WO2021249968A1 - Bindemittel, insbesondere ölbindemittel - Google Patents

Bindemittel, insbesondere ölbindemittel Download PDF

Info

Publication number
WO2021249968A1
WO2021249968A1 PCT/EP2021/065215 EP2021065215W WO2021249968A1 WO 2021249968 A1 WO2021249968 A1 WO 2021249968A1 EP 2021065215 W EP2021065215 W EP 2021065215W WO 2021249968 A1 WO2021249968 A1 WO 2021249968A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
binder
cardboard
fibers
water
weight
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/065215
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Scott Treick
Alexander Braun
Original Assignee
Katz Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Katz Gmbh & Co. Kg filed Critical Katz Gmbh & Co. Kg
Priority to EP21733384.8A priority Critical patent/EP4162008A1/de
Publication of WO2021249968A1 publication Critical patent/WO2021249968A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/32—Materials not provided for elsewhere for absorbing liquids to remove pollution, e.g. oil, gasoline, fat

Definitions

  • Binders especially oil binders
  • the present invention relates to a binder in the form of cardboard, a method for producing the binder and its use for
  • Binders are used to bind chemicals, especially oils, in various facilities such as road maintenance depots, fire brigades and THW.
  • the binder should not be powdery or too fine-grained and can in principle also be applied in a liquid state.
  • the base materials of the binder can be of both mineral and vegetable origin.
  • the absorption of chemicals can be carried out with a wide range of binders.
  • the areas of application of the binders can as a rule be subdivided into the areas of "industry”, “traffic areas” and “bodies of water”, whereby a distinction between inland waters and marine waters is useful.
  • Different types and forms of binding agents are available, which are adapted to the respective situations, such as fleeces, snakes, cubes, etc ..
  • binders For bodies of water there are also binders with special material properties, such as good buoyancy or high binding speed. These binders are mostly used in combination with physical barriers for the leaked chemicals to remove them, in particular to remove mineral oils, on bodies of water.
  • buoyant binding agent is then poured onto the body of water.
  • the binding agents are usually introduced into the pollution from the air or from the ship, where they are released and only removed from the water after some time.
  • oil binding agents are used in bodies of water, they are usually buoyant with and without oil wetting and are made in such a way that they can be retrieved while floating as much as possible.
  • the binding agent After the binding agent has absorbed the chemical, in particular the oil, it is collected again, in particular with the aid of sieves or special rakes.
  • the leaked chemicals in particular the leaked oil, can then simply be disposed of in combination with the binding agent.
  • Binders in particular oil binders, are known from the prior art.
  • the known binders have a number of disadvantages.
  • substances with a toxic effect can arise that can remain in the environment, especially in a body of water, since when recovering binders - depending on the meteorological and hydrodynamic conditions and the recovery technology used - only some of the binders may be reabsorbed can be.
  • known binders are only buoyant for short periods of time, which makes it necessary to recover the binder quickly. The known binders are therefore in need of improvement in several points.
  • the present invention is based on the object of eliminating the disadvantages of the known binders.
  • a binder should be provided that is non-toxic to humans and the environment and as completely biodegradable as possible and counteracts permanent pollution of the environment.
  • the binding agent should also be as universal as possible and should absorb chemicals such as oils and fuels as quickly and completely as possible.
  • the binder should have the highest possible absorption rate, i.e. be able to absorb many times its own weight.
  • the binder should also be as light as possible, i.e. have a low density so that it is buoyant.
  • a binder according to claim 1 ie. by a binder in the form of cardboard, comprising lignocellulosic fibers and at least one hydrophobic sizing agent, the lignocellulosic fibers comprising stone pulp.
  • the binder according to the invention has the advantage that it is non-toxic to humans and the environment and completely biodegradable.
  • the binder according to the invention can be used universally and absorbs a wide range of chemicals, such as oils and fuels, within a very short time and, due to its high absorption rate, can absorb many times its own weight.
  • the binder according to the invention is also buoyant, easy to handle and inexpensive to transport. It can also be easily collected from the surface of water, thus preventing permanent water pollution.
