EP2668334B1 - Verfahren zur herstellung von halbstoffen für die produktion von papiererzeugnissen - Google Patents

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EP2668334B1
EP2668334B1 EP12703475.9A EP12703475A EP2668334B1 EP 2668334 B1 EP2668334 B1 EP 2668334B1 EP 12703475 A EP12703475 A EP 12703475A EP 2668334 B1 EP2668334 B1 EP 2668334B1
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EP
European Patent Office
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pulp
aqueous composition
pulps
process according
range
Prior art date
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Stefan Fassbender
Christoph LESSIG
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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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
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/65—Acid 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
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03—Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/09—Sulfur-containing compounds

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of pulps comprising adjusting the pH of an aqueous composition containing at least one pulp by adding methanesulfonic acid (MSA).
  • MSA methanesulfonic acid
  • the pulps produced by the process according to the invention can be used for the production of paper products, such as paper, cardboard and paperboard, or for the production of fiberboard (fiberboard).
  • the present invention relates to the use of methanesulfonic acid in the production of pulps which can be used for the production of paper products or fiberboards.
  • Pulps represent an important starting material (fiber raw material) for the production of paper products and are usually produced in independent production facilities and stored, transported and traded as raw material. Pulps can be provided in various forms on the paper or board machine. For storage and transport, they are usually provided in the form of wet or dry bales or plates. It is also possible to provide pulp in the form of a thickened pulp. The pulps (or also called semi-finished materials) are then normally, e.g. as part of papermaking, further processed into so-called stock. This includes e.g. Grinding, addition of wet material (e.g., water), dispersion and addition of fillers and / or additives (process and functional chemicals).
  • wet material e.g., water
  • fillers and / or additives fillers and / or additives
  • Pulps usually contain at least one vegetable pulp, which may generally be selected from primary pulp and secondary pulp.
  • the primary fibrous materials commonly used are fibrous materials which are obtained directly from vegetable raw materials by mechanical or chemical pulping.
  • secondary fibers are commonly referred to fibrous materials, which in recycling the paper, board and cardboard production are recycled, eg waste paper.
  • Wood pulps in particular pulps such as sulphate pulp (SA) (also called kraft pulp), sulphate pulp, sulphite pulp (SI) of deciduous and / or softwoods are used as primary pulps.
  • SA sulphate pulp
  • SI sulphite pulp
  • wood-containing fibers in particular wood pulps such as groundwood (HS), pressurized groundwood (PGW), refiner mechanical pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), thermomechanical pulp with chemical pretreatment (chemical thermal mechanical pulp CTMP) and thermomechanical pulp with sodium hydroxide peroxide pretreatment (BCTMP) in question.
  • Secondary fiber materials include various types of waste paper and deinked waste paper (Deinked pulp DIP). DIP is made by a wastepaper recycling process, with a large portion of the inks removed from the pulp suspension.
  • Pulp such as groundwood, pressure ground, TMP, RMP, but also pulp are often bleached.
  • oxidative and reductive bleaching stages these bleaching stages often being combined into bleaching sequences.
  • bleaching involves treatment with hydrogen peroxide under alkaline conditions. If the bleaching process concludes with an alkaline step, it is usually necessary to acidify the pulp suspension.
  • pulps for the production of fiberboard (wood fiber boards).
  • paper products are also to be understood as meaning fibreboards (wood fiber boards).
  • pulps are thus also to be understood as meaning wood fiber-containing starting materials for the production of fiberboards.
  • Fiberboard of the known types and qualities are usually produced by felting and pressing of wood fibers optionally with the addition of binders.
  • the wood fibers used for the production of wood fiber boards are essentially produced by mechanical and / or chemical pulping process starting from the starting material (eg wood, waste wood, sawing byproducts) exposing the individual fibers, fiber fragments or fiber bundles, the pulping process as far as possible the methods of paper and Pulp industry correspond. Partly, the wood fiber-containing starting material for the production of fiberboard is bleached.
  • the starting material eg wood, waste wood, sawing byproducts
  • the prior art describes processes for the preparation of the various types of pulp containing at least one pulp (eg Papermaker Paperback, 8th Edition, Dr. Curt Haefner-Verlag GmbH, Heidelberg), with predominantly wood being used as starting material.
  • pulp eg Papermaker Paperback, 8th Edition, Dr. Curt Haefner-Verlag GmbH, Heidelberg
  • the use of annual plants such as straw is known.
  • the goal of the pulp or pulp production the grown fiber structure (eg in wood or other raw material plants) to disassemble into individual fibers and completely or partially separated from the accompanying substances such as lignin, hemicellulose and extractive.
  • pulps Under pulp or pulps are generally fibers to understand that are obtained from vegetable fiber raw materials (usually wood) by chemical pulping.
  • the vegetable raw material In pulp production, the vegetable raw material is usually boiled in the form of wood chips (e.g., wood chips) in a digestion solution containing chemicals that react with the lignin, leaching the lignin, and thus exposing the fibers.
  • Celluloses typically contain cellulose as their main constituents, along with other substances such as hemicellulose and residual lignin.
  • SA sulphate pulps
  • kraft pulps also called kraft pulps
  • SA also called kraft pulps
  • sulphate pulps which are made by, for example, treating (cooking) the raw material (eg wood or straw chips) with a mixture of sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium sulphide and / or sodium sulphate, and sulphite pulps for example by treatment (boiling) of the raw material with sulfite and / or bisulfite compounds, eg Magnesium bisulfite, are produced.
  • wood pulp is generally to be understood as meaning pulps which are produced from wood exclusively or almost exclusively by mechanical means.
  • wood pulp includes, for example, the following pulps: groundwood (HS) (also stone groundwood SGW), pressure groundwood (PGW), Refiner mechanical pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), thermomechanical pulp with chemical pretreatment (chemical thermal mechanical pulp CTMP) and thermomechanical pulp with sodium hydroxide peroxide pretreatment (BCTMP).
  • wood and cellulose may be bleached oxidatively and / or reductively using known bleaching chemicals.
  • the bleaching of fibers takes place oxidatively in an alkaline medium with the addition of peroxide compounds, in particular hydrogen peroxide, e.g. in a bleaching tower.
  • waste paper and deinked pulp Other important fibers used in the manufacture of paper products are waste paper and deinked pulp (DIP).
