DE69106014T2 - Behandlung von wiedergewonnenem Papier mit Überzug. - Google Patents

Behandlung von wiedergewonnenem Papier mit Überzug.

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Description

  • Papierausschuß ist ein Begriff aus der Papierherstellung und beschreibt jenes Papier, das nicht verkauft werden kann oder wird, da es gewissen Ansprüchen aus manchen von vielen Gründen nicht entspricht. Dieses Papier ist eine wertvolle Faserquelle und wird intern in der Fabrik rezykliert, obwohl es auch als Faserquelle an andere Fabriken verkauft werden kann. Dieser Papierausschuß enthält oft Beschichtungen, die bei der Herstellung auf den Basis- bzw. Rohpapierbogen aufgebracht werden. Falls der Papierausschuß diese Beschichtungen enthält, wird er als beschichteter Fertigungsausschuß bezeichnet und bereitet beim Rezyklieren besondere Probleme bei der Rückgewinnung von Fasermengen, da die Beschichtungen Materialien einbringen, die normalerweise nicht im ursprünglichen zur Herstellung des Rohpapierbogens verwendeten Faserstoff vorhanden sind.
  • Die in einem beschichteten Fertigungsausschluß enthaltenen Beschichtungsmaterialien können etwa 10 bis etwa 40 Gew.-% der gesamten Feststoffe in der Papierappretur ausmachen. Die Hauptkomponenten der normalerweise in einem beschichteten Fertigungsausschuß enthaltenen Beschichtungen bestehen aus verschiedenen Pigmenten und Bindemitteln. Von der gesamten in einem beschichteten Fertigungsausschuß enthaltenen Beschichtung machen die Pigmente etwa 80 - 95% der Beschichtungsmasse aus. und die Bindemittel sind zu etwa 5% bis etwa 20% der Beschichtungsmasse in der Beschichtung enthalten.
  • Die Pigmente sind normalerweise aus typischen Pigmenten und Füllern, wie sie bei der Papierherstellung verwendet werden, zusammengesetzt, wobei die Pigmente und Füller verschiedenartige Tone, Kalziumcarbonat, Titandioxid und andere ähnliche oder spezielle Pigmente und Füller umfassen.
  • Die verwendeten Bindemittel sind häufig jene, die aus normalen Latexpolymeren erhalten werden, wie z.B. jene, die aus Styrol-Butadien-Harzen, Polyvinylacetat-Harzen, Polyvinylalkohol-Harzen und Polyacryl- oder Polyacrylat-Harzen stammen. Gewisse Bindemittel können je nach vom Papierhersteller gewünschtem Endergebnis nach Maß hergestellt werden.
  • Die Kombination dieser Bindemittel-Materialien, die auch gewisse Naturprodukte, wie z.B. Stärken und Dextrane, umfassen können, mit den zuvor erwähnten Pigmenten und Füllern, die allesamt als Teil der Beschichtung in einem beschichteten Fertigungsausschuß enthalten sind, stellt gewisse Probleme dar, falls der beschichtete Fertigungsausschuß rezykliert wird, um Fasermengen zurückzugewinnen.
  • Das schwierigste Problem beim Rezyklieren von beschichteten Fertigungsausschüssen entsteht durch die Bindemittel-Materialien, manchmal in Verbindung mit Pigmenten oder Füllern, da diese Polymere und die Materialien, an die sie gebunden wurden, die Ursache für klebrige Ablagerungen sind. Diese klebrigen Ablagerungen, als "weißes Harz" bzw. "Weißharz" bezeichnet, verursachen Schwierigkeiten beim Zurückführen zum Papiermaschinen-Betrieb. Zusätzlich zu diesen klebrigen Weißharz-Ablagerungen können die verursachten Probleme jene Probleme umfassen, die häufig mit normalem Harz aus Naturholzfasern verbunden sind, sind jedoch nicht unbedingt darauf beschränkt. Die durch das Einbringen dieses Weißharzes in die Papierherstellungsverfahren unter Verwendung von rezyklierten beschichteten Fertigungsausschüssen verursachten Probleme können fleckiges Papier, verursacht durch Löcher und/oder Weißharz-Ablagerungen, Maschinenstillstand durch Bogenbruch oder häufigeres Reinigen der Maschine, Verlegen der zur Herstellung des Rohbogens verwendeten Filze und dergleichen umfassen.