  • the binder according to the invention can be disposed of inexpensively, for example by thermal recycling.
  • Cardboard is understood here to mean, in particular, a material made from wood pulp, semi-cellulose or waste paper by gluing or pressing together.
  • cardboard is understood here to mean a flat material consisting essentially of fibers, mostly of vegetable origin, which is usually formed by dewatering a fibrous suspension on a sieve. This preferably creates a fiber felt that can then be compressed and dried.
  • Typical basis weights or basis weights of cardboard are> 150 g / m 2 and preferably> 200 g / m 2 .
  • cardboard is understood to mean a material as defined in DIN 6735 (2010).
  • accumulations of cellulose fibers that have not been processed into a material by gluing or pressing together or that are not in the form of a fiber felt should not be subsumed under the term cardboard.
  • pulp is usually applied to a wire section.
  • the fiber pulp is dewatered there, creating an "endless" fiber layer that is removed at the end of the screen and usually introduced into a subsequent press area in which the wet cardboard web is pressed out.
  • the residual moisture is then preferably evaporated in a drying machine, which Cardboard web then smoothed and rolled out or cut directly into sheets.
  • Suitable paperboard usually comprises several layers.
  • an inlay layer which essentially comprises the wood stone grinding is preferably covered on each side by a cover layer.
  • the top layers are significantly thinner than the insert layer and comprise wood pulp, white coated wood-containing paper and white uncoated chips.
  • Such a three-layer cardboard is characterized by increased stability.
  • Cellulose is the fibrous mass that is created during the chemical decomposition of plant fibers, which consists primarily of cellulose and is essentially free of lignin.
  • pulp should not be subsumed under the term "lignocellulose-containing fibers".
  • the cardboard consists only of the insert layer, that is to say forms a single-layer cardboard.
  • This inlay layer preferably comprises a combination of wood and stone pulp fibers. It can also contain secondary fibers which have been reused from the processing process and which are composed of fibers containing lignocell ulose.
  • Wood stone grinding is a general term for fiber material that is obtained from wood by mechanical defibration and is used for the production of certain types of paper, cardboard and cardboard.
  • Wood stone grinding is made mechanically. Debarked wooden sticks (e.g. meter wood) from coniferous wood, mostly spruce, are preferably pressed onto rotating whetstones with the addition of warm water and then grinded (frayed).
  • Debarked wooden sticks e.g. meter wood
  • coniferous wood mostly spruce
  • the wood stone grinding preferably comprises 98% to 100% spruce wood. 1% to 2% of the wood stone grinding can comprise fir wood. The use of other soft woods is possible, but not desirable because of the high resin content.
  • round timber is preferred.
  • long fibers in particular are created, which result in increased stability of the resulting cardboard and thus allow the production of thinner cardboard.
  • Wood stone grinding especially softwood stone grinding, and especially spruce stone grinding, especially from round wood, has good drainage properties because it has a high proportion of long fibers. It also favors the stability of the cardboard and its volume. With the pure use of wood stone grinding, especially softwood stone grinding, and especially spruce wood Stone grinding, you get a cardboard with high volume, low suction time and high absorption capacity.
  • Gluing is a process in paper production that in principle has nothing to do with gluing as we see it every day. Sizing serves to improve important paper properties. A distinction is made between surface sizing (thin glue application on the upper side of the paper web, the paper sheet) and engine sizing (addition of glue before sheet formation in the fiber mass). The in-situ sizing is used specifically for the sizing effect, the surface sizing also to increase the surface strength. In particular, sizing is understood to mean the (partial) hydrophobing of cardboard.
  • a sizing agent is therefore an agent that is used to glue cardboard, in particular to (partially) hydrophobize the fibers and the cardboard produced with them.
  • the sizing agent is preferably added directly to the suspension comprising the lignocellulose-containing fibers.
  • the sizing agent is hydrophobic. Substances that cannot be mixed with water are referred to as "hydrophobic".
  • Hydrophobicity can be defined, for example, via the logP value.
  • the n-octanol-water partition coefficient K ow also spellings such as
  • K ow Water partition coefficient K ow .