  • DIP deinked pulp
  • the waste paper processing process also deinking process, usually leads to a complete or partial removal of the ink from the waste paper and thus to an increase in whiteness.
  • the slurried, shredded waste paper is conventionally mixed with sodium hydroxide solution, water glass, complexing agent, surfactant and hydrogen peroxide.
  • the printing inks dissolve and are removed by flotation from the pulp suspension.
  • the pH of an aqueous pulp suspension is of crucial importance for the swelling of the fibers and the dewatering of the pulp suspension.
  • a high pH leads to increased swelling of the fibers and complicates the dewatering of the pulp suspension.
  • it can lead to cellulosic degradation and yellowing of the pulp or of the paper product produced therefrom in the alkaline medium.
  • it is important to accurately and reliably adjust the pH of the pulp preparation to the desired pH range.
  • the adjustment is carried out to a pH in the range of 4 to 11, in particular in the range of 4.5 to 6.8 for pulps which are used in the so-called acidic driving manner, or in the range of 6.8 to 10, 8, preferably 7.0 to 7.5 for pulps, which are used in the so-called neutral driving.
  • the document WO 98/56988 describes a process for stabilizing the pH of a pulp suspension for papermaking using a combination of an alkali metal hydroxide and carbon dioxide.
  • the document US 2010/0175839 describes a multi-step process for adjusting the pH of a pulp suspension wherein the pulp is treated at least twice with carbon dioxide and at least once with a strong acid, eg sulfuric acid, sulfurous acid or bisulfite, and wherein a carbonate removal step is included.
  • a strong acid eg sulfuric acid, sulfurous acid or bisulfite
  • the document WO 2009/003770 discloses a papermaking process wherein a pulp suspension containing a mechanical pulp is subjected to an acid-base treatment to prevent a decrease in whiteness.
  • the pulp suspension is first treated with a strong acid, in particular sulfuric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and bisulfite, and then treated with a weak base (eg, an alkali metal bicarbonate or alkali metal carbonate).
  • a strong acid in particular sulfuric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and bisulfite
  • a weak base eg, an alkali metal bicarbonate or alkali metal carbonate.
  • Sulfuric acid, sulfurous acid and sulfur dioxide have relatively high corrosivity of equipment and piping (e.g., metal corrosion, concrete corrosion). There is also an increased risk of using concentrated sulfuric acid, sulphurous acid and sulfur dioxide.
  • a further disadvantage is that the metering of gaseous additives, such as carbon dioxide or sulfur dioxide, requires more complex metering devices and outgassing in various parts of the installation can lead to fluctuations in the pH.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an alternative acid or an improved process for the production of pulps, on the one hand meets all wastewater relevant and environmental requirements, allows a simple and inexpensive to carry out process control and also favorably influenced the properties of the pulp.
  • Methanesulfonic acid has a pKa value of -0.6 and thus represents a strong to very strong acid. Methanesulfonic acid does not oxidize and is characterized by heat and hydrolysis resistance. Methanesulfonates are used, for example, in detergents and cleaners. Methanesulfonic acid is still used in acid plating solutions for metal coatings.
  • methanesulfonic acid can thus significantly improve the efficiency and cost-effectiveness of the production of pulps.
  • pulps are to be understood as meaning starting materials for the production of paper products which contain at least one pulp.
  • Pulps usually contain at least one vegetable pulp, which may generally be selected from primary pulp and secondary pulp.
  • the primary fibrous materials commonly referred to as fibrous materials, which can be obtained directly from vegetable raw materials by mechanical or chemical pulping.
  • secondary fibers are commonly referred to fibrous materials, which are recycled in the recycling of paper, board and cardboard production, eg waste paper.
  • Wood pulps in particular pulps such as sulphate pulp (SA) (also called kraft pulp), sulphate pulp, can be used as primary pulps.
  • SA sulphate pulp
  • S1 Sulfite pulp (S1) of deciduous and / or softwoods are used.
  • wood-containing fibers in particular wood pulps such as groundwood (HS), pressurized groundwood (PGW), refiner mechanical pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), thermomechanical pulp with chemical pretreatment (chemical thermal mechanical pulp CTMP) and thermomechanical pulp with sodium hydroxide peroxide pretreatment (BCTMP) in question.
  • Secondary fiber materials include various types of waste paper and deinked waste paper (Deinked pulp DIP). DIP is made by a wastepaper recycling process, with a large portion of the inks removed from the pulp suspension.
  • the pulp may essentially consist of one type of pulp or represent a mixture of different pulps and / or of differently processed pulps.
  • pulps may contain blends of differently milled or fiber-length sorted pulps.
  • Paper or paper product in the context of the present invention designate flat products made of fibers, in particular from chemically or mechanically exposed plant fibers, which are formed by dehydration of a pulp suspension using at least one screen usually with the addition of fillers and other additives.
  • process chemicals e.g., biocides, deaerators, retention aids
  • functional chemicals e.g., dyes, optical brighteners, wet strength agents.
  • paper or paper product means, in particular, graphic papers, office communication papers, packaging papers, hygiene papers and special papers.
  • all papers which are used for printing for example in flexographic printing, letterpress printing, offset printing or gravure printing, e.g. Newsprint.
  • Office communication papers are written, printed and copied papers, e.g. Photo printing and digital printing papers.
  • Packaging papers are papers, cardboard and paperboard for packaging purposes, e.g. Corrugated cardboard.
  • tissue papers are papers with a high specific volume and high suction force, which are typically used in the sanitary and kitchen sector or in the industrial sector.
  • special papers refers to papers and cardboards for special technical purposes, such as decorative papers and filter papers.
  • paper products can be classified into paper, cardboard and possibly cardboard.
  • a basis weight of less than or equal to 225 g / m 2 of paper and greater than 225 g / m 2 of cardboard is used.
  • Cardboard and paperboard are predominantly made up of several layers.
  • the aqueous composition is a suspension (slurry) of the pulp in water.
  • the aqueous composition may contain further dissolved, colloidally dissolved or solid constituents.
  • these are components known to the skilled person which are obtained or added in the course of the production of pulps (including possible bleaching steps).
  • the process according to the invention can be used in particular for the production of all known types of pulps which are used for the production of paper products.
