DE959149C - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung schmelz- und bzw. oder loesbarer Beimengungen aus Altpapier - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung schmelz- und bzw. oder loesbarer Beimengungen aus AltpapierInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Entfernen schmelz- und bzw. oder
lösbarer Beimengungen, wie beispielsweise Bitumen, Asphalt oder Wachs, bei der Regenerierung von
Altpapier einschließlich gebrauchter Pappen und Kartons, die nennenswerte Anteile von mit z. B.
Bitumen, Asphalt oder Wachs imprägnierten Faserstoffprodukten enthalten, auf wirtschaftlichem
Wege. Derartige Anteile machen sich bei der Wiederverarbeitung gemischter Faserstoffabfälle
in verschiedenster Weise äußerst störend bemerkbar. Sie erscheinen im Regenerat, z. B. im neu geformten
Papier, als sehr zahlreiche dunkle oder schwarze, größere oder kleinere Flecken, die den
Wert des Regenerators sehr herabsetzen. Abgesehen hiervon beeinträchtigen sie auch den Gang
der Fabrikation durch Versetzen und Verschmieren der Siebe, Filze und Trockenzylinder, so daß
derartige Betriebe regelmäßig abgestellt werden müssen, um die Maschine zu reinigen. Dies bedeutet
nicht nur einen großen Aufwand an Arbeit, sondern auch einen sehr schwerwiegenden Produktionsausfall.
Liegt der Anteil imprägnierten Materials sehr hoch oder soll nur solches allein regeneriert werden,
so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, z. B.
das Bitumen durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln bei erhöhter Temperatur zu entfernen;
derartige Verfahren sind jedoch teuer hinsichtlich des Aufwandes an Betriebsmitteln und
der apparativen Ausrüstung. Sie sind deshalb nur dort wirtschaftlich tragbar, wo es sich um besonders
wertvolle Faserstoffe handelt. Bei gemischtem Altpapier, Pappen und Kartons, bei denen der Anteil
an imprägnierten Stoffen relativ klein ist, sind ίο solche Extraktionsverfahren unwirtschaftlich, weil
dabei auch sehr große Mengen nicht imprägnierten Faserstoffmaterials unnötigerweise extrahiert werden
müssen, sich also der auf die gesamte Fasermenge erstreckende große Aufwand von Apparatur,
Wärme und wiederzugewinnenden, relativ teuren organischen Lösungsmittels nicht lohnend gestalten
kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich demgegenüber des nassen Weges, d. h. der Entfernung
des Imprägniermittels in wäßriger Fasersuspension.
Dieser Weg ist schon von anderer Seite in verschiedenen Ausführungsformen beschriften worden;
keiner dieser Vorschläge konnte sich jedoch praktisch durchsetzen, da sie nicht die Kombination
von bestimmten Bedingungen chemischer, physikalischer und mechanischer Art enthielten,
die erfindungsgemäß sicher und wirtschaftlich zum Ziele führt. .
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß im Rahmen einer mechanischen
Zerfaserung in Gegenwart von Wasser und Behandlung der Fasersuspension mit in Wasser
unlöslichen organischen Lösungsmitteln bei erhöhter Temperatur das Fasergemisch bei einer relativ
hohen Stoffdichte von im allgemeinen etwa 5%· in einem schnell umlaufenden Rotor vom Typ der
sogenannten Stofflöser so lange heftig durchgewirbelt wird, bis sich die auszuscheidenden Beimengungen
im wesentlichen von der Faser getrennt haben und die hierdurch in einen Zustand hoher
Turbulenz gebrachte Fasersuspension bei nur mäßig erhöhter, im allgemeinen 400 C nicht wesentlich
übersteigender Temperatur, welche gegebenenfalls auch bereits vom Beginn der Durchwirbelung
an eingehalten werden kann, mit dem Grad der Beimengungen angepaßten Mengen an organischen
Lösungsmitteln und alkalischen Quellungsmitteln versetzt und so· lange weiter heftig durchgewirbelt
wird, bis eine vollkommene Dispergierung der Beimengungen erfolgt ist, welche dann zum größten
Teil bei den an sich bekannten und üblichen Weiterverarbeitungsmaßnahmen, wie ' Eindicken
Waschen usw., entfernt werden bzw. teilweise in feinster, weder in dem Weiterverarbeitungsmaterial
noch in den Weiterverarbeitungsgeräten störender Verteilung in der Faser verbleiben.
