EP0824160B1 - Verfahren zur Herstellung von Papiermasse - Google Patents

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EP0824160B1
EP0824160B1 EP97112494A EP97112494A EP0824160B1 EP 0824160 B1 EP0824160 B1 EP 0824160B1 EP 97112494 A EP97112494 A EP 97112494A EP 97112494 A EP97112494 A EP 97112494A EP 0824160 B1 EP0824160 B1 EP 0824160B1
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EP
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fibers
shortened
fiber suspension
fiber
bleaching
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EP97112494A
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EP0824160A1 (de
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Gerrit Lund
Reinhard Dr. Tauber
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Giesecke and Devrient GmbH
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Giesecke and Devrient GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/007—Modification of pulp properties by mechanical or physical means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/12—Pulp from non-woody plants or crops, e.g. cotton, flax, straw, bagasse

Definitions

  • the invention relates to a method for producing pulp, the Fibers from annual plants or from secondary raw materials produced from them contains, with the fibers bleached, shortened and in further processing steps processed into a homogeneous paper mass.
  • the invention further relates to a method for producing shortened fibers of annual plants or of secondary raw materials produced from annual plants.
  • rotational movements such as when stirring or pumping arise, the above-mentioned fiber accumulations tend to spinning, that quickly develop into long braids. So it had to a special process for the stock preparation of vegetable fibers be developed.
  • the fibers are divided into so-called "Cake” pressed and several of these cakes hung in a bleaching kettle.
  • bleaching chemicals pressure and temperature the pulp oxidizes to the desired whiteness.
  • the cake linger in the bleaching kettle, they are rinsed with water to remove the bleaching chemicals to remove.
  • the entire bleaching process takes several hours Claim.
  • the cakes are taken out, smashed and slowly fed to a Dutchman filled with water.
  • the fibers also shortened in a process lasting several hours.
  • a further step becomes the fiber suspension that can now be pumped with conventional pump systems further shortened and fibrillated until it - with the necessary for paper production Add additives - get to the paper machine.
  • Suitable bleaching agents are described, for example, in JP-A-56004791.
  • US Pat. No. 4,983,256 describes a process for producing pulp, where the strict separation between crushing and bleaching the Fibers is lifted.
  • the cotton coming from the bale introduced simultaneously with water into a device consisting of two elongated, interlocking threads.
  • the threads have different Divide different pitches and orientations, which also correspond to the different process steps.
  • the cotton fibers are mixed with water.
  • the mixture is slowed down and comminuted of the fibers. Because of the great fiber length of cotton fibers comes however, there are already clumps and braids here. These lumps of cotton can not be resolved by the interlocking threads, so that the cotton agglomerates clog the mixing device and further processing not possible.
  • the invention is therefore based on the object of a process for stock preparation to propose natural fibers, in particular fibers from annual plants, which simplifies the production process as well as a continuous Processing of the fibers enables.
  • the invention is based on the basic idea of the fibers of annual plants in a first process step to a length that allows a to produce a homogeneous, pumpable suspension and only afterwards to bleach. Because leave below a certain fiber length the fibers suspend homogeneously in water and no longer tend to Clumping or spinning. In this way, existing ones continuous technologies from the woodworking paper industry for the bleaching process, since there are no conveying problems, e.g. at the Pumps, occur. In addition to annual plants, they can also be produced from them Semi-finished and finished products, such as spun threads or woven Textiles, i.e. thread remnants or rags, are used as secondary raw materials and processed according to the inventive method. This Semi-finished and finished products are called secondary raw materials in the following.
  • Annual plants refer to all plant species in this context, which are harvested or collected annually and for the mechanical-chemical Digestion can be used as a pulp for papermaking, for example Cotton, flax, straw, bagasse, banana trees, linters, Hemp etc.
  • the fibers are mixed with water in one Mixing device introduced and accelerated immediately, so that a volume flow with a solids content, the so-called consistency, of less than 10% is generated.
  • a volume flow with a solids content the so-called consistency, of less than 10% is generated.
  • the fiber mass is dewatered with Bleaching chemicals mixed and stored in a bleaching tower for a period of time, to give the fibers the desired whiteness.
  • the fiber mass is finally the usual fed further grinding in a cycler.
  • the fiber material is usually supplied in the form of tightly packed bales 1 and must therefore be crushed in a first step using a milling machine 2 and be loosened up.