  • In der Vergangenheit wurden Polymere aus vernetzten oder linearen Epichlorhydrin/Dimethylamin-(EPI-DMA)-Reaktanten verwendet, um beschichteten Fertigungsausschuß zu behandeln. Diese Materialien, obwohl wirksam bei verschiedenen Anwendungen von beschichtetem Fertigungsausschuß, bereiten selbst Schwierigkeiten, hauptsächlich aufgrund der Tatsache, daß die Materialien vernetzt werden und Gel-Teilchen bilden können, die eigene Probleme bei der weiteren Verarbeitung des Papierbogens verursachen. Außerdem zeigte sich, obwohl dieses EPI- DMA-Material stark kationisch geladen ist, was ursprünglich für diese Art der Anwendung für notwendig gehalten wurde, daß diese sehr hohe kationische Ladungsdichte für die wirksame Behandlung von beschichtetem Fertigungsausschuß und dem daraus entstehendem Weißharz nicht nötig ist. Schließlich scheint sich eine potentielle Bedrohung der Umwelt im Fall jeglicher epichlorhydrin-hältiger Materialien zu entwickeln, besonders falls diese Materialien zu Epichlorhydrin-Monomer abgebaut werden können oder Epichlorhydrin-Restmonomere enthalten, da dieses Monomer- Material ein bekanntes Toxin ist.
  • Ein Ziel dieser Erfindung ist die Gegenwart von wirksamen Mengen eines koagulierenden Polymers in einem Verfahren zum erneuten Zerfasern von beschichtetem Fertigungsausschuß, um die Bestandteile von Weißharz auf den erneut zerfaserten Fasern im Verfahren zur erneuten Auflösung zu koagulieren, besonders die Bestandteile der in der Beschichtung eines beschichteten Fertigungsausschusses enthaltenen Bindemittel. Diese Fasern können anschließend in einem Mischkasten unmittelbar vor der Bogenbildung im Papierherstellungsverfahren mit anderen Faserquellen vermischt werden.
  • Das koagulierende Polymer enthält zumindest 20 Gew.-% des Monomers Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC).
  • Das am meisten bevorzugte koagulierende Polymer zur Behandlung von Weißharz und seinen Komponenten ist ein Copolymer aus DADMAC- und Acrylamid- (abgekürzt AcAm)-Monomeren.
  • Die Verwendung von DADMAC als Entwässerungshilfe für Aufschlämmungen wurde in EP-A-0.308.752 vorgeschlagen, und DADMAC-Copolymere wurden für denselben Zweck in DE-A-3.733.587 vorgeschlagen.
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung von rezykliertem beschichtetem Fertigungsausschuß durch einen Stofflöser bereit, der dieses Restpapier aus beschichtetem Fertigungsausschuß zur Verwendung beim Rückführen der Zellulosefasern zur Papiermaschine erneut zerfasert. Das Verfahren umfaßt die Zugabe einer wirksamen Menge des koagulierenden Polymers zum Zweck der Koagulierung von Weißharz zu der erneut zerfaserten Aufschlämmung aus beschichtetem Fertigungsausschuß.
  • Diese Erfindung umfaßt ebenso ein Verfahren zur Verbesserung der Herstellung des Rohpapierbogens unter Verwendung einer so koagulierten, erneut zerfaserten Faseraufschlämmung und anschließendes Zumischen der koagulierten, erneut zerfaserten Faseraufschlämmung zu anderen Faserquellen vor der Bildung eines Rophpapierbogens.
  • Die Erfindung umfaßt gleichermaßen ein Verfahren zur Erhöhung der Qualität von Zellulose-Fasern, die aus erneut zerfasertem beschichtetem Fertigungsausschuß erhalten werden, umfassend das Aufschlagen und erneute Zerfasern von beschichtetem Fertigungsausschuß in einer wäßrigen Aufschlämmung, die Zugabe einer für das Koagulieren von Weißharz wirksamen Menge eines Polymers zu dieser Aufschlämmung, das zumindest 20 Gew.-% des Monomers Diallyldimethylammoniumchlorid enthält, wobei das Polymer ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 50.000 bis etwa 2.000.000 besitzt, das anschließende Vermischen der Aufschlämmung mit dem Polymer für eine ausreichende Zeitdauer, um eine verbesserte Faseraufschlämmung aus beschichtetem Fertigungsausschuß zur Verwendung bei der Herstellung von Rohpapierbogen zu bilden.
