EP2499297B1 - Verfahren zur herstellung von papier oder dgl. - Google Patents

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EP2499297B1
EP2499297B1 EP10807308.1A EP10807308A EP2499297B1 EP 2499297 B1 EP2499297 B1 EP 2499297B1 EP 10807308 A EP10807308 A EP 10807308A EP 2499297 B1 EP2499297 B1 EP 2499297B1
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EP
European Patent Office
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polymer
bentonite
linear
cationic
anionic
Prior art date
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Alexander Frank
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Applied Chemicals Handels-GmbH
Applied Chemicals Handels GmbH
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Applied Chemicals Handels-GmbH
Applied Chemicals Handels GmbH
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    • 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
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/41—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups
    • 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
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • 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
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06—Paper forming aids
    • D21H21/10—Retention agents or drainage improvers

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of paper or the like., In which the paper stock after the last shearing step and before the headbox cationic polymers consisting of polyacrylamide and a finely divided, inorganic component are added, whereupon the stock of dewatering with sheet formation and subjected to drying of the leaves.
  • retention aid systems particular importance is attached to systems consisting of an inorganic component and a cationically modified, synthetic polymer, in which, in particular, such as, for example, US Pat DE 102 36 252 A1 can be removed, microparticle systems consisting of a cationic polymer and a finely divided, inorganic component, the stock after the last shear stage and before the headbox are added to maximize retention.
  • cationic polymers hiebei polymers such as polyacrylamide, Polyamidoamine, polyethyleneamine and the like. Used.
  • Such a system is for example the EP-B 1 242 685 in which a cellulosic suspension is flocculated by the addition of a cationic polymer and shear, after which a siliceous material and an anionic branched polymer consisting of an ethylenically unsaturated, anionic monomer or monomer mixture and a branching agent are added after shear, thereby increasing both retention and retention
  • a cationic polymer and shear after which a siliceous material and an anionic branched polymer consisting of an ethylenically unsaturated, anionic monomer or monomer mixture and a branching agent are added after shear, thereby increasing both retention and retention
  • the drainage as well as the formation should be improved.
  • the present invention now aims to provide, based on the known retention systems and flocculation systems, a retention system which, on the one hand, shows even better retention compared to conventional systems and, on the other hand, besides a marked saving in the amount of retention aid to be added
  • drainage in sheet formation also extremely accelerated to produce a paper whose sheet surface is as uniform as possible.
  • the inventive method is characterized in that is used as finely divided, inorganic component, an alkaline activated bentonite having a silicon dioxide content less than 2 wt .-%, in particular a substantially completely consisting of montmorillonite existing alkaline activated bentonite, that immediately before the headbox in addition, a polymer blend consisting of a linear, cationic polymer, namely a polydiallyldimethylammonium chloride having about 6 moles of cationic charge per kg of dry product and a linear anionic copolymer, namely a copolymer of acrylamide and sodium acrylate, having a molar ratio of acrylamide to sodium acrylate of 50:50 to 70:30 and about 4 moles of anionic charge per kg of dry product whose total ionicity is anionic.
  • a linear, cationic polymer namely a polydiallyldimethylammonium chloride having about 6 moles of cationic charge per kg of dry product
  • an alkaline-activated bentonite having a silicon dioxide content of less than 2% by weight and, in particular, employing an essentially completely montmorillonite-containing alkaline-activated bentonite disruption of the leaf surface by the hard silica crystals is certainly withheld.
  • a higher silicon dioxide content would also cause abrasion or wear of the machine parts, so that the service life of such high-performance machines can be significantly improved by using the quality of the bentonite according to the invention, especially in high-capacity paper machines.
  • a polymer mixture consisting of a linear, cationic polymer and a linear, anionic copolymer whose ionicity is total anionic, is added, it is possible to ensure that the pulp is not reflocculated, as is the case with the addition of known anionic systems, but on the whole due the lack of shear and the short time available only extremely small flakes forms, which surprisingly not only the retention but also the formation of the paper over known methods can be significantly improved.
