DE4417503A1 - Faserstoffmaterial aus der Papieraufbereitung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Faserstoffmaterial aus der Papieraufbereitung, ein Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung.

Recycling-Technologien kommen in der heutigen Zeit eine große Bedeutung zu. Der Grund dafür ist zum einen im zunehmenden öko­ logischen Bewußtsein der Verbraucher zu sehen, zum anderen las­ sen sich auf dem Wege des Recyclings der sogenannten Reststoffe deutliche Einsparungen hinsichtlich der Rohstoffe und insbeson­ dere der Deponiekosten erreichen.

Seit jeher wird Altpapier bei der Papierherstellung verwendet. Insbesondere zur Herstellung von Verpackungspapier, -karton und -pappe, aber auch von Zeitungsdruck- und Hygienepapieren werden heute in großen Mengen Altpapiere eingesetzt. Die Verfahren zur Papieraufbereitung werden in technisch üblichen Anlagen zur Altpapier-Aufbereitung durchgeführt.

Bei der Rückführung von Abfallpapier, d. h. von Altpapier, in die Papierherstellung macht man von der Tatsache Gebrauch, daß sich die Faser-zu-Faser-Bindungen des Papiers in Wasser leicht lösen. Papier bzw. Karton und Pappe zerfallen daher bei Befeuchtung mit Wasser unter Einwirkung nur geringer Kräfte wieder in die Fa­ sern, die erneut als Rohstoff für die Papierherstellung verwend­ bar sind.

Bei der in wäßrigem Medium arbeitenden Altpapieraufbereitung wird das Altpapier in einem ersten Schritt in einem sogenannten Pulper aufgelöst, d. h. suspendiert und zerfasert. Der aufgelöste Faserstoff wird über eine entsprechende Vorrichtung abgesiebt, wobei größere Verunreinigungen zurück gehalten werden.

Die aus dem Pulper erhaltene Fasersuspension wird einer mehrstu­ figen Reinigung unterworfen, um formungeeignete und artfremde Verunreinigungen zu entfernen. Die Reinigungsaggregate sind Zen­ trifugal- und Siebkörper-Sortierer. In der Regel werden die bei der Reinigung ausgeschleusten Siebüberläufe nach erneuter Sie­ bung dem Verfahren in der entsprechenden Vorstufe wieder zuge­ führt, um den Verlust an Fasermaterial in der letzten Stufe möglichst gering zu halten.

Eine vollständige Rückführung des ausgesiebten Fasermaterials ist nach den Vorrichtungen des Standes der Technik jedoch nicht möglich, da es noch artfremde Verunreinigungen enthält, die die Qualität des hergestellten Papiers bzw. Kartons stark mindern. Diese Rückstände enthalten nicht nur artfremde Verunreinigungen, sondern auch Fasermaterial, welches eine für die Papierherstel­ lung ungeeignete Teilchengröße aufweist bzw. an den artfremden Verunreinigungen haftet. Dieses Material aus Zellstoff und art­ fremden Verunreinigungen wird als Reject bezeichnet.

Seitens des Gesetzgebers und der Abfallwirtschaft bestehen Be­ strebungen, den Anteil von recycelbaren bzw. kompostierbaren Reststoffen am zu beseitigenden Abfall möglichst gering zu hal­ ten bzw. zu minimieren. Andererseits läßt sich in den letzten feinsten Stufen ein Fasergehalt der Rejecte nicht vermeiden, wenn man zu einem verunreinigungsfreien Grundstoff für die Pa­ pierherstellung gelangen will. So kann der Faseranteil in den Rejecten z. B. 90% betragen.