  • the fibrous materials described above can be bleached and / or unbleached pulps and / or fibrous materials from deciduous or coniferous woods. Preference is given to using beech sulphite pulp and / or long fiber sulphate pulp.
  • the aqueous composition contains at least one pulp selected from the group consisting of sulphate pulp (SA), sulphate pulp, sulphite pulp (S1), groundwood (HS), pressure cut (PGW), refiner pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), thermomechanical pulp with chemical Pre-treatment (CTMP), thermomechanical pulp with caustic soda / peroxide pretreatment (BCTMP), waste paper (AP) and deinked waste paper (DIP).
  • SA sulphate pulp
  • S1 groundwood
  • PGW pressure cut
  • RMP refiner pulp
  • TMP thermomechanical pulp
  • CMP thermomechanical pulp with chemical Pre-treatment
  • BCTMP thermomechanical pulp with caustic soda / peroxide pretreatment
  • AP deinked waste paper
  • DIP deinked waste paper
  • the aqueous composition contains at least one pulp which has been bleached by alkaline oxidative.
  • the present invention relates to a process for producing a pulp as described above, characterized in that the pH of the aqueous composition in step b) is in the range of 4 to 11, preferably 4 to 8, preferably 6 to 7, 5, is set. If the pulp produced is to be used in papermaking in a so-called neutral procedure (usually using calcium carbonate as filler), the pH of the aqueous composition containing at least one pulp is preferably in a range from 6.8 to 10.8; especially 7.0 to 7.5. If the pulp produced is to be used in papermaking in so-called acidic driving, in particular a pH in the range from 4.5 to 6.8 is set by addition of methanesulphonic acid.
  • the pH of the aqueous composition is adjusted in particular by adding methanesulfonic acid until the desired pH or the desired pH range has been reached.
  • methanesulfonic acid The person skilled in common methods for controlling the pH are known.
  • the amount of methanesulfonic acid added depends on the type of aqueous composition containing at least one pulp and its initial value of the pH and the desired target value of the pH.
  • the pH of the aqueous composition containing at least one fibrous material can be adjusted by adding a mixture of acids containing methanesulfonic acid. It is also conceivable to use a mixture of methanesulfonic acid and carbon dioxide or a mixture of acids containing methanesulfonic acid and carbon dioxide. In particular, methanesulfonic acid is added as the sole acid to adjust and / or stabilize the pH. In addition, it is conceivable to additionally carry out the adjustment or regulation of the pH of the aqueous composition by adding a base known to the person skilled in the art (for example sodium hydroxide solution).
  • a base known to the person skilled in the art for example sodium hydroxide solution
  • the aqueous composition in step a) preferably has a consistency of from 0.1 to 45%, preferably from 3 to 45%.
  • the aqueous composition containing at least In particular, a pulp may have a consistency in the range of 3 to 8% (low consistency), in the range of 8 to 15 (middle consistency) or in the range of 15 up to 45% (high consistency). If the addition of methanesulfonic acid at a consistency in the range of 15 to 45% so usually conventional mixing and kneading units are used.
  • the consistency of an aqueous composition containing at least one pulp is understood as meaning the percentage of dry matter of the solids which can be filtered off in the composition in relation to the mass of the entire composition.
  • the dry matter is usually stated as absolute dry matter (atro) or as dry matter during drying under standard conditions (oven-dry, otro).
  • the determination of the consistency of pulp suspensions is described for example in DIN 54359 (EN ISO 4119).
  • the process described in the present application for the production of a pulp may contain further conventional process steps of pulp production.
  • the further processing steps can be selected from the process steps known to the person skilled in the art.
  • at least one process step can be selected from process steps for fiber exposure by chemical and / or thermal treatment of a fiber raw material (for example wood), dispersion, sorting, grinding, bleaching, dewatering, pressing and drying.
  • step b The addition of methanesulfonic acid to the aqueous composition (step b) may be accomplished at one or more different process steps of the pulp's manufacturing process.
  • the present process comprises the addition of methanesulfonic acid to the aqueous composition containing at least one pulp for adjusting and / or stabilizing the desired pH of the final pulp.
  • adjusting the pH in the neutral or acidic pH range facilitates the dehydration behavior of the pulp suspension.
  • an at least partial dehydration of the aqueous composition takes place.
  • a pulp in various shapes and different densities eg in the form of dry fiberboard or bales (about 90% otro), in the form of wet bales Fabric densities (about 60% otro) or in the form of a thickened pulp (about 5% otro).
  • step b) preferably in direct connection to step b
  • step b) preferably in direct connection to step b
  • At least one alkaline bleaching and / or treatment step takes place before step a).
  • at least one oxidative bleaching step is carried out with the addition of at least one peroxide compound, in particular hydrogen peroxide, in the alkaline pH range.
  • step a) at least one deinking step of a secondary pulp, e.g. with the addition of caustic soda, water glass, complexing agent, surfactant and hydrogen peroxide.
  • the present invention relates to the use of methanesulfonic acid comprising adjusting the pH of an aqueous composition containing at least one pulp to a value in the range of 4 to 11 in the production of pulps for the production of paper products, such as paper, cardboard, paperboard and / or fiberboard.
  • the paper product is selected from graphic paper, office communication paper, wrapping paper, cardboard, paperboard, sanitary paper and specialty paper, preferably graphic paper and office communication paper.
  • the invention relates to the use of methanesulfonic acid in the manufacture of pulps for the production of paper products, the paper product being a packaging material for the food industry.
  • methanesulfonic acid preferably relates to the preparation of a pulp containing at least one pulp selected from the group comprising sulfate pulp (SA), sulfate pulp, sulfite pulp (S1), groundwood (HS), pressure groundwood (PGW), refiner pulp (RMP), thermomechanical pulp Wood pulp (TMP), thermomechanical pulp with chemical pretreatment (CTMP), thermomechanical pulp with caustic soda / peroxide pretreatment (BCTMP), waste paper (AP) and deinked waste paper (DIP).
