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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Entfärbung von
Altpapier.
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Die herkömmliche Entfärbungsverfahren finden ihre Anwendung in der Behandlung
von Papierbreien mit kurzen Fasern. Es handelt sich insbesondere darum, Papiere
wie etwa alte Zeitungen, Zeitschriften, Illustrierte, Listen und gegebenenfalls
Photokopien zu behandeln.
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Diese Primärmaterialien bestehen im wesentlichen aus kurzen Fasern und
mineralischen Füllstoffen.
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Aufgrund dieser Tatsache benötigen Papiere, die aus entfärbten Papierbreien
hergestellt werden, nahezu immer eine Zugabe langer Chemiefasern, und ihre
Verwendung beschränkt sich im wesentlichen auf die Herstellung von
Zeitungspapier.
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Durch Altpapiersortierung oder unter Verwendung bestimmter Trennungsverfahren
ist es möglich festere Breie herzustellen. Bestimmte, in derartigen Fällen verwendete
Basismaterialien, wie etwa Computerlisten, werden jedoch immer seltener, da sie
nunmehr häufig aus Recyclingpapier hergestellt werden, d. h. keine langen Fasern
enthalten.
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Das Dokument EP-A-0 514 901 betrifft ein Entfärbungsverfahren, das dem
Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht.
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Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Entfärbung von Altpapier
bereitzustellen, welches ermöglicht, einen aufgrund seiner guten
Festigkeitseigenschaften für zahlreiche Anwendungen geeigneten Brei zu erhalten,
und das auf Papiere angewandt wird, deren Verfügbarkeit keine besonderen
Schwierigkeiten aufwirft.
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Diesbezüglich besteht das Verfahren, welches sie betrifft darin, daß man von einem
Gemisch aus Papieren ausgeht, von denen mindestens ein Teil lange Fasern
enthält, diese Papiere zerkleinert und mit Wasser verdünnt, um einen Brei einer
schwachen Konzentration im Bereich von 1% zu erhalten, diesen Brei einem ersten
Entfärbungsvorgang gemäß einem herkömmlichen Verfahren unterzieht,
beispielsweise durch Verwendung von Treibmitteln bei einem basischen pH-Wert,
den Brei bis zu einer Konzentration von 30 bis 40% verdickt, den Brei bei einem
sauren pH-Wert in Gegenwart von Ozon in einen Reaktor einbringt, wobei man die
Reaktion des Papierbreigemisches mit Ozon bei einer Temperatur im Bereich von 30
bis 40ºC und einem pH-Wert im Bereich von 3 ablaufen läßt, den Brei verdünnt und
durch einen Waschfilter leitet, wo die Farbe als Klümpchen rückgewonnen wird.
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Das Ausgangsgemisch enthält mindestens 10 Gewichtsprozent Papiere mit langen
Fasern wie Verpackungstüten oder Wellpappe. Vorzugsweise sind diese Fasern
ungebleichte ligninhaltige Fasern.
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Es ist beispielsweise möglich ein Papiergemisch herzustellen, das etwa ein Drittel
alte Zeitungen, ein Drittel Zeitschriften oder Illustrierte und ein Drittel
Verpackungstüten oder Wellpappe enthält. Es handelt sich um ein Gemisch, das
sehr leicht erhältlich ist, und für dessen Verfügbarkeit keine Gefährdung besteht, da
die drei vorstehend genannten Papierkategorien in großem Umfang verwendet
werden und weiterhin in großem Umfang verwendet werden.
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Der erste Entfärbungsvorgang, der auf herkömmliche Weise durchgeführt wird, ist
von Bedeutung, da zahlreiche Kartonkisten ihrerseits bereits mit signifikanten
Anteilen von Recyclingpapier aus Zeitschriften hergestellt worden sind. Es ist daher
günstig, nicht eine Entfärbung im eigentlichen Sinn, sondern eine Klärung des
Gemisches durchzuführen.
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Nach diesem Vorgang wird der Brei bei normaler Temperatur einer Eindickung
unterzogen, um seine Beschaffenheit auf eine Konzentration von 30 bis 40% zu
bringen. Dieser verdickte Brei wird anschließend in einen Reaktor eingebracht, in
Gegenwart von Ozon, das beispielsweise im Gemisch mit Sauerstoff zugeführt wird,
bei einer Temperatur von 30 bis 40ºC und einem pH-Wert von 3, erhalten durch
Zusatz von Schwefelsäure.
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Die Reaktion mit dem Ozon verläuft praktisch augenblicklich. Der Brei wird verdünnt
und durch einen Waschfilter geleitet.