Der Erfolg dieses erfindungsgemäßen, als Kombination
neuen. Verfahrens gründet sich auf sinnvolles Zusammenarbeiten insbesondere folgender,
als Einzelmerkmale an sich bekannter Faktoren: i. Durch Quellung in schwach alkalischer Lösung
wird die Zerfaserung des zu regenerierenden .
Produktes und damit auch die Loslösung des Imprägniermittels erleichtert; als Quellmittel können
Alkalien, beispielsweise Ätznatron, Soda, Natriumsilikat usw., verwendet werden. Der Quellungsvorgang
wird weiterhin durch die Zugabe kapillaraktiver Stoffe, z. B. Natriumoleat, Natriumresinat
u. dgl., begünstigt.
2. Ein geeignetes Lösungsmittel sammelt das Imprägniermittel und bildet mit ihm eine »feste
Lösung«, eine bei gewöhnlicher Temperatur weiche Masse. Dieses Lösungsmittel darf mit Wasser
nicht mischbar sein, muß hohe Lösekraft für das Imprägniermittel besitzen, soll ein spezifisches Gewicht
nahe dem des Wassers haben und bei etwas erhöhter Temperatur nicht oder wenig flüchtig
sein, da sonst ein gewisser Anteil davon in Dampfform verlorengeht und auch zu Geruchsbelästigungen
Anlaß geben kann.
3. Durch geringe Erhöhung der Temperatur auf z. B. 400 C tritt eine Verflüssigung der vorher
weichen Masse, bestehend aus Imprägniermittel und Lösungsmittel, ein.
4. Durch sehr intensive Rührung in relativ hoher Stoffdichte, z. B. 5 %>, bewirkt die dabei herrschende
Turbulenz und Reibung eine Dispergierung oder Emulgierung · der nicht mit Wasser mischbaren
verflüssigten Phase zu feinster Verteilung, so daß diese das zu entfernende Imprägniermittel enthält
und beim Eindicken oder mit dem Waschwasser abfließt; der noch in der Faser verbleibende geringe
Anteil bleibt nicht nur vollkommen unsichtbar, sondern stört auch in keiner Weise mehr.
Es entsteht ein sauberes, fleckenfreies Regenerat bei ungestörter Maschinenproduktion. Es ist auch
möglich, die Zerfaserung des Abfallfaserproduktes und z. B. die Entbitumierung gleichzeitig und
kontinuierlich durchzuführen.
Das Verfahren der Erfindung bedeutet einen überraschenden technischen Fortschritt, der um so
deutlicher wird, wenn man es mit früher gemachten Vorschlägen in ähnlicher Richtung vergleicht.
Das in der französischen Patentschrift 858 090 beschriebene Verfahren erstrebt die Aufarbeitung
bedruckter Papiere durch folgende Maßnahmen: Zerfasern, Zugabe eines Netzmittels, von
Natriumkarbonat und eines Lösungsmittels wie Trichloräthylen, Mischen bei gewöhnlicher Temperatur,
Zugabe eines Oleats, Waschen. Demgegenüber bezweckt die vorliegende Erfindung die Aufarbeitung
von Altpapier, das schmelz- und bzw. oder lösbare Imprägnierungen,, wie Bitumen,
Wachs u. dgl., enthält; außerdem stützt sie sich ■wesentlich auf die mechanische Wirkung einer
äußerst guten Durchwirbelung zwecks Trennung der Beimengungen von der Faser und ihrer feinen
Dispergierung, wie sie in einem Halbzeugholländer nicht erreicht werden kann; schließlich bedient
sie sich auch noch bewußt einer wenig erhöhten Temperatur von im allgemeinen nicht wesentlich
mehr als 400 C, während das in der französischen Patentschrift 858 090 beschriebene Verfahren ausdrücklich
auf die Zuführung von Wärme verziehtet.
Grundlegende Unterschiede bestehen auch zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und
dem in der britischen Patentschrift 636 277 beschriebenen Verfahren; letzteres will Bitumen und
Fasern aus bituminiertem Papier getrennt wiedergewinnen; es wendet aber kein Lösungsmittel als
solches an, sondern kann nur mit einer schon vor der Benutzung hergestell-en Emulsion arbeiten,
was eine die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens stark in Frage stellende Komplikation bedeutet;
schließlich verwendet es ebenfalls als Behandlungsgefäß einen gewöhnlichen Holländer, in dem,
wie allgemein bekannt, nie der Grad von intensiver Rührung und Durchwirbelung erreicht werden
kann wie z. B. in einem mit einem schnell laufenden Propeller versehenen sogenannten Stofflöser.
