DE69429665T2 - Verfahren zur herstellung von kaschiertem karton und wellpappenmittellage - Google Patents
Verfahren zur herstellung von kaschiertem karton und wellpappenmittellageInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Deckenkarton oder gewelltem Material aus ungebleichtem Zellstoff.
- Deckenkarton und gewelltes Material, die zur Herstellung von Wellpappen und Wellkarton Verwendung finden, werden üblicherweise aus Suspensionen von ungebleichtem Zellstoff oder Halbzellstoff oder Stoff aus Recyclingfasern hergestellt.
- Typischerweise wird der Stoff einer Stoffreinigung und einem Refining unterworfen, dann mit Papierhilfsstoffen in der Stoffaufbereitung vermischt, bevor die Stoffsuspension auf der Papiermaschine entwässert, und das Ablaufwasser (das sog. Weißwasser) in den Prozeß zur Verdünnung des gereinigten Stoffs zurückgeführt wird.
- Weißwasser enthält normalerweise große Mengen an Holzfasern/Feinstoffen, Sterolestern, Harzsäuren, Lignanen und Ligninfragmenten, typischerweise in Konzentrationen von 100-500 ppm oder darüber; alle diese Stoffe enthalten phenolische oder phenolähnliche Gruppen. Die große Menge an Ligninfragmenten bringt eine beträchtliche anionische Ladung mit sich, die die Verwendung traditioneller Verstärkungsmittel unökonomisch macht, und die hohen Mengen an Abfall im Weißwasser bringen darüber hinaus erhebliche Abwasserprobleme für die Papier- /Pappenhersteller mit sich.
- Festigkeit, insbesondere Kompressionsfestigkeit, ist eine wichtige mechanische Eigenschaft von Kartonqualitäten, die zur Herstellung von Wellpappeverpackungen verwendet werden: Deckenkarton und gewelltes Material. Aufgrund neuer staatlicher Reglementierungen in einigen Ländern mit einer alternativen Spezifikation auf der Grundlage eines kombinierten Kantenstauchwiderstands, und da der kombinierte Kantenstauchwiderstand direkt mit der Kompressionsfestigkeit der Pappenkomponenten verknüpft werden kann, ist es jetzt möglich, Karton auf der Grundlage der Eigenschaften pro Quadratmeter anstelle nur nach Gewicht zu verkaufen.
- Die EP-A-429,422 beschreibt die Herabsetzung des Energieverbrauchs in den Refinerstufen durch Verwendung einer Laccase während der Stoffherstellung zwischen der ersten und zweiten Refinerstufe; es ist angegeben, daß auch eine gewisse Erhöhung der Papierfestigkeit eintritt.
- Die WO-A-9323606 (EP-A-641,403) offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Holzschliff mit einem Phenol-oxidierenden Enzymsystem zur Erhöhung der Festigkeit des hergestellten Papiers.
- Die US-A-4,687,745 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften und der Weißgradstabilität von Holzschliff durch Behandlung des Stoffes mit ligninolytischen Enzymen.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Deckenkarton oder gewelltem Material mit verbesserten mechanischen Eigenschaften aus ungebleichtem Zellstoff zur Verfügung zu stellen.
- Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Festigkeit des Deckenkartons/gewellten Material dadurch erhöht werden kann, daß man die Stoffsuspension mit einem Phenol-oxidierenden Enzymsystem im Stoffaufbereitungs-Abschnitt vor der Papiermaschine behandelt. Es wird angenommen, daß diese Verstärkung durch die Vernetzung des Lignins verursacht wird, das an der Oberfläche der einzelnen Stoffasern vorliegt.
- Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Deckenkarton oder gewelltem Material, umfassend:
- (a) Herstellung einer Suspension aus ungebleichtem Zellstoff,
- (b) Behandlung des verdünnten Stoffs mit einem Phenol-oxidierenden Enzymsystem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
- (i) einer Peroxidase zusammen mit Wasserstoffperoxid, und
- (ii) einer Catecholoxidase, einer Laccase oder einer Bilirubinoxidase zusammen mit Sauerstoff und
- (c) Entwässern des behandelten Stoffs in einer Papiermaschine zur Entfernung von Prozeßwasser unter Erhalt des Deckenkartons oder des gewellten Materials.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Prozeßwasser aus der Stufe (c) zurückgeführt, und die Stufe (a) umfaßt die Verdünnung des Stoffs mit dem zurückgeführten Prozeßwasser. Vorteilhafterweise führt die enzymatische Behandlung des Stoffs und der Weißwassersuspension großteils zu einer Polymerisation der aromatischen Stoffe, die im Weißwasser anwesend sind (Lignane, Harzsäuren, Sterolester, Lignin-ähnliche Verbindungen, Fasern und Feinstoffe), so daß diese im Papierbogen zurückgehalten werden, was zu einer erhöhten Ausbeute und einer verminderten COD (chemischer Sauerstoffbedarf)-Belastung und Toxizität des Abwassers führt. Es wird angenommen, daß diese Polymerisation auch zur Verfestigung des Deckenkartons oder gewellten Materials beiträgt.
- Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung von Wellpappe oder Wellpappeverpackungen unter Verwendung der nach dem oben genannten Verfahren hergestellten Deckenkarton oder gewellten Materials zur Verfügung.
- Bei dem im Verfahren der Erfindung verwendeten Stoff handelt es sich um eine Suspension aus ungebleichtem Zellstoff.
- Das erfindungsgemäß verwendete Enzymsystem besteht aus einer geeigneten Oxidase zusammen mit O&sub2; oder einer geeigneten Peroxidase zusammen mit H&sub2;O&sub2;. Geeignete Enzyme sind solche, die aromatische Verbindungen, wie Phenole und Lignin, oxidieren und polymerisieren.