  • cotton fibers are used but also fibers of other annual plants, such as hemp, flax etc. and products spun or woven from them (secondary raw materials) process well into paper products.
  • the fibers 1 are weighed and simultaneously in a certain ratio introduced with water 3 in a mixing device 4, accelerated briefly and fed to a refiner 5.
  • a refiner 5 preferably a cone refiner.
  • other refiner forms are also conceivable, e.g. a disc refiner. Since the fiber suspension quasi through the simultaneous Water and fibers are introduced and these are transported immediately the fibers are given no opportunity to form lumps or fiber braids to build. Rather, they reach the refiner 5 evenly distributed. This is partly due to the fact that the fiber suspension only has a consistency of a maximum of 10%. There the fibers are ground and shortened and fibrillated. In the twin-wire belt press arranged below 6 the fibers are up to a dry content of approx. 40% drained.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papiermasse, die Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen enthält, wobei die Fasern gebleicht, gekürzt und in weiteren Verarbeitungsschritten zu einer homogenen Papiermasse verarbeitet werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von gekürzten Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus Einjahrespflanzen erzeugten Sekundärrohstoffen.
Aus umweltpolitischen Gründen wird erwogen, Einjahrespflanzen, wie Hanf, Flachs etc., künftig speziell für die Papierproduktion anzubauen und zu verwenden, um die Abholzung der Wälder zumindest für diesen Industriezweig zu verringern oder gar vollständig zu verhindern.
Derzeit werden Papiere aus Fasern pflanzlicher Herkunft, wie Baumwolle, Linters, Hanf etc. hauptsächlich für hochwertige Papiere, wie Aktien, Wertdokumente, Banknoten etc. verwendet, da die Rohstoffe teuer und die Stoffaufbereitung pflanzlicher Fasern sehr aufwendig ist. Die relativ langen Fasern lassen sich im Wasser nicht vereinzeln, d.h. es bilden sich Faseranhäufungen, die sich wiederum zu größeren Klumpen aglomerieren. Durch das Einbringen von Rotationsbewegungen, wie sie beim Rühren oder Pumpen entstehen, neigen die obengenannten Faseranhäufungen zu Verspinnungen, die sich schnell zu meterlangen Zöpfen entwickeln. Es mußte daher ein spezielles Verfahren für die Stoffaufbereitung von pflanzlichen Fasern entwickelt werden.
Bei diesem Verfahren werden die Fasern in einem ersten Schritt in sogenannte "Kuchen" gepreßt und mehrere dieser Kuchen in einen Bleichkessel eingehängt. Unter Zuhilfenahme von Bleichchemikalien, Druck und Temperatur oxidiert der Faserstoff zur gewünschten Weiße. Noch während die Kuchen in dem Bleichkessel verweilen, werden sie mit Wasser gespült, um die Bleichchemikalien zu entfernen. Der gesamte Bleichprozeß nimmt mehrere Stunden in Anspruch. Anschließend werden die Kuchen herausgenommen, zerschlagen und langsam einem mit Wasser gefüllten Holländer zugeführt. Hier werden die Fasern ebenfalls in einem mehrstündigen Prozeß gekürzt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die nun mit herkömmlichen Pumpsystemen förderbare Fasersuspension weiter gekürzt und fibrilliert bis sie - mit den für die Papierherstellung notwendigen Zusätzen versehen - zur Papiermaschine gelangt.
Da die Papiermaschine kontinuierlich arbeitet und daher ständig neue Papiermasse zugeführt werden muß, andererseits jedoch die Stoffaufbereitung der Fasern nur diskontinuierlich und in zeitintensiven Einzelprozessen erfolgt, ist es notwendig, mehrere Bleichkessel und Holländer parallel einzusetzen. Dieses Verfahren ist somit sehr aufwendig und bedarf vieler einzelner separater Verfahrensschritte.
Ein ähnlich aufwendiges Verfahren wird in der DE-A-1916063 beschrieben. Hier wird die Baumwolle vor dem Bleichprozeß in mehreren Schritten gekocht und gewaschen.
Geeignete Bleichmittel werden beispielsweise in der JP-A-56004791 beschrieben.