  • Das Polymer kann ein Copolymer von Diallyldimethylammoniumchlorid und Acrylamid sein. worin das Copolymer ein Gewichtsverhältnis von DADMAC zu Acrylamid zwischen etwa 4 : 1 bis etwa 1 : 4 und ein durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von etwa 100.000 bis etwa 1.500.000 aufweist.
  • Das (die) verwendete(n) Polymer(e), hierin in der Folge als DADMAC-Polymer(e) bezeichnet, kann (können) ein Homopolymer(e) oder Copolymer(e) von DADMAC sein. Die Copolymere können DADMAC relativ zu anderen Vinylmonomeren in Gewichtsverhältnissen im Bereich von etwa 4 : 1 bis etwa 1 : 4 enthalten. Vorzugsweise sind die Polymere der vorliegenden Erfindung Homopolymere von DADMAC oder Copolymere von DADMAC- und Acrylamid, die DADMAC- und Acrylamid-Monomeren in Gewichtsverhältnissen von etwa 3 : 1 bis etwa 1 : 3 enthalten, und vorzugsweise enthält das DADMAC-Acrylamid-Polymer ein Gewichtsverhältnis 2 : 1 bis 1 : 2 von DADMAC- zu Acrylamid-Monomer, und am meisten bevorzugt beträgt das Gewichtsverhältnis von DADMAC- zu Acrylamid-Monomer etwa 60 : 40 bis etwa 40 : 60.
  • Dieses DADMAC-Homopolymer oder DADMAC-Acrylamid-Copolymer kann ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 25.000 bis zu etwa 2.500.000 aufweisen, das ein durchschnittliches Molekulargewicht ist, aber vorzugsweise besitzen die Polymere ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 50.000 bis etwa 2.000.000. Am meisten bevorzugt weisen die verwendeten Polymere Molekulargewichte im Bereich von etwa 75.000 bis etwa 1.500.000 auf.
  • Diese DADMAC-Homopolymere oder DADMAC-Acrylamid-Copolymere werden nach dem Stofflöser und vor jeglichem Stoffkasten oder Lagerkasten zu einem Rezyklierstrom aus Fertigungsausschuß zugegeben, oder vorzugsweise können diese Polymere zugegeben werden, nachdem die erneut zerfaserte Aufschlämmung aus beschichtetem Fertigungsausschuß in einem Stoffkasten aufbewahrt wurde und bevor oder während diese Faseraufschlämmung aus beschichtetem Fertigungsausschuß in einen Mischkasten gepumpt wird, um diese Faserquelle aus beschichtetem Fertigungsausschuß mit anderen Faserquellen, wie z.B. aus Rohholzfasern, vor der Verwendung zur Herstellung von Rohpapierbogen zu vermischen. Die Zugabe der bevorzugten DADMAC-Homopolymere oder DADMAC-Acrylamid-Copolymere erfolgt vorzugsweise nach dem Stoffkasten in einem Ausschuß-Rückführungsvertahren zum erneuten Zerfasern von beschichtetem Fertigungsausschuß, der eine Ausschußfaser- Aufschlämmung bildet. und vor dem Vermischen dieser erneut zerfaserten Faseraufschlämmung aus beschichtetem Fertigungsausschuß mit den anderen Faserquellen im Mischkasten, der verwendet wird, um Papierfaseraufschlämmungen vor der Verwendung zur Papierherstellung zu lagern.
  • Die Menge an Polymer, die sich als wirksam zum Koagulieren von Weißharz und dessen Bestandteilen, den zuvor beschriebenen Pigmenten und Bindemitteln, erwies, liegt in einem Konzentrations-Bereich von ungefähr 0,09 kg aktives Polymer pro Tonne (0,2 lb/t) der gesamten Ausschuß-Feststoffe und bis zu einschließlich etwa 4,5 kg aktives Polymer pro Tonne (10 lb/t) der gesamten Ausschuß-Feststoffe.
  • Vorzugsweise liegen die Behandlungsmengen im Bereich von etwa 0,22 kg Polymer pro Tonne der gesamten Ausschuß-Feststoffe bis zu etwa 2.25 kg/t (0,5 - 5 lb/t). Am meisten bevorzugt liegen die wirksamen Behandlungsbereiche zwischen etwa 0,33 kg/t und etwa 1,56 kg/t (0,75 - 3,5 lb/t), obwohl jede Quelle von beschichtetem Fertigungsausschuß ihre eigenen Eigenschaften haben kann und wird und die benötigte Behandlungsmenge an den Polymeren der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Weißharz tatsächlich mit der Quelle der beschichteten Fertigungsausschußfasern variiert.