  • Polydiallyldimethylammonium chloride having about 6 moles of cationic charge per kg of dry product is used singly as a cationic retention agent in papermaking, but it has been found that when polydiallyldimethylammonium chloride is used after the last shearing step and immediately before the headbox in combination with a linear, anionic Copolymer is added, not only a further improvement in retention can be achieved, but in particular it can be ensured that a significant flocculation does not take place, in particular no flakes can be formed in a formation disturbing the formation of the sheet size more, so that the total retention and, in particular, that wastewater quality in papermaking can be further increased with respect to free floatation.
  • the linear, cationic polymer having a particle size, in the non-swollen state, of less than 2 microns is used.
  • the particles of the linear, cationic polymer, especially in the swollen state are of the same size as the particles of the fillers in the paper pulp, thus producing a particularly uniform surface of the paper sheet Drainage and formation, with improved retention, can be achieved.
  • linear copolymer By using such a linear copolymer, it is possible to use an anionic, linear copolymer which, in particular in combination with the cationic polymer in the polymer mixture, further improves the retention and as far as possible retains the reflocculation.
  • linear, anionic copolymer having a particle size in the non-swollen state, between 30 and 250 ⁇ m it is also possible to provide the linear, anionic copolymer of the same order of magnitude as the filler particles in the paper stock improved retention, which can be achieved simultaneously using lower levels of retention aid, can also provide a completely smooth and trouble-free paper surface after the sheet has dried.
  • the method is performed so that the ratio of the linear, cationic polymer to the linear anionic copolymer in the Polymerrenmischung is between 2: 8 and 0.5: 9.5 can in particular, to ensure that there is no reflocculation of the pulp and thus ensure that the formation is not affected.
  • the polymer mixture as a suspension in oil, in particular in a mixture of isoparaffin oil, technical white oil, sorbitan monooleate and optionally additives, such as a stabilizer such.
  • a hydrophobically modified acrylic copolymer, a polymer-activating surfactant material such as a synthetic condensate of a primary alcohol and ethylene oxide and other additives selected from 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), urea, or a Na salt the Diethylentriaminpentaessigkla, is used on the one hand by using a suspension or dispersion in oil Reduced surface tension, which can avoid the use of defoamers in the paper machine cycle.
  • a polymer-activating surfactant material is used, in particular, the reaction rate of the polymer mixture is increased, which in turn the overall fiber retention can be improved and on the other hand can be ensured that the polymer mixture does not decompose, has an active surface and in particular a further undesired Polyerisation is certainly withheld, whereby a further reduction of the amounts of material to be used is achieved at the same time improved retention.
  • the process is conducted so that the polyacrylamide to be added after the last shearing step is used as a dispersion or emulsion in oil.
  • the fact that the polyacrylamide to be added after the last shearing step is used as dispersion or emulsion in oil causes the surface tension of the paper stock even further reduced and thereby the use of defoamers in the paper machine cycle can either be completely avoided or extremely strong, ie by up to 70%, can be reduced.
  • a drastic product saving of about 20% is achieved, due to the lack of time to form flocs, compared to the use of cationic polymers prior to the last shearing step with which additive it is intended and achieved a flocculation of the system which is to be avoided according to the present invention.
  • a lower molecular weight polymer can be chosen, which in turn reduces the size of the floc or retains all of the flocculation.
  • a bentonite with an inner surface area of at least 400 m 2 / g, in particular from 600 to 850 m 2 / g, and an average particle size of less than 2 ⁇ m is used as the alkaline activated bentonite .
  • the inclusion of impurities is supported by the large inner surface of the bentonite, in particular montmorillonite and thus the purity of the water cycle, especially the wastewater quality further raised and significantly improved.
  • the inventive method is further developed such that used as an alkaline activated bentonite a bentonite with negative surface charge and positive edge charge becomes. Due to a particularly rapid formation of hydrogen bonds with the pulp fibers, a particularly rapid separation of water and solid can be made possible, whereby the drainage of the sheet formation is extremely accelerated compared to conventional methods.