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Die Wirkung des Ozons fördert die Ablösung der Farbe bzw. Tinte von den Fasern,
wobei sich diese Farbe in Form von Klümpchen und Anhäufungen sammelt, so daß
sie leicht auszuwaschen und zu entfernen ist. Es kann angemerkt werden, daß die
Gegenwart des ungebleichten ligninhaltigen Breis einen Schutz des Breis gegen den
starken oxidativen Angriff des Ozons gewährleistet. Wenn diese Schutzwirkung
durch das Lignin nicht vorhanden wäre, würden in der Tat die kurzen Fasern
verschlechtert und ihre Abmessungen weiter verringert. Den langfaserigen
Bestandteilen kommt somit eine Doppelrolle zu, die einerseits in einer Schutzwirkung
für die kurzen Fasern gegenüber der Reaktion mit Ozon besteht, und andererseits in
einer Strukturwirkung des Breis für das zu erhaltene Papier.
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Nach der Reaktion mit dem Ozon und anschließendem Waschen wird der Brei den
weiteren herkömmlichen Bleichvorgängen, beispielsweise mittels Peroxid, in einer
oder zwei Stufen, unterzogen.
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Auf diese Weise wird ein Papier zu erhalten, das für unterschiedliche Anwendungen
verwendet werden kann, beispielsweise zum Drucken oder zum Schreiben.
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Nachstehend werden zwei Beispiele unter Verwendung des Verfahrens angegeben:
Beispiel 1
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Man verwendet ein Gemisch von Altpapieren vom Typ A4 und A6 (gemäß der
Klassifikation CEPAC, Confederation Europeenne des industries de pêtes Papier et
Carton) in etwa gleichen Teilen. Diese Altpapiere enthalten Chemiefasern von
gebleichten und ungebleichten Breien, und Holzbreien. Diese Altpapiere bestehen im
wesentlichen aus dem Typ, der üblicherweise als "post-consumer" bezeichnet wird,
was bedeutet, daß sie vor ihrer Rückführung zur Verpackung oder Überverpackung
sehr unterschiedlicher Waren gedient haben; sie enthalten auch Zeitungen und
Zeitschriften.
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Das derart gebildete Gemisch aus gleichen oder nahezu gleichen Teilen wird mit
einer Arbeitskonzentration von 15% in einen diskontinuierlichen verstärkten Pulper
eingebracht. Die Temperatur wird sorgfältig auf einen Maximalwert von 32ºC
gesteuert. Der pH-Wert wird durch Zugabe von Soda auf 11,8 eingestellt. Es werden
gleichzeitig 1,6% Peroxid, 0,8% Fettsäuren und ein Komplexbildner vom EDTA-Typ
in einer Menge von 0,3% zugeführt. Die angegebenen Prozentangaben beziehen
sich auf den Trockensubstanzgehalt des Breis.
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Die Suspendierdauer beträgt 20 Minuten unter Bewegung. Der Brei wird auf 7%
verdünnt und er wird in einer absteigenden Säule während zwei Stunden ausgelaugt.
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Er wird über herkömmliche Materialien auf eine Konzentration von 4% gereinigt,
danach wird er auf 1% verdünnt und in einer Anlage von neun primären und zwei
sekundären Zellen flotiert.
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Der derart flotierte Brei wird auf einen Trockengehalt von 35% verdickt. Er wird in
einem Mischer mittels Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 3,8 angesäuert. Er wird
in eine in der gleichen Anlage befindliche Misch-Dispergiervorrichtung eingebracht,
und dann wird ein Ozon-Sauerstoff-Gemisch in einer Menge von 1, 2% aktives Ozon
bezogen auf Trockenmasse eingeführt. Der Ozonanteil bezogen auf Sauerstoff
beträgt 13%.
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Die Misch-Dispergiervorrichtung wird kontinuierlich gekühlt durch Zirkulieren von
kaltem Wasser mit 15 bis 20ºC in einer Vorrichtung vom Typ einer
Doppelummantetung.
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Der homogenisierte und mit dem reaktiven Gemisch in Kontakt stehende Brei gerät
danach in einen Säulenreaktor, der an der Unterseite einen Abstreifer für den Brei
und an seiner Oberseite einen Auslaß zur Rückgewinnung verbrauchter Gase hat.
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Diese Gase werden rückgewonnen, gereinigt und mit Sauerstoff angereichert, um in
das Verfahren rückgeführt zu werden.
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Die Reaktionsdauer in dem Misch-Dispergier-Säulenreaktor beträgt 7 Minuten.
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Der Brei wird in zwei aufeinander folgenden Stufen im Durchlaufverfahren verdünnt
(von 35% auf 4, 5%, danach von 4, 5% auf 1%). Dieser Brei wird in der ersten Stufe
neutralisiert, danach in der zweiten Stufe erneut auf einen basischen pH-Wert von 9
gebracht.