Bei dem Verfahren der genannten britischen Patentschrift ist es auch notwendig, Temperaturen
ac bis zu 980 C anzuwenden. In den Beispielen werden
Temperaturen von 70 und 8o° C angeführt, und nur für einen Stoff, der durch eine vorausgegangene
Sortierung schon von einem großen Teil des Bitumens befreit ist, soll eine Rührdauer von 3 Stunden
bei 35° C genügen. Demgegenüber ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in keinem Fall
notwendig, die Temperatur wesentlich über 400 C zu erhöhen, da durch das Zusammenwirken der
eingangs erwähnten Faktoren, die sich in ihrer Wirkung addieren und gegenseitig ergänzen, keine
höhere Temperatur angewandt zu werden braucht. Aus demselben Grund ist es bei dem erfindungsgeniäßen
Verfahren auch nicht notwendig, die Behandlungsdauer im allgemeinen über 30 Minuten
auszudehnen. In der britischen Patentschrift wird auch die Meinung vertreten, daß die Stoffdichte
während der Behandlung innerhalb der weiten Grenzen zwischen 0,5 und 5% nicht kritisch sei,
während bei der hier beschriebenen Erfindung die Stoffdichte so- hoch wie nur irgendmöglich bemessen
sein, z. B. 5"0Ay betragen soll.
Bei dem in der britischen Patentschrift 636 277 beschriebenen Verfahren wird eine Emulsion von
Petroleum benutzt; demgegenüber wendet das Verfahren der Erfindung ein Lösungsmittel hoher
Lösekraft für Bitumen und Wachs an, wie es unter anderem in dem nachfolgenden Beispiel 4 näher beschrieben
ist.
In der USA.-Patentschrift 2 390 695 wird ein Zweistufenverfahren beschrieben, bei dem zunächst
eine Wasser-in-öl-Emulsion zur Extraktion der
Druckerschwärze angewandt und diese dann zur öl-in-Wasser-Phase umgewandelt wird. Zu diesem
Zweck muß zuerst der pH-Wert auf 4,5 gesenkt, also angesäuert werden. Nachdem die Verunreinigungen
gelöst sind, muß dann die gesamte Masse wieder alkalisch gemacht werden, um ein Umschlagen
der Emulsion zu Öl-in-Wasser-Phase zu bewirken. Abgesehen von diesen komplizierten Maßnahmen,
die mit großem Chemikalienauf wand-verbunden
sind, wird bei dem Verfahren der Erfindung nur in einer Stufe gearbeitet. Die erwähnte
USA.-Patentschrift geht von der auf S. 1, Zeile 39 bis 45, ausgesprochenen Ansicht aus, emulgierbare
Lösungsmittel seien unwirksam, weil die Lösungsmitteltröpfchen vollkommen mit Wasser umgeben
seien. Demgegenüber beweist die vorliegende Erfindung, daß dies doch, und dazu noch mit einfachen
Mitteln, möglich ist.
Sofern die Menge der Beimengungen verhältnismäßig gering ist, genügt es, wenn die Beimengungen
im Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch in Lösung gehen und in dieser feinen Verteilung
verbleiben. Versuche haben ergeben, daß die Bindung der im Lösungsmittel gelösten und äußerst
feindispergierten bzw. emulgierten Beimengungen an die Fasern des Papierstoffes so innig ist, daß
eine Ausscheidung an Sieben, Filzen oder Walzen nicht eintritt. Ist die Menge der Beimengungen jedoch
erheblich, so müssen die im Lösungsmittel in Lösung gegangenen und feinverteilten Beimengungen
ausgewaschen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ohne Schwierigkeit mit den für die Aufbereitung von
Altpapier bekannten Maschinen und Apparaten durchgeführt werden. So ist es ohne weiteres möglich,
zur mechanischen Zerfaserung des Altpapi irs od. dgl. Kollergänge oder Zerfaserer (Wurster)
oder Auflöseholländer zu verwenden. Auch die Durchmischung des zerfaserten Stoffes mit den
Zusätzen kann in bekannten Vorrichtungen, wie z. B. Bütten oder Kegelaufschlägern, durchgeführt
werden. Das Auswaschen des gereinigten Stoffes kann gleichfalls in den für solche Prozesse auch
sonst üblichen Vorrichtungen, wie z. B. Filter, Eindicker, Schneckenpressen od. dgl., durchgeführt
werden.