Der vorliegenden Erfindung lag demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, Faserstoffmaterial aus der Papieraufbereitung, sog. Reject, welches für die Papier­ herstellung ungeeignete Eigenschaften hat, aufzuarbeiten und ei­ ner geeigneten Verwendung zuzuführen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Faser­ stoffmaterial aus der Papieraufbereitung, welches dadurch er­ hältlich ist, daß eine wäßrige Fasersuspension, die erhalten wird als Siebüberlauf durch Siebung mit einem Spaltsieb mit ei­ ner Schlitzbreite von 0,15 bis 0,5 mm oder durch Siebung mit einem Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm, me­ chanisch entwässert, mit einem Brecher oder Schredder zerpflückt und getrocknet wird.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß das Faserstoffmate­ rial gemäß der Erfindung eine Möglichkeit liefert, ein Abfall­ produkt, nämlich die Rejecte, aus der Papieraufbereitung weiter­ zuverarbeiten und der wirtschaftlichen Verwertung zuzuführen. Die bei der Papieraufbereitung anfallende Abfallmenge kann da­ durch um etwa 30 bis 40% reduziert werden.

Das erfindungsgemäße Faserstoffmaterial hat eine watteartige Struktur. Es besteht aus lang- und kurzfaserigem Faserstoffmate­ rial, welches beispielsweise nach der Zerfaserung unter Wasser in den feineren Stufen der Siebsortierung verschiedener Altpa­ piersorten anfällt. Altpapiersorten, die üblicherweise einge­ setzt werden, sind beispielsweise Zeitungspapier, Kaufhauspa­ pier, Wellpappenpapier, Deinking-Altpapier, Kraftpapiere, ge­ mischte Altpapiere usw.

Das erfindungsgemäße Fasermaterial kann beispielsweise 84,5 bis 96,5 Gew.-% organisches Fasermaterial, 3 bis 15 Gew.-% Wasser und 0,5 bis 2 Gew.-% sonstige Bestandteile enthalten, wobei die sonstigen Bestandteile im Altpapier üblicherweise enthaltene Verunreinigungen wie z. B. feine Kunststoff- und Metallteile sind.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver­ fahren zur Herstellung des oben beschriebenen Fasermaterials, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine wäßrige Fasersus­ pension, die erhalten wird als Siebüberlauf durch Siebung mit einem Spaltsieb mit einer Schlitzbreite von 0,15 bis 0,5 mm oder durch Siebung mit einem Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm, mechanisch entwässert, mit einem Brecher oder Schredder zerpflückt und getrocknet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Fasersuspension eingesetzt, welche bereits eine grobe Siebsortierung durchlaufen hat, und einer erneuten, jedoch feinen Siebsortierung unterwor­ fen wird. Besonders bevorzugt wird eine Fasersuspension verwen­ det, die eine Siebfraktion darstellt, welche als Siebdurchlauf durch Siebung mit einem Lochsieb, Lochdurchmeser 2 bis 5 mm und als Siebüberlauf durch Siebung mit einem Spaltsieb mit einer Schlitzbreite von 0,15 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,15 bis 0,4 mm, oder durch Siebung mit einem Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm erhalten wird.

Die Siebsortierung findet bevorzugt in einem Stoffdichtebereich von beispielsweise zwischen 1 und 4% Trockensubstanz statt, wobei der Rückstand bis auf einen Trockensubstanzgehalt von etwa 20% eingedickt werden kann. Die eingesetzte wäßrige Fasersus­ pension weist bevorzugt einen entsprechenden Trockensubstanz­ gehalt auf.

Die weitere Entwässerung dieser Fasersuspension kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise erfolgt die Entwässerung mechanisch, beispielsweise in einer Schnecken­ presse, Siebbandpresse oder Zentrifuge.

Die mechanisch entwässerte Fasersuspension kann einen Wasserge­ halt von 35 bis 60 Gew.-%, insbesondere von 45 bis 55 Gew.-%, haben.

Es ist möglich, der Fasersuspension vor dem Entwässern Additive zuzusetzen, um dem erfindungsgemäßen Faserstoffmaterial bestimm­ te Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise können diese Addi­ tive Bindemittel, Flammfestmittel, hydrophobierende oder hy­ drophilierende Mittel, Farbstoffe, und/oder Staubbinder sein.