- Beispiele für geeignete Enzyme sind Catecholoxidase (EC 1.10.3.1), Laccase (EC 1.10.3.2), Bilirubinoxidase (EC 1.3.3.5) und Peroxidase (EC 1.11.1.7). Die Peroxidase kann erhalten werden aus einem Stamm von Coprinus, z. B. C. cinerius oder C. macrorhizus, oder von Bacillus, z. B. B. pumilus, aus Sojabohnen oder Meerrettich. Bei der Laccase kann es sich um eine Trametes-Laccase handeln, z. B. von T. versicolor (auch als Polyporus bezeichnet, z. B. P. pensitus). Es kann bevorzugt sein, zwei verschiedene Phenol-oxidierende Enzyme zusammen zu verwenden.
- Die Menge an Peroxidase liegt im allgemeinen im Bereich von 10-10.000 PODU pro g Trockensubstanz (die PODU-Einheit der Peroxidase ist nachstehend definiert). Die Menge an Laccase liegt im allgemeinen im Bereich von 10-10.000 Einheiten pro g Trockensubstanz (die Einheit der Laccaseaktivität ist nachstehend definiert).
- Molekularer Sauerstoff aus der Atmosphäre wird im allgemeinen in ausreichender Menge vorhanden sein. Eine geeignete Menge an H&sub2;O&sub2; liegt üblicherweise im Bereich von 0,01-10 mmol, insbesondere 1-10 mmol.
- Die Enzymbehandlung kann bei üblichen Konsistenzen erfolgen, z. B. 0,5-25% (vorzugsweise 0,5-10%) Trockensubstanz, bei Temperaturen von 20-90ºC und einem pH-Wert von 4-10.
- Die Peroxidaseaktivität wird bestimmt aus der Oxidation von 2,2'-Azinobis-(3- ethylbenzothiazolin-6-sulfonat) (ABTS) mittels Wasserstoffperoxid. Die auftretende grünlich-blaue Färbung wird photometrisch bei 418 nm ausgewertet. Die analytischen Bedingungen sind 0,88 mmol Wasserstoffperoxid, 1,67 mmol APTS, 0,1 mol Phosphatpuffer, pH 7,0, 30ºC, 3 min. Reaktionszeit.
- 1 Peroxidaseeinheit (PODU) ist diejenige Enzymmenge, die die Umwandlung von 1 mmol Wasserstoffperoxid pro Minute bei diesen Bedingungen katalysiert.
- Die Laccaseaktivität wurde nach einer ähnlichen Methode ohne Zugabe von Wasserstoffperoxid bestimmt. 1 Einheit der Laccaseaktivität wurde definiert als diejenige Enzymmenge, die die Oxidation von 1 mmol APTS pro Minute katalysiert.
- Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
- Ein Kraft-Deckenkarton-Stoff wurde in 0,1 M Puffer (Britton-Robinson-Puffer bestehend aus Borsäure, Phosphorsäure und Essigsäure) bei pH 5,5 gelöst, entsprechend einem Trockenfeststoffgehalt von 2,5%. Eine Laccase aus Polyporus pinsitus wurde bis zu einer Konzentration von 528 Laccaseeinheiten/g trockener Stoff zugesetzt. Das Gemisch wurde 2 Stunden in einem Wasserbad bei 50ºC geschüttelt. Anschließend wurde aus dem Stoff ein Stoffblatt in einem Laboratorium-Handschöpfgerät hergestellt. Das Stoffblatt wurde anschließend gepreßt und in einem Schnelltrockner getrocknet. Der Reißfestigkeit- und Zugfestigkeitindex des Stoffblatts wurde gemessen.
- Das vorstehende kann auch ausgeführt werden unter Verwendung von Prozeßwasser (Weißwasser) anstelle von Puffer.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Deckenkarton oder gewelltem Material,
umfassend
(a) Herstellung einer Suspension aus ungebleichtem Zellstoff,
(b) Behandlung des verdünnten Stoffs mit einem Phenol-oxidierenden
Enzymsystem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
(i) einer Peroxidase zusammen mit Wasserstoffperoxid und
(ii) einer Catecholoxidase, einer Laccase oder einer
Bilirubinoxidase zusammen mit Sauerstoff, und
(c) Entwässern des behandelten Stoffs in einer Papiermaschine zur
Entfernung von Prozeßwasser unter Erhalt des Deckenkartons oder
gewellten Materials.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stoff ungebleichter Kraft-Stoff ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei mindestens ein Teil des
Prozeßwassers aus Stufe (c) zurückgeführt wird, und Stufe (a) die
Verdünnung des Stoffs mit dem rückgeführten Prozeßwasser umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Peroxidase erhalten
ist aus Coprinus, B. pumilus, Meerrettich oder Sojabohnen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Peroxidase in einer Menge von
10-10.000 PODU pro Gramm Trockensubstanz anwesend ist, und das
Wasserstoffperoxid in einer Gesamtmenge von 0,01-10 mmol zugesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Laccase aus
Trametes erhalten wurden ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Enzym in einer Menge von
10-50.000 Einheiten pro Gramm Trockensubstanz anwesend ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Enzymbehandlung
bei einer Konsistenz von 0,5-25%, einem pH von 4-10 und einer
Temperatur von 20-90ºC durchgeführt wird.
9. Verfahren zur Herstellung von Wellpappe oder Wellpappebehältern,
umfassend die Herstellung von Deckenkarton und/oder gewelltem Material nach
dem Verfahren von Anspruch 1, und Zusammenfügen des Deckenkartons
und des gewellten Materials unter Erhalt der Wellpappe oder des
Wellpappenbehälters.
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