  • a further improvement of the activity of the alkaline activated bentonite is achieved by using the bentonite having a pH in the suspension of at least 7.8, in particular at least 8, which in particular improves the formation and contributes to an acceleration of the dehydration.
  • the process according to the invention is carried out by adding the cationic polyacrylamide to the paper stock after the last shearing step and the bentonite immediately before the headbox and at the same time the polymer mixture ,
  • bentonite and the polymer mixture are added to the pulp immediately before the headbox at the same time, a further reduction of flocculation is achieved, whereby an overall improved retention can be achieved at the same time with up to 30% reduced material use.
  • dewatering is accelerated and the formation is improved due to the reduction in floc size or prevention of re-curling.
  • the material flow had in all try a temperature of 40 ° C to 55 ° C.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Papier oder dgl., bei welchem dem Papierstoff nach dem letzten Scherschritt und vor dem Stoffauflauf kationische Polymere bestehend aus Polyacrylamid und eine feinteilige, anorganische Komponente zugesetzt werden, worauf der Papierstoff einer Entwässerung unter Blattbildung und einem Trocknen der Blätter unterzogen wird.
  • Bei der Herstellung von Papier stehen heute Anlagen zur Verfügung, welche bis zu 2000 t Papier pro Tag produzieren können, wobei es bei diesen Anlagen darauf ankommt, soviel wie möglich der suspendierten Fasern, Feinstoffe und Füllstoffe auf dem Sieb zurückzuhalten und ein möglichst unbelastetes Siebwasser rückzuführen. Ein derartiges Zurückhalten von Fasern, Feinstoffen und Füllstoffen wird als Retention bezeichnet und eine maximale Retention kann naturgemäß nur dann erreicht werden, wenn die Wirkung des Retentionsmittels optimal ist.
  • Unter den gegenwärtig verwendeten Retentionsmittelsystemen sind insbesondere Systeme, bestehend aus einer anorganischen Komponente und einem kationisch modifiziertem, synthetischen Polymer von Bedeutung, wobei insbesondere, wie dies beispielsweise der DE 102 36 252 A1 entnehmbar ist, Mikropartikelsysteme, bestehend aus einem kationischen Polymer und einer feinteiligen, anorganischen Komponente, dem Papierstoff nach der letzten Scherstufe und vor dem stoffauflauf zugesetzt werden, um die Retention zu maximieren. Als kationische Polymere werden hiebei Polymere wie Polyacrylamid, Polyamidoamin, Polyethylenamin und dgl. eingesetzt.
  • Des weiteren wird in der Papierindustrie versucht, durch Zugabe von sogenannten Flokkulierungsmitteln die Retention des Papiers dadurch zu verbessern, dass vor dem letzten Scherschritt kationische Polymere zugesetzt werden, durch welche in Kombination mit der Scherbeanspruchung in dem letzten Scherschritt, z.B. dem Schleudersortierer, aus dem Papierstoff große Flocken ausgefällt werden, welche durch Zugabe von beispielsweise anorganischen Substanzen und anionischen, verzweigten Polymeren wiederum teilsweise reflokkuliert werden sollen, um den Papierstoff möglichst rasch zu entwässern, um dadurch die Blattbildung zu verbessern.
  • Ein derartiges System ist beispielsweise der EP-B 1 242 685 entnehmbar, bei welchem eine Zellulosesuspension durch Zugabe eines kationischen Polymers und durch Scherbeanspruchung flockuliert wird, worauf nach der Scherbeanspruchung ein kieselsäurehaltiges Material und ein anionisches verzweigtes Polymer, bestehend aus einem ethylenisch ungesättigten, anionischen Monomer oder Monomerengemisch und einem Verzweigungsmittel zugegeben werden, wodurch sowohl die Retention, die Entwässerung als auch die Formation verbessert werden sollen.
  • Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, auf Basis der bekannten Retentionssysteme und Flokkulierungssysteme ein Retentionssystem zur Verfügung zu stellen, welches gegenüber herkömmlichen Systemen einerseits eine noch weiter verbesserte Retention zeigt und andererseits neben einer markanten Einsparung der Menge der zuzusetzenden Retentionshilfsmittel in Bezug auf herkömmliche Verfahren darüber hinaus auch die Entwässerung bei der Blattbildung extrem beschleunigt, um ein Papier herzustellen, dessen Blattoberfläche möglichst gleichmäßig ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass als feinteilige, anorganische Komponente ein alkalisch aktivierter Bentonit mit einem Siliziumdioxidgehalt kleiner 2 Gew.-%, insbesondere ein im wesentlichen vollständig aus Montmorrillonit bestehender alkalisch aktivierter Bentonit eingesetzt wird, daß unmittelbar vor dem Stoffauflauf zusätzlich eine Polymerenmischung, bestehend aus einem linearen, kationischen Polymer, nämlich einem Polydiallyldimethylammoniumchlorid mit etwa 6 Mol kationischer Ladung pro kg Trockenprodukt und einem linearen, anionischen Copolymer, nämlich einem Copolymer aus Acrylamid und Natriumacrylat, mit einem Molverhältnis von Acrylamid zu Natriumacrylat von 50:50 bis 70:30 und etwa 4 Mol anionischer Ladung pro kg Trockenprodukt, deren Ionizität insgesamt anionisch ist, zugesetzt wird. Indem ein alkalisch aktivierter Bentonit mit einem Siliziumdioxidgehalt kleiner als 2 Gew.-& eingesetzt wird bzw. insbesondere ein im wesentlichen vollständig aus Montmorrillonit bestehender alkalisch aktivierter Bentonit eingesetzt wird, wird eine Störung der Blattoberfläche durch die harten Siliziumdioxidkristalle mit Sicherheit hintangehalten. Ein höherer Siliziumdioxidgehalt würde darüber hinaus eine Abrasion bzw. Abnützung der Maschinenteile bewirken, so dass durch Einsatz der erfindungsgemäßen Qualität des Bentonits insbesondere bei schnell laufenden Papiermaschinen hoher Kapazität die Standzeiten derartiger Hochleistungsmaschinen deutlich verbessert werden können. Indem unmittelbar vor dem Stoffauflauf zusätzlich eine Polymerenmischung, bestehend aus einem linearen, kationischen Polymer und einem linearen, anionischen Copolymer, deren Ionizität insgesamt anionisch ist, zugesetzt wird, gelingt es sicherzustellen, dass der Papierstoff nicht, wie dies bei Zusatz von bekannten anionischen Systemen der Fall es, reflokkuliert wird, sondern insgesamt aufgrund der fehlenden Scherbeanspruchung und der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit nur extrem kleine Flocken bildet, wodurch überraschenderweise nicht nur die Retention sondern auch die Formation des Papiers gegenüber bekannten Verfahren deutlich verbessert werden kann. Indem die Polymerenmischung unmittelbar vor dem Stoffauflauf, d.h. zu dem spätest möglichen Zeitpunkt zugesetzt wird und indem sichergestellt wird, dass keinerlei quervernetzte Teile in der Polymerenmischung enthalten sind, gelingt eine weitere Optimierung der Füllstoffretention im Rahmen des Gesamtsystems und weiterhin aufgrund der bis zu 30 % verringerten Zugabemenge der das Retentionssystem ausbildenden Stoffe, insbesondere eine deutliche Herabsetzung der Belastung des Abwassers.
  • Polydiallyldimethylammoniumchlorid mit etwa 6 Mol kationischer Ladung pro kg Trockenprodukt wird für sich alleine gesehen in der Papierherstellung als kationisches Retentionsmittel eingesetzt, wobei es sich jedoch herausgestellt hat, dass, wenn Polydiallyldimethylammoniumchlorid nach dem letzten Scherschritt und unmittelbar vor dem Stoffauflauf in Kombination mit einem linearen, anionischen Copolymer zugesetzt wird, nicht nur eine weitere Verbesserung der Retention erzielt werden kann, sondern insbesondere sichergestellt werden kann, dass eine nennenswerte Flockung nicht stattfindet, insbesondere keinerlei Flocken in einer die Formation bei der Blattbildung störenden Größe mehr gebildet werden können, so dass die Retention insgesamt weiter verbessert wird und insbesondere die Abwasserqualität bei der Papierherstellung in Bezug auf die Schwebstofffreiheit weiter angehoben werden kann.