  • c 0 Si concentration of a chemical in the octanol-rich phase
  • c w Si concentration of a chemical in the water-rich phase.
  • K ow is greater than one if a substance is more soluble in fat-like solvents such as n-octanol, less than one if it is more soluble in water. Accordingly, log P is positive for lipophilic and negative for hydrophilic substances.
  • the sizing agent preferably has a logP greater than 1.
  • the binder according to the invention is preferably a binder for oil.
  • Oil is a complex mixture of organic compounds such as aromatics, alkenes, alkanes, paraffins, naphthens and individual elements such as nitrogen, oxygen, sulfur, sodium, nickel, iron, vanadium and others. It is usually transported as crude oil, but its fractions, such as gasoline, diesel, heating and bunker oils, are also often transported.
  • the binder according to the invention is preferably a binder for crude oil or for all oils obtained from petroleum by (fractional) distillation, such as diesel.
  • binding agent according to the invention is an oil binding agent
  • this agent should preferably either comply with test specification LTwS no. 27 or according to the test regulations DWA-A 716-1, -9 and -10 (March 2018) that have also been valid since 2018.
  • the binder according to the invention is preferably characterized in that the at least one hydrophobic sizing agent comprises a hydrophobic sizing agent based on alkyl ketene dimers.
  • Alkylated ketene dimers or alkyl ketene dimers are based on the four-membered ring system of 2-oxetanone, with an alkyl group in the 3-position and an alkylidene group in the 4-position.
  • Alkyl ketene dimers preferably have a structure according to the following
  • alkylated ketene dimers is, for example, in the engine sizing of paper, paperboard and cardboard, as well as in the hydrophobization of cellulose fibers.
  • Industrially used alkyl ketene dimers are preferably derived from fatty acids with chain lengths between C 14 and C 22 . Palmityl (C 16 ) diketene and stearyl (C 18 ) diketene and mixtures thereof, and also fatty acid mixtures from the hydrolysis of animal and vegetable fats in the given chain length distribution, are preferably used.
  • Alkenylsuccinic anhydrides are used.
  • Alkenylsuccinic anhydrides preferably have a structure according to the following formula (II), the length of the aliphatic radicals R 1 and R 2 being variable.
  • the radicals R 1 and R 2 are preferably C 14 to C 22 radicals as defined for the alkyl ketene dimers.
  • Glues based on alkenylic acid anhydrides have the advantage that the glue can penetrate the fibers better, while glue based on alkyl ketene dimers tends to wrap around the fibers. This can have a positive effect on the water-repellent effect.
  • glue based on resin glue can also be used.
  • alkyl ketene dimers are waxy solids with melting points between 42 and 70 ° C.
  • Mixtures of alkylated ketene dimers and water are usually dispersions at temperatures below 40 ° C and emulsions at temperatures above 45 ° C.
  • the binder according to the invention is furthermore preferably characterized in that it comprises at least one starch, preferably a native starch.
  • the at least one starch serves in particular to firmly bond the various layers of the binding agent to one another, so it is preferably used in an embodiment in which the binding agent is in the form of a multilayered cardboard.
  • the starch preferably as a solution or dispersion, is preferably applied to the interfaces of the individual layers while they are still moist. During the subsequent dewatering and drying, a solid bond is created between the layers.
  • the starch is preferably a native starch, in particular a native wheat starch.
  • native starches such as potato starch, tapioca starch ... and / or corn starch can also be used.
  • the binder according to the invention is furthermore preferably characterized in that the lignocellulose-containing fibers or wood stone grinding are contained in an amount of 80 to 95% by weight, based on the total weight of the binder.
  • the lignocellulose-containing fibers are preferably present in the insert layer, particularly preferably only in this.
  • the binder according to the invention is furthermore preferably characterized in that the at least one starch is present in an amount from 1 to 5. g / m 2 , preferably from 2 to 4 g / m 2 , based on the surface of the binder.
  • the surface is understood to mean the macroscopic surface that results from multiplying the length and the width of the binder.
  • the microscopic surface which takes into account the porous structure of the cardboard, should not be used here.