  • Obwonl die Erfindung nicht auf diese Theorien beschränkt sein sollte, wird angenommen, daß diese Verbesserung der Behandlung von beschichtetem Fertigungsausschuß zur Rückgewinnung seines Fasergehalts dadurch erreicht wird, daß im Polymer-Rückgrat das einzigartige Monomer Diallyldimethylammoniumchlorid verwendet wird, entweder als solches oder zusammen mit anderen Vinylmonomeren, vorzugsweise mit Acrylamid.
  • Weiters wird angenommen, daß das DADMAC-Monomer, das keine Möglichkeit zur Wasserstoffbrücken-Bildung besitzt und stärkeren oleophilen Charakter besitzt als sein Comonomer Acrylamid, ein Mittel zur Anziehung der und Bindung an die Zellulosefasern des beschichtetem Fertigungsausschusses, der verschiedenen Bindemittel-Moleküle und Pigmente, nie wie zuvor beschrieben in den Beschichtungen enthalten sind, in einer Weise bereitstellt, um die Akkumulation dieser Bindemittel- Polymere und Pigmente zu dem, was als Weißharz bezeichnet wird, zu verhindern. Es wird ebenso angenommen, daß die Koagulation der Weißharz-Bindemittel auf der Faser selbst nicht nur die Akkumulation von Weißharz verhindert, sondern auch eine Faser liefert, die an ihrer Oberfläche angehängt einen gewissen Pigment- oder Füller-Gehalt, sowie Bindemittel-Gehalt aufweisen kann. der die Herstellung des Rohpapierbogens unterstützt.
  • Zusätzlich zu den normalen DADMAC- oder DADMAC-Acrylamid-Polymeren wird erwartet, daß gewisse Variationen der Polymerstruktur, mit verschiedenen Wirkungsgraden. auch zur der Rückgewinnung von weißharz-freien Fasermengen aus beschichtetem Fertigungsausschuß dienen. Diese Variationen können, zusätzlich zu den Molekulargewichten und verschiedenen Gewichtsverhältnissen von DADMAC und Acrylamid, wie zuvor beschrieben, die Zugabe von anderen neutralen, kationischen oder an ionischen Monomeren, wie z.B. Methacrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, anderer Diallyldialkylammoniumchlorid-Monomere und verschiedener anderer Monomere, wie z.B. Hydroxypropylacrylamid, N-t-Butylacrylamid, zusammen mit deren zahlreichen strukturellen Variationen, umfassen. Es sollten ebenso nach dem Stand der Technik bekannte kationische Vinylmonomere, wie z.B. Dimethylaminoethylacrylat, das quaternäre Dimethylaminoethylacrylat-Methylchlorid- Salz, Dimethylaminoethylacrylamid, das quaternäre Dimethylaminoethylacrylamid Methylchlorid-Salz und dergleichen in Kombination mit DADMAC, mit oder ohne andere Monomere, brauchbar sein.
  • Außerdem wird erwartet, daß Gemische aus anderen kationischen oder neutralen Polymermaterialien mit den DADMAC-Polymeren der vorliegenden Erfindung wirksam bei der weißharz-freien Rückführung von Fasermengen aus beschichtetem Fertigungsausschuß verwendet werden können. Derartige Gemische können Homopolymere oder Copolymere von Acrylamid enthalten, wobei die Copolymere aus zumindest einem der Monomere hergestellt werden, die aus der Gruppe, bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Methacrylamid, kationischen Vinylmonomeren wie zuvor angeführt, Hydroxypropylacrylamid, Hydroxypropylacrylsäure, Hydroxypropylmethacrylat, Methyl- und Ethylacrylat und dergleichen, ausgewählt werden.
  • Bei der Verwendung der bevorzugten DADMAC-Acrylamid-Polymere der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von beschichtetem Fertigungsausschuß, um Fasermengen zum Ruckführen zum Papierherstellungsverfahren zurückzugewinnen, ist es vernünftig, verschiedene Arten von Polymeren über den zuvor genannten Behandlungsbereich zu testen. Die Polymere können Homopolymere von DADMAC oder Copolymere von DADMAC und Acrylamid sein, die nur 20 - 25 Gew.-% DADMAC und 75 - 80 Gew.-% Acrylamid enthalten, oder sie können sogar 75 - 80 Gew.-% DADMAC und nur 20 - 25 Gew.-% Acrylamid enthalten. Am meisten bevorzugt ist bei den meisten Anwendungen der Copolymere, daß das DADMAC- Acrylamid-Copolymer ein Gewichtsverhältnis von DADMAC und Acrylamid zwischen etwa 60 : 40 und etwa 40 : 60 enthält.