  • Besonders gute Ergebnisse können dadurch erzielt werden, wenn, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung entspricht, das lineare, kationische Polymer mit einer Teilchengröße, im nicht gequollenen Zustand, von kleiner 2 µm eingesetzt wird. Wenn das kationische, lineare Polymer mit einer Teilchengröße von kleiner 2 µm eingesetzt wird, sind die Partikel des linearen, kationischen Polymers, insbesondere im gequollenen Zustand in derselben Größe wie die Partikel der Füllstoffe in dem Papierstoff, so dass eine besonders gleichmäßige Oberfläche des Papierblatts nach Entwässerung und Formation, bei gleichzeitig verbesserter Retention, erzielt werden kann.
  • Durch Einsatz eines derartigen linearen Copolymers gelingt es, ein anionisches, lineares Copolymer einzusetzen, welches insbesondere in Kombination mit dem kationischen Polymer in der Polymerenmischung die Retention weiter verbessert und die Reflokkulierung weitestgehend hinanhält. Dadurch, dass das lineare, anionische Copolymer mit einer Teilchengröße, im nicht gequollenen Zustand, zwischen 30 und 250 µm eingesetzt wird, gelingt es, auch das lineare, anionische Copolymer in derselben Größenordnung wie die Füllstoffteilchen in dem Papierstoff zur Verfügung zu stellen, wodurch neben einer verbesserten Retention, welche gleichzeitig unter Einsatz geringerer Mengen an Retentionsmittel erzielt werden kann, auch eine vollständig glatte und störungsfreie Papieroberfläche nach der Trocknung des Blattes zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Indem, wie dies einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung entspricht, das verfahren so geführt wird, dass das Mengenverhältnis des linearen, kationischen Polymers zu dem linearen, anionischen Copolymer in der Polymerrenmischung zwischen 2 : 8 und 0,5 : 9,5 liegt, kann insbesondere sichergestellt werden, dass es zu keiner Reflokkulierung des Papierstoffs kommt und somit sichergestellt werden, dass die Formation nicht beeinträchtigt wird.
  • Durch Wahl des Mengenverhältnisses von kationischem Polymer zu dem linearen, anionischen Copolymer in der Polymerenmischung wird insbesondere eine Produkteinsparung der insgesamt zuzusetzenden Retentionshilfsmittel von etwa 20 %, im Vergleich zu Verfahren gemäß dem Stand der Technik, erzielt und überdies sichergestellt, dass eine reine Füllstoffflockung verhindert wird, was nicht nur die Formation des fertigen Produkts, wie Opazität und Zweiseitigkeit verbessert, sondern zudem zu massiven Einsparungen, insbesondere Materialeinsparungen, in dem gesamten Herstellungsverfahren führt.
  • Indem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung so geführt wird, das die Polymerenmischung als Suspension in Öl, insbesondere in einer Mischung aus Isoparaffinöl, technischem weißöl, Sorbitanmonooleat sowie gegebenenfalls Zusätzen, wie einem Stabilisator, wie z. B. einem hydrophob modifizierten Acrylcopolymer, einem Polymer-aktivierenden, oberflächenaktiven Material, wie z.B. ein synthetisches Kondensat aus einem primären Alkohol und Ethylenoxid sowie weiteren Zusatzstoffen, gewählt aus 2,2'Azobis(2-methylbutyronitril), Harnstoff, oder einem Na-Salz der Diethylentriaminpentaessigsäure, eingesetzt wird, wird einerseits durch Einsetzen einer Suspension bzw. Dispersion in Öl die Oberflächenspannung reduziert, wodurch der Einsatz von Entschäumern im Papiermaschinenkreislauf vermieden werden kann. Indem gegebenenfalls weitere Zusätze, wie ein Stabilisator, ein hydrophob, modifizierendes Acrylcopolymer, ein Polymer-aktivierendes, oberflächenaktives Material eingesetzt wird, wird insbesondere die Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerenmischung erhöht, wodurch wiederum die Gesamtfaserretention verbessert werden kann und andererseits sichergestellt werden kann, dass die eingesetzte Polymerenmischung sich nicht zersetzt, eine aktive Oberfläche aufweist und insbesondere eine weitere unerwünschte Polyerisation mit Sicherheit hintangehalten wird, wodurch eine weitere Reduktion der einzusetzenden Materialmengen bei gleichzeitig verbesserter Retention erzielt wird.