  • SA sulfate pulp
  • S1 groundwood
  • PGW pressure groundwood
  • RMP refiner pulp
  • TMP thermomechanical pulp Wood pulp
  • CMP thermomechanical pulp with chemical pretreatment
  • BCTMP thermomechanical pulp with caustic soda / peroxide pretreatment
  • AP waste paper
  • DIP deinked waste paper

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbstoffen, umfassend das Einstellen des pH-Wertes einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff durch Zugabe von Methansulfonsäure (MSA). Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbstoffe können für die Produktion von Papiererzeugnissen, wie etwa Papier, Karton und Pappe, oder für die Produktion von Faserplatten (Holzfaserplatten) eingesetzt werden.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Methansulfonsäure bei der Herstellung von Halbstoffen, welche für die Produktion von Papiererzeugnissen oder Faserplatten verwendet werden können.
  • Halbstoffe stellen ein wichtiges Ausgangsprodukt (Faserrohstoff) für die Produktion von Papiererzeugnissen dar und werden in der Regel in eigenständigen Produktionsanlagen hergestellt und als Rohstoff gelagert, transportiert und gehandelt. Halbstoffe können in verschiedenen Formen an der Papier- bzw. Kartonmaschine bereitgestellt werden. Für Lagerung und Transport werden sie meist in Form von feuchten oder trockenen Ballen oder Platten bereitgestellt. Es ist auch möglich Halbstoff in Form eines eingedickten Faserbreis bereitzustellen. Die Halbstoffe (oder auch Halbfertigstoffe bezeichnet) werden dann normalerweise, z.B. im Rahmen der Papierherstellung, weiter zu so genanntem Ganzstoff aufbereitet. Dies beinhaltet z.B. Mahlung, Zugabe von Nassstoff (z.B. Wasser), Dispergierung und Zugabe von Füllstoffen und/oder Additiven (Prozess- und Funktionschemikalien).
  • Aufgrund von gestiegenen Produktionsmengen und -geschwindigkeiten bei der Herstellung von Papiererzeugnissen sowie höheren Anforderungen an die Umweltverträglichkeit von Herstellungsverfahren (Abwasseraufbereitung, Schließung von Prozesswasserkreisläufen) ist auch eine ständig Verbesserung von Halbstoffen bzw. Verfahren zu deren Herstellung notwendig.
  • Als Halbstoffe werden im Allgemeinen Ausgangsmaterialen für die Produktion von Papiererzeugnissen bezeichnet, welche mindestens einen Faserstoff enthalten. Halbstoffe enthalten in der Regel mindestens einen pflanzlichen Faserstoff, welcher generell ausgewählt sein kann aus Primärfaserstoff und Sekundärfaserstoff. Als Primärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche direkt aus pflanzlichen Rohstoffen durch mechanischen oder chemischen Aufschluss gewonnen werden. Als Sekundärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche im Recycling der Papier-, Karton- und Pappe-Produktion zurückgeführt werden, z.B. Altpapier. Als Primärfaserstoffe kommen holzfreie Faserstoffe, insbesondere Zellstoffe wie Sulfatzellstoff (SA) (auch Kraftzellstoff genannt), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (SI) von Laub- und/oder Nadelhölzern zum Einsatz. Es können aber auch holzhaltige Faserstoffe, insbesondere Holzstoffe wie Holzschliff (HS), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischer Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischer Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP) und thermomechanischer Holzstoff mit Natronlauge-Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP) in Frage. Unter Sekundärfaserstoffe fallen verschiedene Altpapiersorten sowie deinkte Altpapiere (Deinked pulp DIP). DIP wird durch einen Altpapier-Aufbereitungsprozess hergestellt, wobei ein großer Teil der Druckfarben aus der Faserstoff-Suspension entfernt wird.
  • Holzstoff, wie Holzschliff, Druckschliff, TMP, RMP, aber auch Zellstoff werden häufig gebleicht. Man unterscheidet in der Regel oxidative und reduktive Bleichstufen, wobei diese Bleichstufen oftmals in Bleichsequenzen kombiniert werden. Häufig umfasst das Bleichen eine Behandlung mit Wasserstoffperoxid unter alkalischen Bedingungen. Schließt das Bleichverfahren mit einer alkalischen Stufe ab, ist in der Regel ein Absäuern der Faserstoffsuspension notwendig.
  • Weiterhin ist es möglich oben beschriebenen Halbstoffe, insbesondere Halbstoffe enthaltend Holzstoff, für die Produktion von Faserplatten (Holzfaserplatten) einzusetzen. Unter Papiererzeugnisse im Sinne der vorliegenden Erfindung sind auch Faserplatten (Holzfaserplatten) zu verstehen. Unter Halbstoffen im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind somit auch holzfaserhaltige Ausgangsmaterialien für die Produktion von Faserplatten zu verstehen. Faserplatten der bekannten Ausführungen und Qualitäten werden in der Regel durch Verfilzen und Pressen von Holzfasern gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln hergestellt. Die zur Produktion von Holzfaserplatten eingesetzten Holzfasern werden im Wesentlichen durch mechanische und/oder chemische Aufschlussverfahren ausgehend von dem Ausgangsmaterial (z.B. Holz, Restholz, Sägenebenprodukte) unter Freilegung der einzelnen Fasern, Faserbruchstücke oder Faserbündel hergestellt, wobei die Aufschlussverfahren weitestgehend den Verfahren der Papier- und Zellstoffindustrie entsprechen. Teilweise wird das holzfaserhaltige Ausgangsmaterial für die Produktion von Faserplatten einer Bleiche unterzogen.
  • Im Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung der verschiedenen Halbstoff-Typen enthaltend mindestens einen Faserstoff beschrieben (z.B. Papiermacher Taschenbuch, 8. Auflage, Dr. Curt Haefner-Verlag GmbH, Heidelberg), wobei überwiegend Holz als Ausgangsstoff eingesetzt wird. Darüberhinaus ist auch der Einsatz von Einjahrespflanzen wie beispielsweise Stroh bekannt. Generell ist das Ziel der Halbstoff- bzw. Faserstoff-Herstellung, den gewachsenen Faserverband (z.B. im Holz oder in anderen Rohstoffpflanzen) in Einzelfasern zu zerlegen und ganz oder teilweise von den Begleitstoffen wie Lignin, Hemicellulose und Extraktivstoff zu trennen.