Eine besonders vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist der an sich bekannte
Stofflöser, gegebenenfalls zusammen mit einem Kegelaufschläger zur mechanischen Zerfaserung
des Altpapiers und der Stofflöser oder Bütten zur Durchmischung des zerfaserten Stoffes
mit den Zusätzen. Es ist sogar möglich, den gleichen Stofflöser sowohl zum mechanischen Zerfasern
des Altpapiers od. dgl. als auch zum Durchmischen des Stoffes mit den Zusätzen zu verwenden. Das
ergibt eine ganz besonders einfache und wirtschaftliche Einrichtung.
Als Lösungsmittel für die schmelz- und bzw. oder lösbaren Beimengungen werden vorteilhaft
organische, nicht mit Wasser mischbare Lösungsmittel verwendet, deren Siedepunkte wesentlich
über der Arbeitstemperatur liegen, wie z. B. Xylol, Trichloräthylen, Schwerbenzolfraktionen, wie z, B.
solche mit einem Siedepunkt zwischen 180 und 2io° und andere und Gemische aus solchen
Lösungsmitteln.
Ein ganz besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es sowohl
dem Grad der Verunreinigung des Altpapiers od. dgl. als auch ganz besonders den Forderungen
an Verarbeitbarkeit und Reinheitsgrad des Endproduktes angepaßt werden kann. In vielen Fällen
wird es durchaus genügen, die Art und Mengen der Zusätze so zu beschränken, daß eine Ver-
schmutzung der Papiermaschine und der folgenden Arbeitsmaschinen vermieden wird. Andererseits
kann Art und Zugabe der Zusätze so bemessen werden, daß nicht nur der obenerwähnte Effekt erreicht
wird, sondern daß zusätzliche Reinheitsgrade im Papier erzielt werden, die höchste Anforderungen
erfüllen, ohne daß das Verfahren dadurch unwirtschaftlich würde.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele ίο für Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Abb. ι eine Einrichtung mit Kollergang, Bütte und Eindicker,
Abb. 2 eine solche mit Stofflöser, Bütte und Filter und
Abb. 3 eine solche mit einem Stofflöser und Filter.
Die Einrichtung nach Abb. ι besteht aus dem Kollergang i, in dem das Altpapier zerfasert wird,
und der Bütte 2, welcher der Kollerstoff mittels einer Schnecke 3 zugeführt wird. Diese Bütte ist
mit Anschlüssen 4 für Dampf oder Heißwasser, 5 für Alkali und 6 für das Lösungsmittel versehen.
In der Bütte wird der Stoff mit den Zusätzen gemischt und durch den Propeller 7 durchgewirbelt.
Eine Pumpe 8 drückt den Stoff über einen Kegelauf schläger 9 zum Eindicker 10, in dem gegebenenfalls
die im Lösungsmittel in Lösung gegangenen Beimengungen ausgewaschen werden. Der so behandelte
und gegebenenfalls gereinigte Stoff wird dann der Weiterverarbeitung, z.B. der Bütten,
zugeführt.
Die Einrichtung nich Abb. 2 besteht aus dem Stofflöser 12, in dem das Altpapier zerfasert wird,
und der Bütte 2, in der das zerfaserte Altpapier bei erhöhter Temperatur mit den Chemikalien behandelt
und durchgewirbelt wird. Die im Lösungsmittel in Lösung gegangenen Beimengungen werden
gegebenenfalls auf dem Zellenfilter 13 ausgewaschen.
Bei der Einrichtung nach Abb. 3 wird im Stofflöser 12 das Altpapier zunächst zerfasert, wobei
durch die Zuleitungen 4 und 5 Dampf und Alkali zugegeben werden. Wenn die Zerfaserung genügend
weit fortgeschritten ist, wird durch die Zuleitung 6 Xylol zugegeben und der Stoff mittels der
Auflösescheiben 14 im Stofflöser 12 kräftig durchgemischt.
Wenn die Beimengungen im Xylol in Lösung gegangen sind, wird der Inhalt des Stofflösers
durch die Pumpe 8 in den Eindicker 10 gefördert, in dem gegebenenfalls die in Lösung gegangenen
Beimengungen dann ausgewaschen werden.
