
Enzymreaktion 300 ml unbehandelte TMP-Masse beigemischt, und
aus den dadurch entstandenen Suspensionen wurden unmittelbar
die Freeness-Zahlen (Scan M 4 : 65) zur Beschreibung der
Entwässerung ermittelt und die Anionität (Neimo, KCL
Informationsblatt Nr. 18, 1989) gemessen. Die Ergebnisse
werden in folgender Tabelle 1 gezeigt.
Aus der TMP-Masse, die den Wassermengen des kurzen Umlaufs
gemischt wurde, wurden Bogen nach Scan M 45 : 76 (100 g/m²)
hergestellt. Die Bogen wurden nach Scan M 8 : 76 Vorschrift
geprüft. Die Ergebnisse werden in folgender Tabelle 2
gezeigt.
In Tabelle 1 sieht man, daß die Enzymbehandlung sowohl bei dem
Wasser des kurzen Umlaufs als auch bei dem des langen Umlaufs
die Freeness-Zahl erhöht, d. h. die Entwässerungsfähigkeit
verbessert und die Anionität bedeutend vermindert, was eine
Erhöhung der Retention und Ersparnisse beim
Retentionsmittelgebrauch bedeutet. In Tabelle 2 sieht man
ferner, daß die Enzymbehandlung die Festigkeitswerte des aus der
Masse hergestellten Papiers nicht verschlechtert hat.
Wassermengen von 1800 ml des kurzen Umlaufs wurde in Beispiel 1
erwähntes Enzym 0, 0,3 und 3 µl/l beigegeben. Der pH-Wert des
Wassers war ca. 5 und die Temperatur 50°C, und bei jeder Menge
ließ man das Enzym drei Stunden wirken, ab und zu rührend.
Jeder Menge wurden nach der Enzymreaktion 300 ml unbehandelte
TMP-Masse beigemischt, und aus den dadurch entstandenen
Suspensionen wurde die Retention mit einem DDJ-Gerät ermittelt.
Die Ergebnisse werden in folgender Tabelle 3 gezeigt.
Die Ergebnisse zeigen, daß die Enzymbehandlung die Retention
erhöhte.
Einem Fachmann der Branche ist klar, daß die verschiedenen
Anwendungsformen der Erfindung nicht auf die obenangeführten
Beispiele beschränkt sind, sondern können im Rahmen der
nachstehenden Patentansprüche variiert werden.
Claims (10)
1. Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren, Papiermasse auf
das Sieb (11) einer Papiermaschine zu bringen, in welchem
Verfahren die Masse in das Umlaufwasser zu einer Suspension
suspendiert wird, die auf das Sieb gebracht wird, und in welchem
Verfahren das aus der entstehenden Faserbahn durch das Sieb
filtrierte Umlaufwasser in die Suspendierungsphase zurückgeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Umlaufwasser Enzym zur Spaltung aus der Masse gelöster oder
dispergierter Stoffe, wie Hemizellulose, beigegeben wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Enzym dem kurzen Umlauf
der Papiermaschine beigegeben wird, in welchem das Wasser
zwischen Verdünnung der Masse und Bildung der Bahn umläuft.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Enzym dem Umlaufwasser in
der Siebwassergrube (2) beigegeben wird, in welche aus der
Faserbahn geschiedenes Wasser geführt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Enzym dem langen Umlauf
der Papiermaschine im Saugkastenbehälter (16) beigegeben wird,
welcher als Sammelstelle für das aus der Faserbahn durch Saugen
geschiedenen Wassers dient.
5. Verfahren nach einem der obenstehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym solchem
Umlaufwasser beigegeben wird, dessen Fasergehalt höchstens ca.
0,4 Prozent ist.
6. Verfahren nach einem der obenstehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die dosierte
Enzymmenge 0,01 bis 1 Liter pro 1 Quadratmeter Umlaufwasser ist.
7. Verfahren nach einem der obenstehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym
Hemizellulase, Zellulase, Esterase, Pektinase oder ihre Mischung
ist.
8. Verfahren nach einem der obenstehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Masse mechanische
Masse, wie TMP, ist.
9. Verwendung von Enzym zur Spaltung aus der Masse in das
Umlaufwasser einer Papiermaschine gelöster oder dispergierter
organischer Stoffe.
10. Verwendung nach Patentanspruch 9 von Hemizellulase,
Zellulase, Esterase, Pektinase oder ihre Mischung zur Spaltung
aus der Masse in das Umlaufwasser einer Papiermaschine gelöster
oder dispergierter organischer Stoffe.
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