  • Unter Zellstoff bzw. Zellstoffen sind allgemein Faserstoffe zu verstehen, welche aus pflanzlichen Faserrohstoffen (meist Holz) durch chemischen Aufschluss gewonnen werden. Bei der Zellstoff-Herstellung wird in der Regel das Pflanzenrohmaterial meist in Form von Hackgut (z.B. Holzschnitzel) in einer Aufschlusslösung gekocht, welche chemische Substanzen enthält, die mit dem Lignin reagieren, das Herauslösen des Lignins und somit die Freilegung der Fasern ermöglichen. Zellstoffe enthalten in der Regel als Hauptbestandteile Cellulose neben anderen Stoffen wie Hemicellulose und Restlignin. Am weitesten verbreitet sind Sulfatzellstoffe (SA) (auch Kraftzellstoffe genannt), welche etwa durch Behandlung (Kochen) des Rohmaterials (z.B. Holz- oder Strohschnitzeln) mit einem Gemisch aus Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumsulfid und/oder Natriumsulfat hergestellt werden, und Sulfitzellstoffe, welche etwa durch Behandlung (Kochung) des Rohmaterials mit Sulfit- und/oder Bisulfitverbindungen, z.B. Magnesiumbisulfit, hergestellt werden.
  • Unter Holzstoff bzw. Holzstoffen sind allgemein Faserstoffe zu verstehen, die aus Holz ausschließlich oder nahezu ausschließlich auf mechanische Weise hergestellt werden. Der Begriff Holzstoff umfasst beispielsweise die folgenden Faserstoffe: Holzschliff (HS) (auch stone groundwood SGW), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischer Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischer Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP) und thermomechanischer Holzstoff mit Natronlauge-Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP).
  • Zur Erhöhung der Weiße können Holz- und Zellstoffe oxidativ und/oder reduktiv unter Verwendung von bekannten Bleichchemikalien gebleicht werden. Überwiegend erfolgt das Bleichen von Faserstoffen oxidativ in alkalischem Medium unter Zusatz von Peroxidverbindungen, insbesondere Wasserstoffperioxid, z.B. in einem Bleichturm.
  • Weitere wichtige Faserstoffe für die Herstellung von Papiererzeugnissen sind Altpapier und deinkter Zellstoff (DIP, deinked pulp). Der Altpapier-Aufbereitungsprozess, auch Deinking-Prozess, führt in der Regel zu einer vollständigen oder teilweisen Entfernung der Druckfarbe aus dem Altpapier und somit zu einer Erhöhung der Weiße. Beim Deinking-Prozess wird gängigerweise das aufgeschlämmte, zerfaserte Altpapier mit Natronlauge, Wasserglas, Komplexbildner, Tensid und Wasserstoffperoxid versetzt. Die Druckfarben lösen sich und werden mittels Flotation aus der Faserstoff-Suspension ausgetragen.
  • Der pH-Wert einer wässrigen Faserstoff-Suspension ist von entscheidender Bedeutung für die Quellung der Fasern und die Entwässerung der Faserstoffsuspension. Ein hoher pH-Wert führt zu einer verstärkten Quellung der Fasern und erschwert die Entwässerung der Faserstoff-Suspension. Des weitern kann es im alkalischen Medium zu einem Celluloseabbau und einem Vergilben des Halbstoffes, bzw. des daraus hergestellten Papiererzeugnisses führen. Aus diesem Grund ist das genaue und zuverlässige Einstellen des pH-Wertes bei der Halbstoff-Herstellung auf den gewünschten pH-Bereich wichtig. Insbesondere erfolgt die Einstellung auf einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 11, insbesondere im Bereich von 4,5 bis 6,8 für Halbstoffe, die in der so genannte saure Fahrweise eingesetzt werden, oder im Bereich von 6,8 bis 10,8, bevorzugt 7,0 bis 7,5 für Halbstoffe, die in der so genannten neutralen Fahrweise eingesetzt werden.
  • Die Auswahl an geeigneten Säuren für die pH-Wert Einstellung im Rahmen der Herstellung von Halbstoffen ist sehr begrenzt. Aufgrund der Anforderungen an Verfügbarkeit, Preis und Stabilität wählt der der Fachmann aus einer sehr begrenzten Anzahl an Säuren aus, die für die Halbstoffherstellung in Frage kommen. Im Stand der Technik ist der Einsatz von Schwefelsäure, Natriumbisulfit, Schwefeldioxid (SO2) oder schwefeliger Säure zur Einstellung des pH-Wertes bei der Herstellung von Halbstoffen beschrieben. Zudem wird in Stand der Technik die Verwendung von Kohlendioxid zur pH-Wert Einstellung von Faserstoffsuspensionen beschrieben. Zudem ist beschrieben, dass sich der pH-Wert einer Faserstoff-Suspension durch Zugabe von Elektrolyten, wie Aluminiumsulfat, Aluminiumnitrat, Polyaluminiumchlorid (PAC) und Aluminiumhydroxidchlorid einstellen lässt.
  • Das Dokument WO 98/56988 beschreibt ein Verfahren zur Stabilisierung des pH-Wertes einer Pulpe Suspension für die Papierherstellung unter Verwendung einer Kombination eines Alkalimetallhydroxides und Kohlendioxid.
  • Das Dokument US 2010/0175839 beschreibt ein mehrstufiges Verfahren zur Einstellung des pH-Wertes einer Zellstoffsuspension, wobei der Zellstoff mindestens zweimal mit Kohlendioxid und mindestens einmal mit einer starken Säure, z.B. Schwefelsäure, schwefliger Säure oder Bisulfit, behandelt wird und wobei ein Schritt zur Carbonat-Entfernung umfasst ist.
  • Das Dokument WO 2009/003770 offenbart ein Verfahren zur Papierherstellung, wobei eine Faserstoffsuspension enthaltend einen mechanischen Holzstoff einer Säure-Base-Behandlung unterzogen wird, um eine Abnahme der Weiße zu verhindern. Dabei wird die Faserstoff-Suspension zunächst mit einer starken Säure, insbesondere Schwefelsäure, schweflige Säure, Salzsäure und Bisulfit, und anschließend mit einer schwachen Base (z.B. ein Alkalimetall-Bicarbonat oder Alkalimetall-Carbonat) behandelt.