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Der Brei wird danach in eine Flotationsanlage mit sieben primären Zellen, die mit
denen bei der ersten Flotation beschriebenen identisch sind, eingebracht. Die
Anlage umfaßt auch zwei sekundäre Zellen.
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Die Flotation wird begünstigt durch Zugabe von oberflächenaktiven nichtionischen
Substanzen vom Ethoxylat-Typ.
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Der flotierte Brei wird über eine herkömmliche Vorrichtung mit Löchern und Schlitzen
und eine Reinigungsvorrichtung für leichte und klebrige Teilchen gereinigt.
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Der Brei wird auf 15% verdickt und in zwei Stufen gebleicht, beispielsweise mittels
3, danach 1% Wasserstoffperoxid bei einem pH-Wert von 10,5 und einer
Temperatur von 65ºC während 2 Stunden.
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Das Ausgangsgemisch ist ungebleicht, mit einem braungelben Farbton, ganz und
gar charakteristisch für einen hohen Prozentsatz ungebleichter Altpapiere. Die
"Weiße" ist 42.
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Nach Behandlung gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird eine
Weiße von 65 erhalten. Der derart erhaltene Brei kann zur Herstellung von Zeitung
einer angemessener Qualität verwendet werden.
Beispiel 2
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Man verwendet Altpapiere, die im wesentlichen aus den Sorten A6, A7 bestehen und
etwa 5% der Sorte B4 enthalten. Diese Primärmaterialien, die aus sortierter
Sammlung stammen, werden stark verunreinigt durch die Gegenwart von Papieren
für Wellpappe in einem Anteil von 15 Gew.-% bezogen auf das Gemisch A6, A7 und
B4.
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Das Gemisch wird in der Gegenwart von 1,5% Natriumpersulfat bei einer
Temperatur von 28ºC während 25 Minuten in einem Pulper bei einer Konzentration
von 17% suspendiert. Weiterhin werden 1, 1% herkömmliche Seife und 0,2% EDTA
zugesetzt.
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Der Brei wird in einer Konzentration von 1% flotiert, anschließend nach Ansäuerung
auf einen pH-Wert von 3,5 mittels Schwefelsäure auf 38% Trockengehalt verdickt.
Um eine Schwarzfärbung des derart eingedickten und angesäuerten Breis zu
vermeiden, verdünnt man die Säure, und man hat eine Endkonzentration von etwa
34%.
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Der Brei wird dann mit einem Gemisch von Ozon und Luft in einer Menge von 0,8%
Ozon, bezogen auf den Brei, in Kontakt gebracht. Der Kontakt des Breis mit dem
Ozon wird in einem Reaktor ausgeführt, der aus einer Schnell-Homogenisier-
Dispergiervorrichtung besteht. Der Brei reagiert augenblicklich, wobei die
ozonverbrauchende Reaktion in einer Säule mit verringerter Abmessung
durchgeführt wird, so daß die Durchlaufzeit 3 Minuten nicht übersteigt.
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Der derart behandelte Brei wird in zwei Stufen sorgfältig verdünnt, im Verhältnis von
34/5, danach 5/1. Der Brei wird in einer Konzentration von 1% in einer Gruppe von
Rotationsfiltern sorgfältig gewaschen. Danach wird der pH-Wert auf 7,5 eingestellt.
Der derart erhaltene Brei wird in der Gegenwart von oberflächenaktiven
nichtionischen Substanzen flotiert. Nach erneutem Eindicken wird in zwei Stufen bei einer
Konzentration von 15%, einer Temperatur von 60ºC, einer Kontaktzeit von 3
Stunden in Gegenwart von Peroxid gebleicht, mit 3, danach 2% Reagens bezogen
auf den Brei.
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Die Ausgangsweiße beträgt 45. Die zum Schluß erhaltene Weiße beträgt 70. Der
Brei, der etwa 20% lange Fasern enthält, ist geeignet zur Herstellung von Druck-
Schreibpapier, vom Typ veredelte Zeitung.
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Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, bringt die Erfindung eine
große Verbesserung der bestehenden Technik mit sich, indem sie ein
Entfärbungsverfahren bereitstellt, welches mit einem leicht verfügbaren
Papiergemisch ausgeführt wird, und indem sie einen Brei bereitstellt, welcher lange
Fasern enthält, d. h. für zahlreiche Anwendungen geeignet ist.
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Wie sich von selbst versteht, beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend
anhand von Beispielen beschriebenen einzelnen Ausführungsformen des
Verfahrens, sie umfaßt im Gegenteil alle Abwandlungen.