DE4133699A1 - Verfahren zur aufbereitung eines gemisches aus zellulose und granuliertem polymer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Gemisches aus Zellulose und fein granuliertem, in Wasser stark quellfähigem Polymer auf Polyacrylatbasis.

Zur Aufnahme von Feuchtigkeit in Babywindeln wird heute ein Gemenge aus hochwertiger Zellulose und einem fein granulierten, in Wasser stark quellfähigen Polymer auf Polyacrylatbasis verwendet. Das Polymermaterial bildet in Wasser bereits in einer 0,4-%igen Lösung eine gelartige, nicht mehr fließende Masse. Man erreicht damit, daß in den benetzten Windeln der Urin quasi verfestigt wird und somit keine Flüssigkeit mehr aus dem Windelinnenraum in die darüber liegende Kleidung drängen kann.

Die erwähnte Mischung aus Zellulosefasern und Polymergranulat, letzteres wegen der hohen Wasseraufnahmefähigkeit auch als "Superabsorber" bezeichnet, fällt im Verlauf der Windelherstellung teilweise als Produktionsabfall an, der vom Hersteller aus Qualitäts- und/oder Hygienegründen nicht mehr für die Windelausstattung verwendet wird. Diese Mischung stellt ein derzeit nicht oder nur sehr eingeschränkt verwertbares Kompositmaterial dar, das im wesentlichen deponiert wird.

Verschiedene Versuche der Trennung dieser Materialien haben nicht zum Erfolg geführt. Trockensiebung oder Naßsiebung erlaubt keine geeignete und vollständige Stofftrennung. In Papierfabriken durchgeführte Versuche zur Trennung waren ebenfalls nicht erfolgreich. Das Kompositmaterial konnte nicht vollständig getrennt werden. Bei einer nicht vollständigen Trennung quellen Restanteile des Superabsorbers bei der Papierherstellung, bei der die Zellulose in Wasser dispergiert wird, zu froschleichartigen Gebilden auf und durchsetzen den Papierstoff. Das daraus hergestellte Papier enthält soviel Oberflächenfehler, daß übliche Qualitätsstandards nicht eingehalten werden können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, das so ausgestaltet ist, daß damit das Gemisch für eine nachfolgende Trennung mindestens vorbereitet werden kann.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mischung vor einer Weiterbehandlung oder Weiterverwertung mit einer Lösung mindestens eines anorganischen Salzes benetzt wird. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Lösung eines anorganischen Salzes aufgesprüht wird oder dadurch, daß die Mischung einfach in eine solche Lösung eingetaucht und ggfls. umgerührt wird. Die Behandlung der Mischung mit einer Lösung eines anorganischen Salzes führt dazu, daß die Polymere bei Kontakt mit Wasser nicht mehr quellen, also Wasser nicht mehr in nennenswertem Umfang aufnehmen. Sie können daher nach einer solchen Behandlung leichter von der Zellulose getrennt werden.

Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß als Lösung eine Natriumchlorid-, Kalziumchlorid-, Magnesiumchlorid- oder Aluminiumchloridlösung oder ein Gemisch dieser Lösungen verwendet wird. Die genannten Salzlösungen sind besonders geeignet. Vorteilhafterweise kann auch eine 5%ige Natriumchloridlösung verwendet werden. Diese einfache Kochsalzlösung erbringt bereits den gewünschten Effekt. Besonders vorteilhaft ist jedoch auch eine 0,5%ige Kalziumchlorid-, Magnesiumchlorid- oder Aluminiumchloridlösung. Es ist zu erkennen, daß hier bereits sehr schwache Lösungen den gewünschten Effekt erbringen.