  • Schwefelsäure, schweflige Säure und Schwefeldioxid weisen eine relativ hohe Korrosivität an Anlagenteilen und Rohrleitungen auf (z.B. Metallkorrosion, Betonkorrosion). Zudem besteht ein erhöhtes Gefahrenpotential bei der Anwendung von konzentrierter Schwefelsäure, schweflige Säure und Schwefeldioxid. Von Nachteil ist weiterhin, dass die Dosierung von gasförmigen Zusätzen, wie Kohlendioxid oder Schwefeldioxid, aufwändigere Dosiervorrichtungen erfordert und Ausgasen in verschiedenen Anlagenteilen zu Schwankungen des pH-Wertes führen kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine alternative Säure bzw. ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Halbstoffen bereitzustellen, dass zum einen alle abwasserrelevanten und umwelttechnischen Anforderungen erfüllt, eine einfache und kostengünstig durchzuführende Verfahrensführung ermöglicht und zudem die Eigenschaften des Halbstoffes günstig beeinflusst.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, dass sich der pH-Wert von Faserstoffsuspensionen im Rahmen der Halbstoffherstellung durch Zugabe von Methansulfonsäure besonders einfach und effektiv einstellen lässt.
  • Methansulfonsäure weist einen pKs-Wert von -0,6 auf und stellt somit eine starke bis sehr starke Säure dar. Methansulfonsäure wirkt nicht oxidierend und zeichnet sich durch Hitze- und Hydrolysebeständigkeit aus. Methansulfonate werden beispielsweise in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt. Methansulfonsäure findet weiterhin Anwendung in sauren Galvanisierungslösungen für Metallbeschichtungen.
  • Die vorliegende Anmeldung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes für die Produktion von Papiererzeugnissen enthaltend die folgenden Schritte
    1. a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff;
    2. b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff zum Einstellen des pH-Wertes auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11;
    3. c) optional mindestens einen weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung eines Halbstoffes.
  • Der Einsatz von Methansulfonsäure bei der Herstellung von Halbstoffen ist mit den folgenden Vorteilen verbunden:
    • Methansulfonsäure ist biologisch leicht abbaubar und halogenfrei und entlastet somit die Abwasserbehandlung des Herstellungsverfahrens.
    • Aufgrund der hohen Säurekonstante von Methansulfonsäure sind vergleichsweise niedrige Zugabemengen notwendig.
    • Wirtschaftlichkeit/Effizienz des Herstellungsverfahrens wird verbessert.
    • Methansulfonsäure ist farb- und geruchlos und zudem in hochreiner Qualität verfügbar, daher erfolgt keine Belastung des Herstellungssystems (Prozesswasser, Abwasser, Kreislaufwasser, Papiererzeugnisse) mit Fremdstoffen. Daher ist Methonsulfonsäure insbesondere zum Einsatz bei der Herstellung von Papiererzeugnissen (z.B. Verpackungsmaterialien) geeignet, die im Lebensmittelbereich verwendet werden.
    • Methansulfonsäure weist eine hohe thermische Stabilität auf, hat einen geringen Dampfdruck, ist hydrolysebeständig und unbegrenzt mit Wasser mischbar, daher sind Handhabung und Dosierung einfach.
    • Methansulfonsäure ist halogenfrei und weist - etwa im Vergleich zu Schwefelsäure - eine relativ geringe Korrosivität auf.
  • Durch den Einsatz vom Methansulfonsäure lässt sich somit die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Halbstoffen deutlich verbessern.
  • Es hat sich weiterhin gezeigt, dass sich das Entwässerungsverhalten von wässrigen Faserstoff-Suspensionen durch Zugabe von Methansulfonsäure verbessern lässt. Zudem ist die Vergilbungsneigung von Halbstoffen durch den Einsatz von Methansulfonsäure vermindert.
  • Als Halbstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Ausgangsmaterialen für die Produktion von Papiererzeugnissen zu verstehen, welche mindestens einen Faserstoff enthalten. Halbstoffe enthalten in der Regel mindestens einen pflanzlichen Faserstoff, welcher generell ausgewählt sein kann aus Primärfaserstoff und Sekundärfaserstoff. Als Primärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche direkt aus pflanzlichen Rohstoffen durch mechanischen oder chemischen Aufschluss gewonnen werden können. Als Sekundärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche im Recycling der Papier-, Karton- und Pappe-Produktion zurückgeführt werden, z.B. Altpapier. Als Primärfaserstoffe können holzfreie Faserstoffe, insbesondere Zellstoffe wie Sulfatzellstoff (SA) (auch Kraftzellstoff genannt), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1) von Laub- und/oder Nadelhölzern zum Einsatz kommen. Es können aber auch holzhaltige Faserstoffe, insbesondere Holzstoffe wie Holzschliff (HS), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischer Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischer Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP) und thermomechanischer Holzstoff mit Natronlauge-Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP) in Frage. Unter Sekundärfaserstoffe fallen verschiedene Altpapiersorten sowie deinkte Altpapiere (Deinked pulp DIP). DIP wird durch einen Altpapier-Aufbereitungsprozess hergestellt, wobei ein großer Teil der Druckfarben aus der Faserstoff-Suspension entfernt wird.
  • Je nach Einsatzgebiet kann der Halbstoff im Wesentlichen aus einer Faserstoffart bestehen oder Mischung von verschiedenen Faserstoffen und/oder von verschieden aufbereiteten Faserstoffen darstellen. Zum Beispiel können Halbstoffe Mischungen von unterschiedlich gemahlenen oder hinsichtlich Faserlänge sortierten Faserstoffen enthalten.