Ausführungsbeispiel 4
Es liegt gemischtes Altpapier vor, das io*/o
bituminiertes Papier enthält. Letzteres ist mit 20% Bitumen behaftet, so daß der durchschnittliehe
Bitumengehalt der Papiermischung 2°/o beträgt.
Der mit Wasser gefüllte Stofflöser, dessen zerfasernde Wirkung auf dem Durchwirbeln des Papiers
mittels eines schnell drehenden Rotors beruht, wird in Gang gesetzt und mit einer solchen Menge
bitumenhaltigen Altpapiers beschickt, daß sich eine Stoffdichte von 5 °/o einstellt. Dann erfolgt die Zugabe
der Chemikalien, bestehend aus 2°/o NaOH
auf Stoff, bezogen in Form einer 33°/oigen Natronlauge und 5% Schwerbenzol mit Siedebereich von
180 bis 2io° C, ebenfalls aus Stoff gerechnet.
Gleichzeitig wird mit Abdampf die Temperatur im Stofflöser auf 400 C gesteigert. Es erfolgt zunächst
eine Loslösung des Bitumens von der Faser durch das Lösungsmittel und dann durch die Turbulenz
im Stofflöser und die Reibung der Fasern eine feine Dispergierung und Emulgierung des Bitumens.
Dieser Zustand ist nach 30 Minuten erreicht. Der Stoff wird dann auf 11 °/o eingedickt,
wobei der größere Teil des Bitumens als Dispersion abläuft; ein weiterer Teil läuft auf der Siebpartie
der Papiermaschine ab. Das Rückwasser an beiden Stellen kann bis zu insgesamt etwa 8o°/o wieder
benutzt, d. h. dem Stofflöser wieder zugeführt werden, wodurch sich dementsprechende bedeutende
Chemikalienersparnisse einstellen.
Es entsteht ein sauberes Papier, das vollkommen frei von Bitumenflecken ist und in dem beim Befeuchten
mit Benzol oder Tetrachlorkohlenstoff keine Flecken mehr entwickelt werden. Siebpartie,
Preßwalzen und Trockenzylinder der Papiermaschine bleiben vollkommen sauber. Der Entbitumierungsgrad
beträgt etwa 70%, d. h. im fertigen Papier sind von den ursprünglich vorhandenen
2% Bitumen 1,4% entfernt worden, der Rest ist in feinster Verteilung von der Faser aufgenommen
worden, und das Papier entspricht einem teilgeleimten Papier.
Wird ein höherer Bitumierungsgrad angestrebt, was seltener der Fall ist, wird weniger Abwasser
rückgeführt.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH:Verfahren zum Entfernen schmelz- und bzw. oder lösbarer Beimengungen, wie Bitumen, Wachsen u. dgl., aus Altpapier durch mechanisches Zerfasern in Gegenwart von Wasser und Behandeln der Fasersuspension mit in Wasser unlöslichen organischen Lösungsmitteln bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergemisch bei einer relativ hohen Stoffdichte von im allgemeinen, etwa 5 °/o in .einem schnell umlaufenden Rotor vom Typ der sogenannten Stofflöser so lange heftig durchgewirbelt wird, bis sich die auszuscheidenden Beimengungen im wesentlichen von der Faser getrennt haben, und die hierdurch in einen Zustand hoher Turbulenz gebrachte Fasersuspension bei nur mäßig erhöhter, im allgemeinen 400 C nicht wesentlich übersteigender Temperatur, welche gegebenenfalls auch bereits vom Beginn der Durchwirbelung an eingehalten werden kann, mit dem Grad der Beimengungen angepaßten Mengen an organischenLösungsmitteln und alkalischen Quellungsmitteln versetzt und so lange weiter heftig durchgewirbelt wird, bis eine vollkommene Dispergierung der Beimengungen erfolgt ist, welche dann zum größten Teil bei den an sich bekannten, und üblichen Weiterverarbeitungsmaßnahmen, wie Eindicken, Waschen usw., entfernt werden bzw. teilweise in feinster, weder in dem Weiterverarbeitungsmaterial noch in den Weiterverarbeitungsgeräten störender Verteilung in der Faser verbleiben.In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 858090; britische Patentschrift Nr. 636 277; USA.-Patentschrift Nr. 2 390 695; F. H. Norris, Paper and Paper Making, London, New York, Toronto, 1952, 2. Auflage, S. 88.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609616/300 8.56 (609 809 2.57)
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