DE4204915A1 - Verfahren zur wiederaufbereitung von altpapier - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wieder­ aufbereitung von Altpapier unter besonderer Berücksichtigung von Druckschrifterzeugnissen, die schwierig recyclisierbar sind.

Von der Wegwerfgesellschaft der 60-iger Jahre hat sich in unserem Umweltbewußtsein ein Trend hin zum weitestgehenden Wiederverwerten vollzogen. Für den Papierverbrauch, der in den letzten Jahren sehr stark angestiegen ist, bedeutet dies, daß der Rohstoff "Altpapier" nicht mehr nur für Ver­ packungsmaterialien oder Hygieneprodukte eingesetzt wird, sondern auch bei hochwertigen Papiersorten immer mehr an Be­ deutung gewinnt. Durch die verstärkte Rückführung der Sekun­ därfasern in den Papierkreislauf kann ein Teil Zellstoff eingespart werden. Dadurch wird nicht nur der Verbrauch von Holz eingeschränkt, sondern auch die mit der Herstellung von Zellstoff verbundene Umweltbelastung (Chlorbleiche) redu­ ziert.

Der Einsatz von Sekundärfasern bei hochwertigen Papieren setzt eine möglichst vollständige Entfernung von Verunreini­ gungen, die unter anderem als Hilfsstoffe aus dem Altpapier ins System eingetragen werden, voraus. Um einen Faserbrei mit hohem Weißgrad zu erhalten, müssen die Druckpartikel von der Faser gelöst und abgetrennt werden. Bleich- und Entfär­ bungsverfahren unterstützen dabei die Verbesserung der Weiße.

Bei herkömmlichen Druckschriften, d. h. bei Zeitungen und Magazinen, die in Hoch-, Tief- oder Flachdruck bedruckt wur­ den, hat sich eine Defibrillierung im Alkalischen bewährt. Bei diesem Auflöseprozeß wird die Trennung von Faser und Farbfilm durch mechanische Kräfte unterstützt. Die Alkali­ zugabe bewirkt dabei neben einer teilweisen Verseifung der Bindemittel die Quellung der Fasern und damit das Absprengen der Druckfarbe.

Die Entfernung der Druckfarbe aus diesem Faserbrei erfolgt in einem zweiten Schritt, wobei grundsätzlich zwei Verfahren unterschieden werden.

Waschverfahren,
Flotationsverfahren.

In Europa findet man fast ausschließlich das Flotationsver­ fahren, während in den USA und Canada noch das Waschverfah­ ren überwiegt, jedoch der Trend in Richtung Flotation geht.

Die Zugabe der Chemikalien erfolgt bei beiden Verfahren in der Auflösestufe. Oberflächenaktive Substanzen erleichtern aufgrund ihrer guten Benetzung die Abtrennung der Farb- und Pigmentpartikel von der Faser.

Beim Waschdeinken wird zusätzlich ein Dispergiermittel zudo­ siert, um die erneute Agglomeration der abgelösten Teilchen zu verhindern. Die Schmutzteilchen bleiben feinst verteilt und behalten ihren hydrophilen Charakter, so daß sie aus dem Faserbrei ausgewaschen werden können. Für ein optimales Waschergebnis sollte die Teilchengröße unter 15 µm liegen, da größere Partikel von der Fasermatte zurückgehalten wer­ den.

Mit den Schmutzteilchen werden auch Füll- und Feinstoffe ausgewaschen, so daß im Vergleich zum Flotationsdeinking die Gesamtausbeute niedriger ist.

Das Flotationsverfahren arbeitet mit einem wesentlich gerin­ geren Wasserverbrauch. Als Sammler für die Druckfarbenparti­ kel wirken Fettsäuren, die zusammen mit den im Wasser vor­ handenen Calciumionen hydrophobierende Seifen bilden. Die Schmutzagglomerate lagern sich an den Luftblasen an, schwim­ men an die Oberflache und werden als schwarzer Schaum aus dem System abgetrennt.

Schon bei Aufschluß wird ein Bleichmittel, in der Regel eine Peroxidverbindung, zugesetzt, um die Vergilbung der Faser zu verhindern. Damit die Peroxidverbindung ihre volle Wirksam­ keit entfalten kann, müssen Schwermetalle, die den Zerfall des Peroxids in bleichunwirksame Spaltprodukte katalysieren, komplexiert werden. Wasserglas, das aufgrund seiner komple­ xierenden und dispergierenden Wirkung für den Auflöseprozeß selbst sehr gut geeignet ist, im System jedoch immer mehr zu Schwierigkeiten führt, wird mehr und mehr durch organische Komplexbildner verdrängt.

Bei den organischen Komplexbildnern haben sich eine Reihe verschiedener Verbindungsklassen, insbesondere aber Poly­ aminhydroxycarbonsäuren, wie EDTA und DTPA, gut bewährt. Im Zuge einer immer stärker sensibilisierten Umweltdiskussion sind diese Komplexbildner wegen ihrer schlechten Abbaubar­ keit und ihrer Fähigkeit, Schwermetalle anzureichern, in Verruf gekommen.

Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren zur Wie­ deraufbereitung von Altpapier unter der Verwendung von für die Peroxid-Stabilisierung neuartigen Flotationshilfsmit­ teln.

Die Aufgabe dieser Erfindung bestand darin, einen Stabilisa­ tor zu entwickeln, der den homolytischen Zerfall des Per­ oxids zu bleichunwirksamen Verbindungen verhindert und gleichzeitig den Schmutzaustrag begünstigt, ohne negativen Einfluß auf die Ökologie.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem derartigen Ver­ fahren zur Wiederaufbereitung von Altpapier in Gegenwart von Peroxiden und diese stabilisierenden Flotationshilfsmitteln erfindungsgemäß dadurch, daß als Flotationshilfsmittel mul­ tifunktionale Carbonsäuren zusammen mit polymeren Verbindun­ gen eingesetzt werden.

Als multifunktionale Carbonsäuren werden dabei vorzugsweise Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Brenztraubensäure, Zitronensäure, Gluconsäure, Acrylsäure, Adipinsäure, Wein­ säure, Crotonsäure sowie deren Ester eingesetzt.

Als polymere Verbindungen werden Mono- und Copolymere aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure oder deren Estern oder Amiden eingesetzt, wobei die Ester- oder Amidgruppe auch eine Alkylammoniumgruppe enthalten kann, oder Polyphos­ phate, polymere Aluminium- oder Siliciumverbindungen oder es werden Kondensationsprodukte von multifunktionalen Carbon­ säuren mit Alkylaminen, welche mindestens eine weitere Amino- oder Hydroxylgruppe enthalten, oder Kondensationspro­ dukte aus Polyamidoaminen, Alkylenpolyaminen oder Poly­ allylaminen mit Aldehyden oder mit Chlorhydrinverbindungen verwendet.

Als Amine kommen erfindungsgemäß insbesondere Ethanolamin Diethanolamin, Ethyldiamin, Melamin oder Harnstoff zum Ein­ satz.

Es ist überraschend, daß die vorstehenden Substanzen, die einzeln als Hilfsmittel bekannt sind, zusammen einen wesent­ lich gesteigerten Effekt aufweisen.

Die nachfolgenden Beispiele belegen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Stoffe. Dabei wurde der Weißgrad jeweils nach der Standardmethode R 457 gemessen.

Beispiel 1

Für die Versuche wurde eine Altpapiermischung aus 50 % Zei­ tungsdruck und 50 % Illustrationsdruck hergestellt. Als wei­ tere Hilfsmittel wurden 1 % Peroxid, 0,4 % Seife und 1 % Wasserglas eingesetzt.

Bei Flotationshilfsmittel A handelt es sich um eine wäßrige Lösung aus Polyamid-Polyaminepichlorhydrinharz mit Croton­ säure im Verhaltnis 3 : 7.

Beispiel 2

Die gleiche Altpapiermischung wie im Beispiel 1 wurde mit Plotationshilfsmittel B versetzt.

Additiv B besteht aus einer wäßrigen Lösung aus Malein­ acrylsäure-Copolymeren und Zitronensäure im Mischungsver­ hältnis 2 : 8.

Beispiel 3

Zum Vergleich wurde die Altpapiermischung gemäß Beispiel 1 mit der bekannten, gut wirksame Diethylenamintetraessigsäure (Add C) versetzt, die bekanntermaßen jedoch ein guter Kom­ plexbildner für Schwermetalle ist.

Es ist daraus ersichtlich, daß die erfindungsgemäß verwende­ ten Produkte ein Deinken mit gleichhoher Qualität zulassen. Sie sind jedoch keine Komplexbildner für Schwermetalle und bekanntermaßen biologisch besser abbaubar.

Claims (6)

1. Verfahren zur Wiederaufbereitung von Altpapier in Gegenwart von Peroxiden und diese stabilisierenden Flo­ tationshilfsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationshilfsmittel multifunktionale Carbonsäuren zusammen mit polymeren Verbindungen eingesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als multifunktionale Carbonsäuren, Maleinsäure, Fumar­ säure, Bernsteinsäure, Brenztraubensäure, Zitronen­ säure, Gluconsäure, Acrylsäure, Adipinsäure, Weinsäure, Crotonsäure sowie deren Ester eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als polymere Verbindungen Mono- und Copolymere aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure oder deren Estern oder Amiden eingesetzt werden, wobei die Ester- oder Amidgruppe auch eine Alkylammoniumgruppe enthalten kann, oder Polyphosphate, polymere Aluminium- oder Siliciumverbindungen eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als polymere Verbindung Kondensationsprodukte von multifunktionalen Carbonsäuren mit Alkylaminen, welche mindestens eine weitere Amino- oder Hydroxyl­ gruppe enthalten, oder Kondensationsprodukte aus Poly­ amidoaminen, Alkylenpolyaminen oder Polyallylaminen mit Aldehyden oder mit Chlorhydrinverbindungen verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Amine Ethanolamin, Diethanolamin, Ethyldiamin, Melamin oder Harnstoff eingesetzt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Polymer eine Mischung von Verbindun­ gen gemäß Anspruch 3 oder 4 eingesetzt wird.