Besonders vorteilhaft ist jedoch eine 0,4%ige Magnesiumchloridlösung. Insbesondere eine solche Magnesiumchloridlösung hat den Vorteil, daß sie eine Quellung des Polymermaterials ebenso effektiv verhindert wie eine 5%ige Natriumchloridlösung. Das Polymermaterial behält jedoch im wesentlichen nach dem Austrag aus der Magnesiumchloridlösung seine Quellfähigkeit in Wasser bei. Es kann daher wiederverwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß nach der Benetzung mit der Lösung die Komponenten Zellulose und Polymermaterial voneinander getrennt werden. Durch die Benetzung mit der Lösung wird eine Quellung des Polymermaterials verhindert, so daß nunmehr mit geeigneten physikalischen Verfahren eine Auftrennung erfolgen kann, so daß mindestens ein abgetrennter Bestandteil einer Wiederverwertung zugeführt werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Auftrennung mit Hilfe einer Wasserstrahlsiebung oder einer Flotation durchgeführt. Beide Verfahren haben sich als günstig für die Auftrennung erwiesen.

Es wird schließlich nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß bei einer Flotation das in der Salzlösung vorliegende Kompositgemisch mit einem Flotationsmittel versetzt und ein Luftstrom über Flotationsdüsen eingeblasen wird, worauf die sich trennenden und aufschwimmenden Zellulosefasern und die absinkenden Polymerkügelchen aus der Lösung entfernt werden.

Der Lösungsgedanke der Erfindung liegt darin, die Polymer-Zellulosemischung in einer Lösung vorzubehandeln, bei der die Quellung des Superabsorbers weitgehend unterbleibt. Aus solchen Dispersionen läßt sich dann eine einfache Trennung der faserigen Zellulose von den kleinen, kompakten und nun nach einer solchen Behandlung nicht mehr klebrigen Gelkügelchen vornehmen. Geeignete Lösungen, in denen eine Quellung des Superabsorbers unterbleibt, lassen sich mit verschiedenen anorganischen Salzen herstellen. Die für eine Verhinderung der Quellung erforderliche Salzkonzentration hängt hierbei stark ab von der Art des verwendeten Salzes. In jedem Fall ist es möglich, durch geeignete physikalische Verfahren die Zellulose von den Gelkügelchen des Superabsorbers zu trennen. Hierdurch kann der nicht mehr verwendbare Superabsorber leichter deponiert und die rückgewonnene Zellulose wiederverwendet werden. In vielen Fällen ist es jedoch auch wünschenswert, den Superabsorber so abzutrennen, daß auch er wieder verwendet werden kann. Bei der Quellverhinderung des Superabsorbers durch die genannten Lösungen anorganischer Salze ist also die Reversibilität ein wichtiger Gesichtspunkt. Es hat sich nun gezeigt, daß eine 0,4%ige Magnesiumchloridlösung die Quellung des Polymermaterials ähnlich effektiv verhindert, wie z. B. eine 5%ige Natriumchloridlösung. Bei der Verwendung der 0,4%igen Magnesiumchloridlösung bleibt jedoch die Quellfähigkeit des Polymermaterials im Wasser nach Austrag aus dieser Lösung erhalten. Damit wird auch das rückgewonnene Polymermaterial wieder als Superabsorber verwendbar. Hierzu wird beispielsweise das Zellulose-Superabsorber-Kompositmaterial mit einer etwa 0,4%igen Magnesiumchloridlösung in einem Rührkessel bei ca. 20°C ca. 20 Minuten mit geringem Energieeintrag gerührt. Die Feststoffkonzentration wird hierbei auf 8% eingestellt. Unter diesen Bedingungen bleibt der Absorber in Form kleiner, praktisch nicht gequollener Kügelchen neben der faserigen Zellulose erhalten. Es schließt sich dann die Trennung der Zellulose von den Polymerteilchen an, die z. B. über eine sogen. Wasserstrahlsiebung oder über eine Flotation erfolgen kann.