  • Um weiteren Einblick in die Erfindung zu gewähren, die die Polymere auf DADMAC-Basis der vorliegenden Erfindung verwendet, um Zellulosefasern aus erneut zerfasertem und rezykliertem, beschichtetem Fertigungsauschuß rückzugewinnen, werden die folgenden Beispiele, Tabellen und Abbildungen angegeben.
  • Es wurde ein einfacher Filtrats-Trübungstest verwendet, um die Koagulations- Aktivität zu bestimmen. Dieser Test mißt die Fähigkeit des koagulierenden Testpolymers, Materialien aus beschichtetem Fertigungsausschuß während Vakuumfiltration durch ein grobes Filterpapier zurückzuhalten. Die zur Darstellung dieser Information verwendeten Testbedingungen sind in Tabelle I angegeben. TABELLE I Filtertübungs-Testbedingungen Probenvolumen: Mischgeschwindigkeit: Mischabfolge: Polymerkonzentration: Filtration: Test: 200 ml beschichteter Fertigungsausschuß (aus verschiedenen Quellen) 500 UpM mit einem Britt-Jar-Propeller in einem 400 ml Becherglas t = 0 Start des Mischers t = 10s Zugabe von Koagulans t = 30s Ende der Durchmischung mit 0,3 - 0,5 Gew.-% als Polymer zudosiert 9 cm Büchner-Trichter und 500 ml Filterkolben mit grobem Filpaco-Filterpapier; Probe vollständig filtriert mittels Phototester wurde die Trübung von 10 - 20 ml Filtrat, mit dest. Wasser auf 50 ml verdünnt, bestimmt
  • Das in Tabelle I verwendete grobe Filpaco-Fiterpapier ist nicht genau bestimmt, es ist aber sehr grob. Es wurden auch Variationen der Mischgeschwindigkeit getestet.
  • Unter Anwendung der vorliegenden Testvorgangsweisen ging der Großteil der Pigment-Materialien leicht durch das Filter hindurch, sodaß die Trübung der unverdünnten Filtrate immer zu stark war, um nach der vorliegenden Vorgangsweise direkt gemessen zu werden. Das erforderte daher im allgemeinen eine ein- bis zweifache, bis zu einer fünffachen Verdünnung mit entionisiertem Wasser, um die Trübung in einen annehmbaren Bereich zur Messung mittels des in diesen Versuchen verwendeten Phototesters zu bringen. Da die Filtration durch den auf dem Filterpapier gebildeten Filterkuchen verbessert wird, ist die Trübung des Filtrats daher während des Filtrationstests eine Funktion der Zeit. Deshalb wurden die Proben vollständig filtriert. das Filtrat gesammelt und gemessen, wodurch jede derartige Zeitabhängigkeit durch den während des Filtrationstests gebildeten Filterkuchen verhindert wurde.
  • Es wurde ein normaler Phototester verwendet, um die Filtrat-Trübung zu messen, die als zur Konzentration der suspendierten Feststoffe proportional angenommen wurde. Die sogenannte "Absorbanz" des Phototesters entspricht keiner angenommenen bedeutungsvollen Menge und ist zur Trübung nicht direkt proportional, sondern ein Maß für die Menge an suspendierten Feststoffen im Filtrat. Prozent Photo A, wie die Anzeige der Phototester-Absorbanz lautet, steht über die folgende einfache Gleichung in Verbindung mit dem Lichtdurchlässigkeit (T) des Instruments: %Photo A = 100% - %T.
  • % Lichtdurcnlässigkeit (%T) wird in der üblichen Weise definiert als die durch eine spezielle Meßzel le durchgelassene Lichtintensität gebrochen durch die Einfalls-Lichtintensität. In Abwesenheit von Absorption und unter idealen Bedingungen steht die Lichtdurchlässigkeit mit der Trübung exponentiell durch folgende Formel in Verbindung: I /I = exp.(-τl)
  • worin l die Weglänge der Zelle, durch die gemessen wird, und τ die Trübung ist.
  • Nach Handhabung dieser verschiedenen Beziehungen ist zu sehen, daß -τl gleich A ist, wobei A die Absorbanz-Ablesung ist.