  • Papier bzw. Papiererzeugnis im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnen flächige Erzeugnisse aus Fasern, insbesondere aus chemisch oder mechanisch freigelegten Pflanzenfasern, welche durch Entwässerung einer Faserstoff-Suspension mit Hilfe mindestens eines Siebes meist unter Zusatz von Füllstoffen und weiteren Additiven gebildet werden. Bei Additive unterscheidet man in der Regel in Prozesschemikalien (z.B. Biozide, Entlüfter, Retentionshilfsmittel) und Funktionschemikalien (z.B. Farbstoffe, optische Aufheller, Nassfestmittel). Unter Papier bzw. Papiererzeugnis im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere grafische Papiere, Bürokommunikationspapiere, Verpackungspapiere, Hygienepapiere und Spezialpapiere zu verstehen. Als grafische Papiere im Sinne der Erfindung sind alle Papiere die zum Bedrucken beispielsweise im Flexodruck, Hochdruck, Offset-Druck oder Tiefdruck, Verwendung finden, z.B. Zeitungsdruckpapiere. Unter Bürokommunikationspapieren sind Schreib-, Druck- und Kopierpapiere zu verstehen, z.B. Fotodruck- und Digitaldruckpapiere. Unter Verpackungspapieren sind Papiere, Karton und Pappe für Verpackungszwecke zu verstehen, z.B. Wellpappe. Hygienepapiere im Sinne der Erfindung sind Papiere mit hohem spezifischem Volumen und hoher Saugkraft, die typischerweise im Sanitär- und Küchenbereich oder im industriellen Bereich Anwendung finden. Der Ausdruck Spezialpapiere bezeichnet Papiere und Pappen für spezielle technische Verwendungszwecke, beispielsweise Dekorpapiere und Filterpapiere.
  • Papiererzeugnisse können je nach ihrer flächenbezogenen Masse in Papier, Pappe und ggf. Karton klassifiziert werden. Gemäß DIN 6730 spricht man bei einer flächenbezogenen Masse von kleiner gleich 225 g/m2 von Papier und größer 225 g/m2 von Pappe. Oft werden auch Papiererzeugnisse mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 7 bis 150 g/m2 als Papier, im Bereich von 150 bis 600 g/m2 als Karton und ab 600 g/m2 als Pappe bezeichnet. Typischerweise bestehen Karton und Pappe überwiegend aus mehreren Lagen.
  • Insbesondere handelt es sich bei der wässrigen Zusammensetzung um eine Suspension (Aufschlämmung) des Faserstoffes in Wasser. In der wässrigen Zusammensetzung können weitere gelöste, kolloidal gelöste oder feste Bestandteile enthalten sein. Insbesondere handelt es sich um dem Fachmann bekannte Bestandteile, welche im Rahmen der Herstellung von Halbstoffen (inklusive eventueller Bleichschritte) anfallen oder zugegeben werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Herstellung von allen bekannten Arten von Halbstoffen eingesetzt werden, die für die Herstellung von Papiererzeugnissen Verwendung finden.
  • Der Faserstoff kann insbesondere ausgewählt werden aus:
    • Zellstoffen (ZS), wie Sulfatzellstoff (SA) (auch Kraftzellstoffstoff genannt), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1);
    • Holzstoffen, wie Holzschliff (HS) (auch Steinschliff oder stone groundwood SGW genannt), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischem Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP);
    • Sekundärfaserstoffen, wie Altpapier (AP) und deinktes Altpapier (deinked pulp DIP).
  • Als Faserstoffe können oben beschriebenen gebleichte und/oder ungebleichte Zellstoffe und/oder Faserstoffe aus Laub- oder Nadelhölzern verwendet werden. Bevorzugt wird Buchen-Sulfitzellstoff und/oder Langfaser-Sulfatzellstoff eingesetzt.
  • Insbesondere enthält die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP).
  • Insbesondere bevorzugt enthält die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff, der alkalisch oxidativ gebleicht wurde.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der wässrigen Zusammensetzung in Schritt b) auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11, bevorzugt 4 bis 8, bevorzugt von 6 bis 7,5, eingestellt wird. Soll der hergestellte Halbstoff bei die Papierherstellung in so genannter neutraler Fahrweise (meist unter Einsatz von Calciumcarbonat als Füllstoff) eingesetzt werden, so wird bevorzugt der pH-Wert der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff auf einen Bereich von 6,8 bis 10,8; insbesondere 7,0 bis 7,5 eingestellt. Soll der hergestellte Halbstoff bei der Papierherstellung in so genannter saurer Fahrweise eingesetzt werden, wird durch Zugabe von Methansulfonsäure insbesondere ein pH-Wert im Bereich von 4,5 bis 6,8 eingestellt.
  • Das Einstellen des pH-Wertes der wässrigen Zusammensetzung erfolgt insbesondere durch Zugabe von Methansulfonsäure bis zum Erreichen des gewünschten pH-Wertes bzw. des gewünschten pH-Bereichs. Dem Fachmann sind gängige Verfahren zur Kontrolle des pH-Wertes bekannt. Die Zugabemenge an Methansulfonsäure richtet sich nach Art der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff und deren Ausgangswert des pH-Werts sowie dem gewünschten Zielwert des pH-Werts.
  • Das Einstellen des pH-Wertes der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff kann durch Zugabe einer Mischung von Säuren enthaltend Methansulfonsäure erfolgen. Es ist weiterhin denkbar, eine Mischung aus Methansulfonsäure und Kohlendioxid oder eine Mischung von Säuren enthaltend Methansulfonsäure und Kohlendioxid einzusetzen. Insbesondere wird Methansulfonsäure als alleiniger Säure zur Einstellung und/oder Stabilisierung des pH-Werts zugegeben. Darüber hinaus ist denkbar die Einstellung bzw. Regulierung des pH-Wertes der wässrigen Zusammensetzung zusätzlich durch Zugabe einer dem Fachmann bekannten Base (z.B. Natronlauge) durchzuführen.
  • Bevorzugt weist die wässrige Zusammensetzung in Schritt a) eine Stoffdichte von 0,1 bis 45 %, bevorzugt 3 bis 45 %, auf. Die wässrige Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff kann insbesondere eine Stoffdichte im Bereich von 3 bis 8 % (low consistency), im Bereich von 8 bis 15 (middle consistency) oder im Bereich von 15 bis 45 % (high consistency) aufweisen. Erfolgt die Zugabe von Methansulfonsäure bei einer Stoffdichte im Bereich von 15 bis 45 % so werden in der Regel gängige Misch- und Knetaggregate eingesetzt.
  • Als Stoffdichte einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff (Faserstoff-Suspension) wird der Prozentsatz der Trockenmasse der abfiltrierbaren Feststoffe in der Zusammensetzung in Bezug auf die Masse der gesamten Zusammensetzung verstanden. Gängigerweise wird die Trockenmasse als absolute Trockenmasse (atro) oder als Trockenmasse bei Trocknung unter Normbedingungen (ofentrocken, otro) angegeben. Die Bestimmung der Stoffdichte von Faserstoff-Suspensionen wird beispielsweise in DIN 54359 (EN ISO 4119) beschrieben.