  • Indem, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, sämtliche in der Polymerenmischung enthaltenen Polymere wasserlöslich sind, gelingt es im Gegensatz zu handelsüblichen, anionischen Polymeren, welche beispielsweise als Reflokkulierungsmittel eingesetzt werden, einerseits, die Menge an eingesetzter Polymerenmischung deutlich herabzusetzen und andererseits sowohl die Reaktionszeit der Polymerenmischung in dem Papierstoff herabzusetzen, wodurch einerseits eine reine Füllstoffflockung mit Sicherheit hintangehalten wird und zusätzlich die Retention weiter verbessert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird das Verfahren so geführt, dass das nach dem letzten Scherschritt zuzusetzende Polyacrylamid als Dispersion oder Emulsion in Öl eingesetzt wird. Dadurch, dass das nach dem letzten Scherschritt zuzusetzende Polyacrylamid als Dispersion oder Emulsion in Öl eingesetzt wird, wird die Oberflächenspannung des Papierstoffs noch weiter verringert und dadurch kann der Einsatz von Entschäumern im Papiermaschinenkreislauf entweder ganz vermieden werden oder extrem stark, d.h. um bis zu 70 %, verringert werden. Indem das Polyacrylamid nach dem letzten Scherschritt zu dem spätest möglichen Zeitpunkt zugesetzt wird, wird darüber hinaus, aufgrund der fehlenden Zeit Flocken auszubilden, eine drastische Produkteinsparung von etwa 20 % erzielt, im Vergleich zum Einsatz von kationischen Polymeren vor dem letzten Scherschritt, mit welchem Zusatz eine Flokkulierung des Systems beabsichtigt und erzielt wird, welche gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden werden soll. Weiterhin kann, dadurch dass das kationische Polymer nach dem letzten Scherschritt zugesetzt wird, ein Polymer mit einem geringeren Molekulargewicht gewählt werden, wodurch wiederum die Flockengrößen geringer werden oder die Flockenbildung insgesamt hintangehalten wird.
  • Dadurch, dass, wie dies einer Weiterbildung der Erfindung entspricht, als alkalisch aktivierter Bentonit ein Bentonit mit einer inneren Oberfläche von wenigstens 400 m2/g, insbesondere von 600 bis 850 m2/g, und einer mittleren Teilchengröße von kleiner 2 µm eingesetzt wird, wird die Aufnahme von Störstoffen durch die große innere Oberfläche des Bentonits, insbesondere Montmorrillonit unterstützt und somit die Reinheit des Wasserkreislaufs, insbesondere die Abwasserqualität weiter angehoben und deutlich verbessert.
  • Um eine möglichst rasche Bildung von Wasserstoffbrücken mit den Fasern des Papierstoffs zu gewährleisten, ist das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend weitergebildet, dass als alkalisch aktivierter Bentonit ein Bentonit mit negativer Flächenladung und positiver Kantenladung eingesetzt wird. Durch eine besonders rasche Ausbildung von Wasserstoffbrücken mit den Papierstofffasern kann eine besonders schnelle Trennung von Wasser und Feststoff ermöglicht werden, wodurch die Entwässerung der Blattbildung gegenüber herkömmlichen Verfahren extrem beschleunigt wird.
  • Eine weitere Verbesserung der Wirksamkeit des alkalisch aktivierten Bentonits wird dadurch erzielt, dass der Bentonit mit einem pH-Wert in der Suspension von wenigstens 7,8, insbesondere wenigstens 8 eingesetzt wird, was insbesondere die Formation verbessert und zu einer Beschleunigung der Entwässerung beiträgt.