  • the binder according to the invention is furthermore preferably characterized in that the at least one hydrophobic sizing agent is present in an amount from 0.5 to 5% by weight, preferably from 2 to 4% by weight, based on the total weight of the binder.
  • the binder according to the invention is preferably characterized in that the binder has a thickness of 0.5 to 3.0 mm, preferably 0.8 to 2.6 mm.
  • the thickness of the binder refers to the length of the shortest edge of the binder.
  • Such thicknesses are particularly preferred because they make the binder very light and therefore easy to transport and easy to bring in and out again.
  • the binder according to the invention is preferably characterized in that the binder has a weight per unit area of 200 to 1200 g / m 2 , preferably from 300 to 1000 g / m 2 .
  • the binder according to the invention is furthermore preferably characterized in that the binder has a volume to weight ratio of 2 to 3 cm 3 / g, preferably from 2.4 to 2.7 cm 3 / g.
  • the binder according to the invention can be in the form of cardboard that has been comminuted into small particles.
  • the binder is preferably present here with a particle size of 0.05 mm to 20 mm, or 0.5 to 50 mm, preferably 0.125 mm to 10 mm, measured in accordance with DIN EN 933-1 (2012).
  • Such a binding agent in the form of cardboard that has been comminuted to small particles has the advantage that it has a higher absorbency for oil compared to planar binding agents. It can be used universally, e.g. on water or asphalt or other soils. It is also well suited for the absorption of oil in closed or clear water areas.
  • a binding agent in the form of cardboard that has been crushed into small particles can be used well as a filler material for oil barriers.
  • Such a binding agent in the form of cardboard that has been shredded into small particles can also be introduced into a pad, sack or bag as a filler material.
  • a robust material such as a nonwoven fabric (e.g. spunbonded fabric with 60 g / m 2 ) can be used to form a cavity or chamber which is filled with the binding agent in the form of small-sized cardboard and then closed.
  • the robust fabric is preferably oil-permeable.
  • the size of such pads, sacks or bags is not limited. However, sizes of 20 cm to 150 cm in length and 20 to 150 cm in width, preferably in the form of rectangles or squares, have proven useful.
  • Suitable sizes of such pads, sacks or bags include in particular 6 ⁇ 90 cm, 60 ⁇ 45 cm, 20 ⁇ 30 cm or 80 ⁇ 120 cm.
  • these pads, sacks or bags there can also be several chambers filled with the binding agent in the form of cardboard that has been comminuted into small particles. Several chambers have the advantage that the binding agent is optimally distributed over the pad.
  • Such pads, sacks or bags preferably comprise 100 g to 10 kg of binding agent, the amount of binding agent being matched to the size of the pad, sack or pouch.
  • such pads, sacks or bags contain 2 to 3 kg or 1 to 2 kg or 0.1 to 0.5 kg or 5 to 6 kg of binding agent.
  • the binder according to the invention can additionally contain conventional additives, such as fillers or fixing and flocking agents.
  • Filler materials are preferably white, water-insoluble compounds (pigments) which, with the exception of carbonates, do not form any chemical bond.
  • fillers do not work because they do not enter into any chemical interactions. They fill voids in the cardboard / paper and have an influence on the degree of whiteness, more or less depending on the use and means.
  • fillers calcium carbonate and bentonite are referred to as fillers.
  • Calcium carbonates are rhombohedral mineral forms of rock, such as chalk, limestone and marble. From a chemical point of view, calcium carbonates are salts of carbonic acid.
  • Bentonite is a rock that is a mixture of different clay minerals and contains montmorillonite (60% to 80%) as the most important component, which explains its strong water absorption and swelling capacity. Further accompanying minerals are quartz, mica, feldspar, pyrite or calcite. It arises in particular through weathering from volcanic ash.
  • the binder according to the invention preferably contains calcium carbonate as filler.
  • Bentonite can also be used as a filler material.
  • the filler material is preferably present in an amount of from 50 to 100 g / m 2 , preferably from 60 to 80 g / m 2 , based on the surface area of the binder, as defined above.