  • Figur I liefert den Zusammenhang zwischen sowohl %Photo A als auch logT und den durch Verdünnung bestimmten Feststoff-Konzentrationen. Der Zusammenhang zwischen logT oder der wirklichen Absorbanz und der Konzentration ist viel linearer als der Zusammenhang mit der %Photo A-Ablesung, signifikante Abweichungen von der Linearität existieren jedoch primär bei hohen Konzentrationen, sogar bei logT. Das scheint zu bekräftigen, daß diese Abweichung zu erwarten ist, falls multiple Streuung signifikant wird, und bei hohen Konzentrationen der suspendierten Feststoffe auftritt.
  • Obwohl die in Figur I dargestellten Kurven unterschiedlich sind, variieren sie qualitativ auf dieselbe Weise, d.h. sie steigen gemeinsam an und fallen gemeinsam ab. Daher erwies sich ein Vergleich der relativen Wirksamkeit von Polymeren, d.h. der benötigten Dosen, um einen festgelegten Leistungswert zu erreichen, als nahezu identisch, unabhängig von der verwendeten Basiskurve. Es ist deshalb einfach, die Ersatzverhältnisse unter Verwendung der durch %Photo A-Messungen erhaltenen Dosierkurven zu berechnen, da sie nahezu dieselben wie jene sind, die unter Verwendung der korrekten logT-Werte erhalten werden. Da vermutlich wenig Fehler eingebracht wird mit Ausnahme einiger Abweichungen bei sehr niedrigen %Photo A- Werten. wurde das %Photo A-Ergebnis direkt verwendet, um die hierin vorgelegten Daten auszuwerten.
  • Unter Anwendung dieser Vorgangsweise wurde ein Paar übereinstimmender Phototester-Röhrchen identifiziert und eines für den Blindwert und das andere für die Testproben verwendet. Diese Zellen wurden im Phototester bei jedem Test in derselben Weise angeordnet, und dasselbe Paar Zellen wurde während des gesamten Tests verwendet. Die Daten wurden durch Zeichnen von Kurven "%Trübungsverringerung gegenüber Polymerdosierung" ausgewertet, und die vorliegende Trübungsverringerung ist wie folgt definiert:
  • %Trübungsverringerung = %Photo A des Filtrats von unbehandeltem Fertigungsausschuß - %Photo A des Filtrats von behandeltem Fertigungsausschuß/Photo A des Filtrats von unbehandeltem Fertigungsausschuß x 100%
  • Dieses Verfahren der Datendarstellung betont eher die zurückgehaltene Menge als die erreichbare Trübung des Wassers. Ersetzungsverhältnisse wurden auf der Basis der zuvor genannten Vorgangsweisen gemessen. Die Verwendung von Ersetzungsverhältnissen zeigt, daß Polymere auf Basis der Wirksamkeit bewertet werden, gemessen durch die Menge an Polymer, die gegenüber einem Standardmaterial benötigt wird, um einen vorgegebenen Leistungswert zu erreichen. Die Ergebnisse der zuvor erwähnten Tests sind nachstehend angegeben.
  • Der Eingangstest erfolgte an einem Papierherstellungsort anhand eines Verfahrens, bei dem beschichteter Fertigungsausschuß rückgeführt wird. Diese Verfahren umfaßten das Sammeln des beschichteten Fertigungsausschusses, d.h. Abfall bei der Papierherstellung, das Zerkleinern und Zuführen dieses Abfalls aus beschichtetem Fertigungsausschuß in eine Vorrichtung zum erneuten Zerfasern (Aufschläger) und das Zerfasern des beschichteten Fertigungsausschusses in wäßrigem Medium, um eine Faseraufschlämmung aus Fertigungsausschuß zu bilden, und das anschließende Pumpen dieser wäßrigen Aufschlämmung in eine Stoffkasten-(oder Stofftank-)Vorrichtung, um vermischt zu werden. Aus diesem Stoffkasten oder -tank wird die Faseraufschlämmung in einen Mischkasten gepumpt, wo diese Faserquelle aus beschichtetem Fertigungsausschuß mit anderen Faserquellen vor der Herstellung des Rohpapierbogens vermischt wird.
  • Es wurden Proben des erneut zerfaserten beschichteten Fertigungsausschusses vor dem zuvor beschriebenen Pumpen zum Mischkasten aus dem Stoffkasten gezogen. Diese Materialien wurden anschließend in Gegenwart verschiedener Behandlungsmittel den zuvor beschriebenen Test-Vorgangsweisen unterzogen, und die Ergebnisse werden in den folgenden Tabellen und Figuren dargestellt.