Bei der Wasserstrahlsiebung wird nicht etwa Wasser, sondern vielmehr die angewendete Salzlösung verwendet. Das vorbehandelte Gemisch kann hierbei auf ein sich ständig mit konstanter Geschwindigkeit (z. B. 10 cm/Sekunde) bewegendes, endloses Siebband aufgetragen werden. Unterhalb des Siebbandes können sich dann Schlitzdüsen in geeigneter Anordnung befinden, aus denen die Salzlösung mit Druck durch das Sieb von unten auf das Kompositmaterial aufgesprüht wird. Es kommt hierbei zum Aufwirbeln der Mischung. Beim Zurückfallen gehen die kugeligen, nicht gequollenen Superabsorberkörper durch das Sieb, das z. B. eine Maschenweite von 2 mm haben kann, während die faserige Zellulose zurückgehalten wird. Absorberkörper, die von Fasern vollständig umgeben und damit abgeschirmt sind, werden bei einer zweiten und evtl. dritten und vierten Düsenstaffel aus der Faser gelöst. Der Druck an den Düsen kann dabei so einreguliert werden, daß ein optimales Trennergebnis erreicht wird. Die reine Zellulose wird anschließend vom Siebband abgenommen und einer geeigneten Produktion zugeführt. Aus dem Siebdurchgang werden die Superabsorberkörner durch eine Siebung mit einem engmaschigen Sieb von z. B. 0,5 mm Maschenweite herausgefiltert und mit wenig reinem Wasser gewaschen. Danach können sie in einem warmen Luftstrom getrocknet werden und wieder zur Wasseraufsaugung in einem entsprechenden Produkt eingesetzt werden. Das salzhaltige Wasser wird im Kreislauf zu den Spritzdüsen zurückgeführt.

Bei der Anwendung des Flotationsverfahrens wird das in der Salzlösung vorliegende Kompositgemisch mit einem Flotationsmittel versetzt und es wird ein Luftstrom über Flotationsdüsen eingeblasen. Nach wenigen Minuten steigen die Zellulosefasern durch den Flotationseffekt an die Oberfläche der Lösung, während die Polymerkügelchen nach unten absinken. Beide Stoffe lassen sich über Siebe mit entsprechender Maschenweite in weitgehend reiner Form isolieren. Falls nach der ersten Flotationsstufe noch Fremdbeimischungen enthalten sein sollten, kann durch Nachschaltung einer zweiten Flotationsstufe ein Feinreinigungsschritt vorgenommen werden. Auch bei diesem Verfahren wird die Salzlösung nicht verbraucht, sondern für neue Ansätze verwendet. Die ausgetragenen, separierten Komponenten Zellulose und Superabsorber werden durch Siebschleudern und kurzes Waschen von der anhaftenden Salzlösung befreit. Während die Zellulose noch in feuchter Form z. B. innerhalb der Papierfabrikation weiterverwendet werden kann, ist der Superabsorber noch in herkömmlicher Weise zu trocknen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Aufbereitung eines Gemisches aus Zellulose und fein granuliertem, in Wasser stark quellfähigem Polymer auf Polyacrylatbasis, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung vor einer Weiterbehandlung oder Weiterverwertung mit einer Lösung mindestens eines anorganischen Salzes benetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösung eine Natriumchlorid-, Kalziumchlorid-, Magnesiumchlorid- oder Aluminiumchloridlösung oder ein Gemisch dieser Lösungen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine etwa 5%ige Natriumchloridlösung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine etwa 0,5%ige Kalziumchlorid-, Magnesiumchlorid- oder Aluminiumchloridlösung verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,4%ige Magnesiumchloridlösung verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Benetzung mit der Lösung die Komponenten Zellulose und Polymermaterial voneinander getrennt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung mit Hilfe einer Wasserstrahlsiebung oder einer Flotation erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Flotation das in der Salzlösung vorliegende Kompositgemisch mit einem Flotationsmittel versetzt und ein Luftstrom über Flotationsdüsen eingeblasen wird, worauf die sich trennenden und aufschwimmenden Zellulosefasern und die absinkenden Polymerkügelchen aus der Lösung entfernt werden.