Die US-A-4,983,256 schließlich beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Papiermasse, bei dem die strikte Trennung zwischen Zerkleinern und Bleichen der Fasern aufgehoben wird. Hierbei wird die von den Ballen kommende Baumwolle gleichzeitig mit Wasser in eine Vorrichtung eingebracht, die aus zwei langgestreckten, ineinandergreifenden Gewinden besteht. Die Gewinde weisen in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Ganghöhen und Ausrichtungen auf, welche auch den unterschiedlichen Verfahrensschritten entsprechen. In den ersten beiden Verfahrensschritten werden die Baumwollfasern mit Wasser gemischt. Im anschließenden Bereich erfolgt ein Abbremsen des Gemischs verbunden mit einer Zerkleinerung der Fasern. Aufgrund der großen Faserlänge von Baumwollfasern kommt es hier jedoch bereits zu Klumpen- und Zopfbildung. Diese Baumwollklumpen können von den ineinandergreifenden Gewinden nicht aufgelöst werden, so daß die Baumwollaglomerate die Mischvorrichtung verstopfen und eine Weiterverarbeitung nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stoffaufbereitung von natürlichen Faserstoffen, insbesondere Fasern von Einjahrespflanzen vorzuschlagen, welches eine Vereinfachung des Produktionsablaufs sowie eine kontinuierliche Verarbeitung der Fasern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Fasern von Einjahrespflanzen in einem ersten Verfahrensschritt auf eine Länge zu kürzen, die es erlaubt, eine homogene, pumpbare Suspension herzustellen und erst anschließend zu bleichen. Denn unterhalb einer bestimmten Faserlänge lassen sich die Fasern homogen in Wasser suspendieren und neigen nicht länger zu Verklumpungen oder Verspinnungen. Auf diese Weise können bestehende kontinuierliche Technologien aus der holzverarbeitenden Papierindustrie für den Bleichvorgang eingesetzt werden, da keine Förderprobleme, z.B. beim Pumpen, auftreten. Neben Einjahrespflanzen können auch aus diesen hergestellte Halb- und Fertigprodukte, wie versponnene Fäden oder gewobene Textilien, sprich Fadenreste oder Hadern, als Sekundärrohstoffe eingesetzt und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden. Diese Halb- und Fertigprodukte werden im folgenden Sekundärrohstoffe genannt.
Einjahrespflanzen bezeichnen in diesem Zusammenhang alle Pflanzenarten, die jährlich geerntet bzw. eingesammelt und für den mechanisch-chemischen Aufschluß als Faserstoff für die Papierherstellung verwendbar sind, beispielsweise Baumwolle, Flachs, Stroh, Bagasse, Bananenstauden, Linters, Hanf etc.
Für die Kürzung der Fasern werden die Fasern zeitgleich mit Wasser in eine Mischvorrichtung eingebracht und sofort beschleunigt, so daß ein Volumenstrom mit einem Feststoffgehalt, der sogenannten Stoffdichte, von weniger als 10 % erzeugt wird. Durch das sofortige Abziehen der Fasersuspension entstehen keine wiederkehrenden Strömungen oder Verspinnungen, die den weiteren Transport der Suspension behindern könnten. Die Fasersuspension kann daher in einem üblichen Refiner gekürzt werden.
Direkt im Anschluß an die Kürzung wird die Fasermasse entwässert, mit Bleichchemikalien gemischt und in einem Bleichturm für gewisse Zeit gelagert, um den Fasern die gewünschte Weiße zu verleihen. Im Anschluß an einen oder mehrere Waschvorgänge wird die Fasermasse schließlich der üblichen weiteren Mahlung in einer Zyklieranlage zugeführt.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen werden anhand der Figur erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß die Figur lediglich schematisch die wesentlichen Verfahrensschritte der Erfindung zeigt und daher keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt.
Das Fasermaterial wird meist in Form von dicht gepackten Ballen 1 geliefert und muß daher in einem ersten Schritt mit Hilfe einer Fräse 2 zerkleinert und aufgelockert werden. In erster Linie werden Baumwollfasern verwendet, aber auch Fasern anderer Einjahrespflanzen, wie Hanf, Flachs etc. und aus ihnen gesponnene oder gewobene Produkte (Sekundärrohstoffe), lassen sich gut zu Papierprodukten verarbeiten.