  • Fig. 1 - 11 werden getrennt markiert und beschrieben. Falls angebracht, werden auch Tabellen angegeben. die die aus den in den Figuren dargestellten Daten berechneten Ersatzverhältnisse enthalten. TABELLE II (Ergänzung zu Figur II) Ersetzungsverhältnisse Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE II (Ergänzung zu Figur 5) Ersetzungsverhältnisse Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE III (Ergänzung zu Figur 6) Ersetzungsverhältnisse Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE IV (Ergänzung zu Figur 7) Ersetzungsverhältnisse Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer Versuch
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE V (Ergänzung zu Figur 8) Ersetzungsverhältnisse gegenuber Polymer 1 für DADMAC-, EPI/DMA- und DADMAC/AcAm-Polymere zur Trübungsverringerung des Filtrats bei T- Fertigungsausschuß Nr. 2 (aus einem Staat im Osten der U.S.A.) ERSETZUNGSVERHÄLTNISSE Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer Charge
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE VI (Ergänzung zu Figur 9) Ersetzungsverhältnisse Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer Versuch Charge
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE VII (Ergänzung zu Figur 10) Ersetzungsverhältnisse von p-DADMAC-, DADMAC/AcAm-Copolymeren und EPI/DMA-Polymeren aus Trübungsdaten der Filtrate bei P-Fertigungsausschuß Nr. 1 (aus einem Staat im oberen Mittelwesten der U.S.A.) ERSETZUNGSVERHÄLTNISSE Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer Versuch Charge
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE VIII (Ergänzung zu Figur 11) Ersetzungsverhältnisse von p-DADMAC-, DADMAC/AcAm-Copolymeren und EPI/DMA-Polymeren aus Trübungsdaten in P-Fertigungsausschuß Nr. 1, Charge 1 (aus einem Staat im oberen Mittelwesten der U.S.A.) ERSETZUNGSVERHÄLTNISSE Leistungswert, %Trübungsverringerung Polymer Versuch Charge
  • NA = Leistungswert nicht erreichbar TABELLE IX Viskositäts*-Daten von Testpolymeren Produkt gemessen Huggins-Konstante Polymer Charge
  • * gemessen mit einem #75 Ubbelohde-Kapillarrohr in 1-molarem Natriumnitrat bei 30ºC. TABELLE X Eigenschaften der Testkoagulanten Produkt Chemie Gew.-% Polymer Polymerladungb Molekulargewicht bestimmt nach Mark-Houwink Polymer Charge vernetzt "Linear" Terpolymer Molverhältnis
  • a Es sind zwei Werte für saure (pH < 4,5) und alkalische (pH > 8,0) Bedingungen, sauer/alkalisch, angegeben.
  • b theoretische Ladungswerte: DADMAC, 6,19 mAquivalente/g
  • EPI/DMA, 7,27 mÄqu/g
  • DADMAC/AA/HPA, 5,65/5,00 mAqu/g
  • c HPA = Hydroxypropylacrylat
  • d nominaler Gew.-%-Polymer-Wert
  • e HMDA = Hexamethyldiamin
  • f AA = Acrylsäure
  • Die zuvor angegebenen Daten zeigen, daß Polymere, die Diallyldimethylammoniumchlorid und zumindest eines der Monomere Acrylamid, Acrylsäure, Hydroxypropylacrylat und dergleichen enthalten, wirksame und bevorzugte Polymerbehandlungen zum Dispergieren und Koagulieren von Weißharz und seiner Bestandteile auf Zellulosefasern sind, die durch erneutes Zerfasern und Rückführen von beschichtetem Fertigungsausschuß-Abfallpapier zu einer Papiermaschine erhalten werden. Diese Polymere sind Epichlorhydrin/Dimethylamin-Polymeren überlegen, unabhängig davon, ob diese EPI-DMA-Polymere linear, vernetzt oder verzweigt sind. Die DADMAC-Polymere sind nicht nur in der Leistung überlegen, sondern auch bezüglich der Kosten, und bieten dem Papierhersteller bisher nicht gekannte Alternativen. Die Diallyldimethylammoniumchlorid-Polymere sind vorzugsweise Copolymere von DADMAC und Acrylamid, die ein Gewichtsverhältnis von DADMAC zu Acrylamid im Bereich von etwa drei zu eins (3 : 1) bis etwa eins zu drei (1 : 3), vorzugsweise etwa zwei zu eins (2 : 1) bis etwa eins zu zwei (1 : 2) enthalten, und ist am meisten bevorzugt ein Polymer mit einem derartigen Gewichtsverhältnis von etwa ein eins zu eins (1 : 1) (ungefähr 60 : 40 bis 40 : 60). Diese DADMAC-Polymere können unter bei rezyklierten und erneut zerfaserten beschichteten Fertigungsausschüssen beobachteten normalen Bedingungen in zahlreichen Papierherstellungs-Verfahren eingesetzt werden. Die Verwendung des Polymers ist im wesentlichen pH-unabhängig, und die Ergebnisse der Verwendung dieser DADMAC-Polymere wurden durch die Verwendung von anderen kationischen Polymeren auf Epichlorhydrin-Dimethylamin- Basis nicht erreicht.