  • Um die Flockenbildung, insbesondere die Flockengröße, weiter zu reduzieren und das Verfahren zudem weiter zu beschleunigen, wird das erfindungsgemäße Verfahren so geführt, dass dem Papierstoff nach dem letzten Scherschritt erst das kationische Polyacrylamid und unmittelbar vor dem Stoffauflauf der Bentonit und gleichzeitig die Polymerenmischung zugesetzt wird. Dadurch, dass Bentonit und die Polymerenmischung unmittelbar vor dem Stoffauflauf dem Papierstoff gleichzeitig zugesetzt werden, wird eine weitere Herabsetzung der Flockenbildung erzielt, wodurch eine insgesamt verbesserte Retention bei gleichzeitig um bis zu 30 % verringertem Materialeinsatz erzielt werden kann. Zusätzlich zu der verbesserten Retention wird aufgrund der Verringerung der Flockengröße bzw. Vermeidung einer Reflokkulierung die Entwässerung beschleunigt und die Formation verbessert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Vergleichsbeispiels näher erläutert.
    • Vergleichsbeispiel
  • Es wurden vier Varianten des Zusatzes von Retentionshilfsmitteln bzw. Reflockkulierungsmitteln und zwar in Bezug auf den Zusatzzeitpunkt und die eingesetzten Materialien, miteinander verglichen. Sämtliche Versuche wurden auf einer Versuchsmaschine durchgeführt, welche zwei parallele Vertikalsortierer aufweist, die einen Energieeintrag von je 1.100 kWh aufweisen. Die Rohrleitungen der Versuchsmaschine waren bis zum Stoffauflauf 12 m bzw. 15 m lang und wiesen einen Durchfluss des Hauptstroms von 1.850 1/s auf, so dass die Zeit vom Vertikalsortierer bzw. zum Stoffauflauf jeweils etwa 5 s betrug.
  • Der Stoffstrom hatte in allen versuchen einer Temperatur von 40 °C bis 55°C.
    • Versuchsanordnung 1
  • Zusatz eines kationischen Polymers in einer Menge von 150 g/t vor dem Vertikalsortierer zu einem Stoffstrom sowie Zusatz von 2,5 kg Bentonit/t unmittelbar vor dem Stoffauflauf ergab eine Gesamtretention von 58 %, eine Ascheretention von 20 %, einen Aschegehalt im Fertigpapier von 15. Die derartige Versuchsführung war durch die schlechte Formation begrenzt und zeigte eine schlechte Entwässerung.
    • Versuchsanordnung 2
  • Zusatz eines kationischen Polymers mit einer Dosierung von 280 g/t vor dem Vertikalsortierer, Flokkulierung des Stoffstroms, Zusatz nach dem Vertikalsortierer von einem teilweise vernetzten, anionischen Polymer in einer Menge von 80 g/t sowie Zusatz von Bentonit in einer Menge von 2 kg/t unmittelbar vor dem Stoffauflauf ergab eine Gesamtretention von 65 %, eine Ascheretention von 37 %, einen Aschegehalt im Fertigpapier von 18 % und im Vergleich zu der Versuchsanordnung 1 eine verbesserte Entwässerung.
    • Versuchsanordnung 3
  • Zusatz eines kationischen Polymers nach dem Vertikalzsortierer in einer Menge von 350 g/t, Zusatz von 2,5 kg Bentonit unmittelbar vor dem Stoffauflauf ergab eine Gesamtretention von 60 %, eine Ascheretention von 31 %, einen Aschegehalt im Fertigpapier von 18 und im Vergleich zu Versuchanordnung 1 eine etwas verbesserte Formation und etwas verbesserte Entwässerung.
    • Versuchanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
  • Zusatz eines kationischen Polymers, nämlich Acrylamid in einer Menge von 150 g/t nach dem Vertikalsortierer, Zusatz einer Polymermischung bestehend aus einem linearen, anionischen Polymer sowie einem kationischen Polydiallyldimethylammoniumchlorid in einer Menge von 100 g/t sowie direkt vor dem Stoffauflauf Zusatz von 1,8 kg/t Bentonit ergab eine Gesamtretention von 65 %, eine Ascheretention von 41 %, einen Aschegehalt im Fertigpapier von 18 und im Vergleich zu den vorhergehenden Versuchen eine deutlich verbesserte Formation und Entwässerung des Papiers. Im Vergleich zu der nach der Versuchsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die besten Ergebnisse liefernden Versuchsanordnung 2, kann bei Erzielung von einem verbesserten Ergebnis zusätzlich eine Materialeinsparung von ca. 20 % sowohl beim kationischen als auch beim anionischen Polymer erzielt werden.
  • Auch im Vergleich zu Versuchsanordnung 3 ist eine Materialeinsparung der eingesetzten Polymere von ca. 20 % bei gleichzeitig deutlich verbesserten Ergebnissen erzielbar.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von Papier, bei welchem dem Papierstoff nach dem letzten Scherschritt und vor dem Stoffauflauf kationische Polymere bestehend aus Polyacrylamid und eine feinteilige, anorganische Komponente zugesetzt werden, worauf der Papierstoffs einer Entwässerung unter Blattbildung und einem Trocknen der Blätter unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als feinteilige, anorganische Komponente ein alkalisch aktivierter Bentonit mit einem Siliziumdioxidgehalt kleiner 2 Gew.-%, insbesondere ein im wesentlichen vollständig aus Montmorrillonit bestehender, alkalisch aktivierter Bentonit eingesetzt wird und dass unmittelbar vor dem Stoffauflauf zusätzlich eine Polymerenmischung, bestehend aus einem linearen, kationschen Polymer, nämlich einem Polydiallyldimethylammoniumchlorid mit etwa 6 Mol kationischer Ladung pro kg Trockenprodukt, und einem linearen, anionischen Copolymer, nämlich einem Copolymer aus Acrylamid und Natriumacrylat, mit einem Molverhältnis von Acrylamid zu Natriumacrylat von 50:50 bis 70:30 und etwa 4 Mol anionischer Ladung pro kg Trockenprodukt, deren Ionizität insgesamt anionisch ist, zugesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass das lineare, kationische Polymer mit einer Teilchengröße, im nicht gequollenen Zustand, von kleiner 2 µm eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lineare, anionische Copolymer mit einer Teilchengröße, im nicht gequollenen Zustand, zwischen 30 und 250 µm eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis des linearen, kationischen Polymers zu dem linearen, anionischen Copolymer in der Polymerenmischung zwischen 2 : 8 und 0,5 : 9,5 liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerenmischung als Suspension in Öl, insbesondere in einer Mischung aus Isoparaffinöl, technischem Weißöl, Sorbitanmonooleat sowie gegebenenfalls Zusätzen, wie einem Stabilisator, wie z.B. einem hydrophob modifizierten Acrylcopolymer, einem Polymer-aktivierenden, oberflächenaktiven Material, wie z.B. ein synthetisches Kondensat aus einem primären Alkohol und Ethylenoxid sowie weiteren Zusatzstoffen, gewählt aus 2,2'Azobis(2-methylbutyronitril), Harnstoff, oder einem Na-Salz der Diethylentriaminpentaessigsäure, eingesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Polymerenmischung enthaltenden Polymere wasserlöslich sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das nach dem letzten Scherschritt zuzusetzende Polyacrylamid als Dispersion oder Emulsion in Öl eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalisch aktivierter Bentonit ein Bentonit mit einer inneren Oberfläche von wenigstens 400 m2/g, insbesondere von 600 bis 850 m2/g, und einer mittleren Teilchengröße von kleiner 2 µm eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalisch aktivierter Bentonit ein Bentonit mit negativer Flächenladung und positiver Kantenladung eingesetzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalisch aktivierte Bentonit mit einem pH-Wert in der Suspension von wenigstens 7,8, insbesondere wenigstens 8, eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Papierstoff erst das kationische Polyacrylamid und unmittelbar vor dem Stotfauflauf der Bentonit und gleichzeitig die Polymerenmischung zugesetzt wird.
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