  • Ferner kann das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes weitere gängige Verfahrensschritte der Halbstoff-Herstellung enthalten. Die weiteren Bearbeitungsschritte können je nach Art des Halbstoffes aus den dem Fachmann bekannten Verfahrensschritten ausgewählt werden. Insbesondere kann mindestens ein Verfahrensschritte ausgewählt aus Verfahrensschritten zur Faserfreilegung durch chemische und/oder thermische Behandlung eines Faser-Rohstoffes (z.B. Holz), Dispergierung, Sortierung, Mahlung, Bleichen, Entwässerung, Pressen und Trocknen enthalten sein.
  • Die Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung (Schritt b) kann an einem oder mehreren verschiedenen Verfahrenschritten des Herstellungsverfahrens des Halbstoffes erfolgen. Insbesondere umfasst das vorliegende Verfahren die Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff zum Einstellen und/oder Stabilisieren des gewünschten pH-Wertes des fertigen Halbstoffes.
  • Generell erleichtert das Einstellen des pH-Wertes im neutralen oder sauren pH-Bereich das Entwässerungsverhalten der Faserstoffsuspension. Insbesondere erfolgt nach Schritt b), bevorzugt im direkten Anschluss an Schritt b), eine zumindest teilweise Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung.
  • Je nach Art und Weise der gewünschten weiteren Verwendung des Halbstoffes kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrens ein Halbstoff in verschiedenen Formen und verschiedenen Stoffdichten hergestellt werden, z.B. in Form von trockenen Faserplatten oder Ballen (ca. 90 % otro), in Form von feuchten Ballen mit Stoffdichten (ca. 60 % otro) oder in Form eines eingedickten Faserbreis (ca. 5 % otro).
  • In diesem Zusammenhang erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform nach Schritt b), bevorzugt im direkten Anschluss an Schritt b), eine Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 80 bis 90 % (otro). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt nach Schritt b), bevorzugt im direkten Anschluss an Schritt b), die Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 10 bis 30 % (otro).
  • Bevorzugt erfolgt vor Schritt a) mindestens ein alkalischer Bleich- und/oder Aufbereitungsschritt. Insbesondere erfolgt vor Schritt a) mindestens ein oxidativer Bleichschritt unter Zugabe von mindestens einer Peroxid-Verbindung, insbesondere Wasserstoffperoxid, im alkalischen pH-Bereich.
  • Weiterhin bevorzugt erfolgt vor Schritt a) mindestens ein Deinking-Schritt eines Sekundärfaserstoffes, z.B. unter Zugabe von Natronlauge, Wasserglas, Komplexbildner, Tensid und Wasserstoffperoxid.
  • In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte enthält
    • a1) Bleichen eines Faserstoffes ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP) unter Zugabe von mindestens einer Peroxid-Verbindung im alkalischen pH-Bereich;
    • a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend den gebleichten Faserstoff aus Schritt a1;
    • b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend den gebleichten Faserstoff zum Einstellen des pH-Wertes.
  • In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes wie oben beschrieben, wobei es die folgenden Schritte enthält
    • a1) Deinken eines Sekundärfaserstoffes, insbesondere Altpapiers, unter Zugabe von Natronlauge, Wasserglas, Komplexbildner, Tensid und Wasserstoffperoxid;
    • a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend den Sekundärfaserstoff aus Schritt a1;
    • b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend den Sekundärfaserstoff zum Einstellen des pH-Wertes.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Methansulfonsäure umfassend das Einstellen des pH-Wertes einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11 bei der Herstellung von Halbstoffen für die Produktion von Papiererzeugnissen, wie beispielsweise Papier, Pappe, Karton und/oder Faserplatte. Insbesondere ist das Papiererzeugnis ausgewählt aus graphischem Papier, Bürokommunikationspapier, Verpackungspapier, Karton, Pappe, Hygienepapier und Spezialpapier, bevorzugt graphischem Papier und Bürokommunikationspapier. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung von Methansulfonsäure bei der Herstellung von Halbstoffen für die Produktion von Papiererzeugnissen, wobei es sich bei dem Papiererzeugnis um ein Verpackungsmaterial für den Lebensmittelbereich handelt.
  • Bevorzugt bezieht sich die Verwendung von Methansulfonsäure auf die Herstellung eines Halbstoffs enthaltend mindestens einen Faserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP).

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes für die Produktion von Papiererzeugnissen enthaltend die folgenden Schritte
    a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff;
    b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff zum Einstellen des pH-Wertes auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11;
    c) optional mindestens einen weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung eines Halbstoffes.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP) enthält
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff enthält, der alkalisch oxidativ gebleicht wurde.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung in Schritt a) eine Stoffdichte von 0,1 bis 45 % aufweist.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) eine zumindest teilweise Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung erfolgt.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) eine Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 80 bis 90 % (otro) erfolgt.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) eine Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 10 bis 30 % (otro) erfolgt.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) mindestens ein alkalischer Bleich- und/oder Aufbereitungsschritt erfolgt.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) mindestens ein oxidativer Bleichschritt unter Zugabe von mindestens einer Peroxid-Verbindung im alkalischen pH-Bereich erfolgt.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) mindestens ein Deinking-Schritt eines Sekundärfaserstoffes erfolgt.
  11. Verwendung von Methansulfonsäure umfassend das Einstellen des pH-Wertes einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11 bei der Herstellung von Halbstoffen für die Produktion von Papiererzeugnissen.
  12. Verwendung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbstoff mindestens einen Faserstoff enthält ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gebleichten oder ungebleichten Sulfitzellstoffen aus Laub- und/oder Nadelhölzern, gebleichten oder ungebleichten Sulfatzellstoffen aus Laub- und/oder Nadelhölzern, Holzstoffen, Holzschliff (SGW), Druckschliff (PGW), thermomechanischem Holzstoff (TMP), Refiner-Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (Chemical-Thermo-Mechanical-Pulp, CTMP), Halbzellstoffen, Altpapieren und deinktem Altpapier (DIP).
  13. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Papiererzeugnis um ein Verpackungsmaterial für den Lebensmittelbereich handelt.
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