Die Fasern 1 werden gewogen und in einem bestimmten Verhältnis gleichzeitig mit Wasser 3 in eine Mischvorrichtung 4 eingebracht, kurz beschleunigt und einem Refiner 5 zugeführt. Hierbei handelt es sich bevorzugt um einen Kegelrefiner. Denkbar sind jedoch auch andere Refinerformen, wie z.B. ein Scheibenrefiner. Da die Fasersuspension quasi durch das gleichzeitige Einbringen von Wasser und Fasern entsteht und diese sofort weitertransportiert wird, erhalten die Fasern keine Gelegenheit, Klumpen oder Faserzöpfe zu bilden. Sie gelangen vielmehr gleichmäßig verteilt in den Refiner 5. Dies beruht zum Teil darauf, daß die Fasersuspension lediglich eine Stoffdichte von maximal 10 % aufweist. Dort werden die Fasern gemahlen und dabei gekürzt und fibrilliert. In der nachfolgend angeordneten Doppelsiebbandpresse 6 werden die Fasern bis zu einem Trockenanteil von ca. 40 % entwässert. Hierbei entsteht eine Fasermatte, die in einem Zerkleinerungsaggregat zu Krümelstoff zerrissen wird. Der Krümelstoff wird in einem Hochkonsistenzmischer 7 mit den Bleichchemikalien gemischt und im nächsten Schritt einem Bleichturm 8 zugeführt. Dort können die Chemikalien einwirken und je nach dem gewünschten Grad der Weiße bis zu zwei Stunden lagern. Im Anschluß an den Bleichvorgang werden die Fasern gewaschen, um die Restchemikalien zu entfernen und den weiteren üblichen Prozeßschritten der Papierproduktion zugeführt, wie durch den Pfeil 9 angedeutet.
Alle Prozeßschritte laufen kontinuierlich ab. Das bedeutet, Vorrichtungen, in welchen länger andauernde Prozesse ablaufen, wie z.B. das Bleichen, müssen in ihrem Fassungsvermögen so ausgelegt sein, daß trotz der langen Verweilzeit eine kontinuierliche Beschickung sowie ein kontinuierliches Verlassen der Vorrichtung möglich ist.
Aufgrund des kontinuierlichen Prozeßablaufs entfällt auch der Nachteil des bisherigen Verfahrens, daß mehrere parallel arbeitende Vorrichtungen in der Produktionslinie vorgesehen werden müssen. Auf diese Weise wird der Produktionsablauf bezogen auf Personal-, Energie- und Chemikalienkosten erheblich kostengünstiger.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung von Papiermasse, die Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen enthält, wobei die Fasern gebleicht, gekürzt und in weiteren Verarbeitungsschritten zu einer homogenen Papiermasse verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kürzen der Fasern vor dem Bleichen erfolgt, daß in einem ersten Schritt Wasser und Fasern gleichzeitig in eine Mischvorrichtung eingebracht werden, wobei die Fasersuspension eine Stoffdichte von weniger als 10 % aufweist daß die Fasersuspension im Anschluß an die Mischvorrichtung kurz beschleunigt wird, wobei die Fasern durch das sofortige Abziehen der Fasersuspension keine Gelegenheit erhalten Klumpen oder Faser-Zöpfe zu bilden, und daß die Fasern anschließend in einer weiteren Vorrichtung auf eine Länge gekürzt werden, die es ermöglicht, eine homogene, pumpbare Suspension der gekürzten Fasern herzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasersuspension einem Refiner zugeführt und die Fasern dort gekürzt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekürzten Fasern von dem Wasser getrennt werden, insbesondere bis zu einem Trockenanteil von 40 %.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprache 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekürzten Fasern in einem Hochkonsistenzmischer mit den Bleichchemikalien gemischt und anschließend in einem Bleichturm gelagert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern ca. 2 Stunden im Bleichturm verweilen.
  6. Verfahren zur Herstellung von gekürzten Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    gleichzeitiges Einbringen von Wasser und Fasern in einen Mischer, wobei die Fasersuspension eine Stoffdichte von weniger als 10 % aufweist
    kurzes Beschleunigen der Fasersuspension, wobei die Fasern durch das sofortige Abziehen der Faser Suspension keine Gelegenheit erhalten Klumpen oder Faserzöpfe zu bilden,
    Kürzen der Fasern in einem Refiner.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Einjahrespflanzen Baumwolle, Linters, Flachs etc. verwendet werden.
  8. Verwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von Sicherheitspapier.
  9. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 6 zur Herstellung von Sicherheitspapier.
EP97112494A 1996-08-14 1997-07-22 Verfahren zur Herstellung von Papiermasse Expired - Lifetime EP0824160B1 (de)

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