Das Zerpflücken bzw. Zerlegen des aus der Entwässerung erhalte­ nen Fasermaterials kann in einem sogenannten Brecher oder Sch­ redder mittels Druck oder Schlag erfolgen. Als Brecher sind Backenbrecher, Kegelbrecher, Hammerbrecher, Prallbrecher und Walzenbrecher geeignet, wobei eine sogenannte Hammermühle bevor­ zugt eingesetzt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das erhal­ tene, entwässerte Fasermaterial weiter getrocknet werden. Die Trocknung des Fasermaterials kann in an sich bekannter Weise thermisch und in einer beliebigen Verfahrenstufe erfolgen. Bei­ spielsweise kann das Fasermaterial vor dem Zerpflücken oder gleichzeitig mit dem Zerpflücken getrocknet werden, das Trocknen in einer dem Zerpflücken nachgeschalteten Verfahrensstufe ist ebenfalls möglich. Ein besonders saugfähiges Faserstoffmaterial kann erhalten werden, wenn das Zerpflücken und das Trocknen gleichzeitig durchgeführt werden.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße Faserstoffmaterial aus der Papieraufbereitung ein sehr hohes Vo­ lumen aufweist. Durch Einsatz von verschiedenen Sieblochungen beim Zerpflücken können unterschiedliche Volumina (spezifische Gewichte) erhalten werden. Trotz des hohen Volumens und der Anwesenheit von artfremden Teilchen ist der Faserverbund im erfindungsgemäßen Faserstoffmaterial so gut, daß das Material nicht in Einzelfasern zerfällt. Durch diese Eigenschaften ist das Material gut formbar und kann in Verarbeitungsmaschinen leicht transportiert werden.

Durch das hohe Volumen des erfindungsgemäßen Fasermaterials und seine besondere Struktur bietet dieses Material eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten. Demgemäß ist ein weiterer Gegen­ stand der vorliegenden Erfindung die Verwendung des Fasermateri­ als als Füllstoff, Isoliermaterial, Dämmstoff, Saugmittel, Pol­ stermaterial und/oder als Zuschlag bzw. als Hilfsstoff bei der Betonkörperextrudierung.

Es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Material als Dämmstoff bei der Schall- und Wärmeisolierung hervorragende Ei­ genschaften aufweist.

Eine weitere mögliche Verwendung ist der Einsatz als Polsterma­ terial für Verpackungen und in gefütterten Briefumschlägen.

Das erfindungsgemäße Material zeigt außerordentliche Saugeigen­ schaften und ist als hervorragendes Saugmaterial für Öle, Lacke und Farben geeignet. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß das aufgesaugte Material leicht und nahezu vollständig wieder abgegeben werden kann. Diese Eigenschaft ermöglicht es bei­ spielsweise, Öle, Lacke und Farben mit Hilfe des erfindungsgemä­ ßen Faserstoffmaterials aufzusaugen, das mit dem Öl, Lack bzw. der Farbe vollgesogene Faserstoffmaterial abzutransportieren und das aufgesaugte Öl, den Lack oder die Farbe an geeigneter Stelle wieder durch einfaches mechanisches Pressen vom Faserstoffmate­ rial abzutrennen und die dabei entstehenden Fraktionen getrenn­ ten Weiterbehandlungsschritten zu unterziehen.

Die Saugeigenschaften gegenüber Wasser bieten ebenfalls zahlrei­ che Verwendungsmöglichkeiten. Das erfindungsgemäße Faserstoffma­ terial nimmt Wasser bis zu einem hohen Anteil auf, ohne daß es sich selbst "naß anfühlt". Diese Eigenschaft wirkt sich beson­ ders vorteilhaft beim Einsatz als Saugmittel für Hygieneartikel wie z. B. Wegwerfwindeln aus.

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit bietet der Einsatz des er­ findungsgemäßen Faserstoffmaterials als Zuschlag bzw. als Hilfs­ mittel bei der Betonkörperextrudierung. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Faserstoffmaterial dem Beton, insbesondere Beton, welcher zur Herstellung von Beton­ formkörpern extrudiert wird, besonderes gute Wasserbindeeigen­ schaften verleiht. Wird das erfindungsgemäße Faserstoffmaterial beispielsweise einer Betonmasse zugesetzt, so bindet das Faser­ stoffmaterial gewisse Mengen des im Beton vorhandenen Wasser. Wird die Betonmasse nach dem Transport durch den Extruder durch die Extruderdüse gedrückt, wird die Betonmasse komprimiert, was bewirkt, daß das Faserstoffmaterial einen Teil des Wassers wie­ der abgibt. Das abgegebene Wasser tritt aus der Betonmasse her­ aus und bildet auf der Betonoberfläche einen dünnen Film, was das Gleiten des Betonstranges durch die Extruderdüse verbessert.