  • In den zuvor angeführten Tabellen und Figuren bezieht sich jeder Verweis auf ein Ersetzungsverhältnis auf jene Bruchzahl, die erhalten wird, wenn ein Ergebnis für ein experimentelles Polymer durch ein Ergebnis für ein Standardpolymer, normalerweise ein vernetztes EPI-DMA-Polymer, mit dem das Testpolymer verglichen w wird, dividiert wird. Falls das Ersetzungsverhältnis gleich 1 ist, weist das experimentelle Polymer die gleiche Leistung auf wie das Basis- oder Testpolymer, egal in welcher Einheit gemessen wird. Falls das Ersetzungsverhältnis weniger als 1 beträgt, ist das Testpolymer dem Standardpolymer überlegen, und falls das Ersetzungsverhältnis größer als 1 ist, ist das Testpolymer dem Standardpolymer unterlegen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung einer Faseraufschlämmung zur Verwendung bei der Papierherstellung, umfassend das Mahlen und erneute Zerfasern von beschichtetem Fertigungsausschuß in einer wässerigen Aufschlämmung und das Zumischen eines Polymers zur Aufschlämmung, das zumindest 20 Gew.-% Diallyldimethylammoniumchloridmonomer ("DADMAC") enthält, um das weiße Harz der Aufschlämmung zu koagulieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polymer zumindest ein Homopolymer von DADMAC und/oder ein Copolymer von DADMAC mit zumindest einem der Monomeren Acrylamid, Methacrvlamid, Acrylsäure und Methacrylsäure ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Polymer zumindest ein Copolymer ist, das DADMAC und Acrylamid enthält, worin das Gewichtsverhältnis des DADMAC- Monomers zum Acrylamidmonomer im Bereich zwischen etwa 3:1 und etwa 1:3 liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Copolymer ein durchschnittliches gewichtsmäßiges Molekulargewicht im Bereich von etwa 100.000 bis etwa 1.500.000 aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die wirksame Polymermenge zwischen 0,09 und 4,5 kg Polymer pro Tonne (0,25 bis 10 Pfund/Tonne) beschichteter Fertigungsausschußfeststoffe enthält, das DADMAC:Acrylamid Gewichtsverhältnis zwischen etwa 2:1 und etwa 1:2 liegt und das Molekulargewicht zwischen etwa 150.000 und etwa 1.000.000 liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, worin die wirksame Polymermenge im Bereich von 0,22 bis 2,25 kg Polymer pro Tonne (0,5 bis 5 Pfund/Tonne) beschichteter Fertigungsausschußfeststoffe liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das Polymer zumindest ein DADMAC-Homopolymer mit einem gewichtsmäßigen Durchschnittsmolekulargewicht von etwa 50.000 bis etwa 650.000 ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das gewichtsmäßige Durchschnittsmolekulargewicht des Polymers 50.000 bis 2.000.000 beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, worin das Polymer ein gewichtsmäßiges Durchschnittsmolekulargewicht im Bereich von etwa 75.000 bis etwa 1.500.000 aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung von Basis- bzw. Rohpapierbögen, umfassend das Bilden einer koagulierten, erneut zerfaserten Faseraufschlämmung durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und das anschließende Vermischen der koagulierten erneut zerfaserten Faseraufschlämmung mit anderen Faserquellen vor der Bildung eines Basis- bzw. Rohpapierbogens.
11. Verwendung eines Polymers, das zumindest 20 Gew.-% DADMAC enthält, zum Koagulieren von weißem Harz auf Fasern einer Aufschlämmung von erneut zerfasertem beschichtetem Fertigungsausschuß.
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