Ein weiterer Vorteil des im Beton vorhandenen Faserstoffmateri­ als ergibt sich dadurch, daß dieses Faserstoffmaterial gemäß der das Wasser aus dem Beton gleichmäßig bindet und beim Trocknen auch gleichmäßig wieder abgibt. Dadurch wird ein sehr gleichmä­ ßiger Trocknungs- und Abbindevorgang des Betons erreicht, was sich positiv auf die Eigenschaften des Betons auswirkt.

Beispiel

Eine Faserstoffsuspension, erhalten als ausgeschleuste Siebfrak­ tion aus der Papierherstellung, welches als Siebdurchgang bei einer Siebung mit einem Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 2 mm und als Siebüberlauf bei einer weiteren Siebung mit einem Spaltsieb mit einer Schlitzbreite von 0,2 mm erhalten wurde, wurde in einer Schneckenpresse mechanisch entwässert. Dieses entwässerte Material enthielt ca. 48 Gew.-% Wasser. Das erhal­ tene Material wurde mit einer Hammermühle zerkleinert und an­ schließend thermisch getrocknet.

Das erhaltene Faserstoffmaterial hatte ein spezifisches Gewicht von 0,1 g/cm³. Die Saugeigenschaften dieses Faserstoffmaterials wurden mit einem handelsüblichen technischen Öl getestet. Dieser Versuch ergab, daß 4,92 g des Faserstoffmaterials 100 ml (ca. 75 g) Öl aufsaugen konnte.

Claims (10)

1. Faserstoffmaterial aus der Papieraufbereitung, dadurch er­ hältlich, daß eine wäßrige Fasersuspension, die erhalten wird als Siebüberlauf durch Siebung mit einem Spaltsieb mit einer Schlitzbreite von 0,15 bis 0,5 mm oder durch Siebung mit einem Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm, mechanisch entwässert, mit einem Brecher oder Schredder zerpflückt und getrocknet wird.

2. Faserstoffmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasersuspension eine Siebfraktion darstellt, welche als Siebdurchlauf durch Siebung mit einem Lochsieb, Loch­ durchmeser 2 bis 5 mm und als Siebüberlauf durch Siebung mit einem Spaltsieb mit einer Schlitzbreite von 0,15 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,15 bis 0,4 mm, oder durch Siebung mit einem Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm erhalten wird.

3. Faserstoffmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fasersuspension eine Stoffdichte von 1 bis 4% Trockensubstanz aufweist.

4. Faserstoffmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Brecher eine Hammermühle ist.

5. Fasermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fasermaterial Additive aus der Gruppe bestehend aus Bindemitteln, Flammfestmitteln, hydrophobie­ rende und hydrophilierenden Mitteln, Farbstoffen und/oder Staubbindern enthält.

6. Verfahren zur Herstellung von Fasermaterial aus der Papier­ aufbereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine wäßrige Fasersuspension, die erhal­ ten wird als Siebüberlauf durch Siebung mit einem Spaltsieb mit einer Schlitzbreite von 0,15 bis 0,5 mm oder durch Sie­ bung mit einem Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm, mechanisch entwässert, mit einem Brecher oder Schredder zerpflückt und getrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung gleichzeitig mit dem Zerpflücken durchgeführt wird.

8. Verwendung des Fasermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Füllstoff, Isoliermaterial, Dämmstoff, Saugmit­ tel, Polstermaterial, Zuschlag und/oder Hilfsmittel bei der Herstellung von Betonformkörpern.

9. Verwendung nach Anspruch 8 als Saugmittel für Öl, Lacke und Farben.

10. Verwendung nach Anspruch 8 als Saugmittel für Hygienearti­ kel.