  • Flocculation is the term used to describe the joining together of small colloidal particles to form microflakes. These can be removed either by filtration or by sedimentation and flotation. For the latter, a flocculant must be added in addition to the flocculant, which converts the microflocks that have formed into macroflocks.
  • a flocculant is supposed to bind colloidly dissolved and finest suspended particles to one another in order to obtain larger flakes that can be filtered out as required. Since these particles have the same density as water, they are in suspension and cannot sediment.
  • the negative charge and the associated mutual repulsion prevent the particles from connecting with one another and thus prevent the possibility of sedimentation.
  • the flocculant should allow the particles to agglomerate and thus filter them out.
  • the binder according to the invention preferably contains polydimethyldiallyiamonium chloride as a flocculant.
  • flocculants in the form of modified organic natural products, such as modified starch, for example carboxylmethyl cellulose, polyacrylamides and / or aluminum compounds, such as polyaluminum chloride (PAC).
  • modified organic natural products such as modified starch, for example carboxylmethyl cellulose, polyacrylamides and / or aluminum compounds, such as polyaluminum chloride (PAC).
  • PAC polyaluminum chloride
  • the flocculant is preferably contained in an amount of from 0.0005 to 0.0030% by weight, preferably from 0.0010 to 0.0020% by weight, based on the total weight of the binder.
  • the binder according to the invention preferably additionally contains a surfactant, preferably a nonionic surfactant, and / or a fatty acid ester as a defoaming agent, preferably in an amount of 0.00005 to 0.00015% by weight, based on the total weight of the binder.
  • a surfactant preferably a nonionic surfactant, and / or a fatty acid ester as a defoaming agent, preferably in an amount of 0.00005 to 0.00015% by weight, based on the total weight of the binder.
  • Chemical-degrading, in particular oil-degrading, microorganisms are preferably immobilized on the surface of the binding agent or the lignocellulose-containing fibers.
  • Preferred microorganisms are alkanotrophic bacteria of the genus Rhodococcus, Pseudomonas and Sphingomonas and phototrophic algae and cyanobacteria of the genera Microcoleus, Phormidium, Lyngbya, Oscillatoria and Anabaena.
  • the immobilization is preferably carried out during production or before the binder is used.
  • the binder according to the invention is preferably used in sizes of 100 ⁇ 100 mm, preferably 70 ⁇ 70 mm and particularly preferably 50 ⁇ 50 mm.
  • the binder according to the invention preferably has a density of 250 to 450 kg / m 3 , particularly preferably 350 to 400 kg / m 3 , in particular of about
  • the bulk density of the binder according to the invention is preferably 150 to 300 kg / m 3 , particularly preferably 200 to 250 kg / m 3 , in particular about 220 kg / m 3 .
  • the oil absorption rate of the binder according to the invention per m 3 is preferably 300 to 400 kg, particularly preferably 320 to 360 kg, in particular about 340 kg.
  • the oil absorption rate of the binder according to the invention per m 3 of particle volume is preferably 400 to 800 kg, particularly preferably 500 to 700 kg, in particular about 600 kg.
  • the oil absorption rate of the binder according to the invention per m 2 of particle surface is preferably 0.5 to 1 kg, particularly preferably 0.7 to 0.9 kg, in particular 0.8 kg.
  • the oil absorption rate of the binder according to the invention per kg of binder is preferably 1 to 2 kg, particularly preferably 1.2 to 1.6 kg, in particular about 1.5 kg.
  • the coverage dose is preferably more than 0.2 m 2 / m 2 , preferably more than 0.3 m 2 / m 2 .
  • the cleaning rate of the binder according to the invention is preferably more than 80%, in particular more than 90%.
  • the suspension time of the binder in water is preferably at least 3 or 4 or 5 or 6 or 7 or 8 or 9 or 10 or 11 or 12 or 13 or 14 or 15 or 16 or 17 or 18 or 19 or 20 Days.
  • the suspension time of the binder in water is particularly preferably at least 21 days.
  • the present invention also relates to a method for producing the binder according to the invention in the form of cardboard.
  • the method according to the invention comprises at least the following steps; a) Production of fibers from lignocellulose-containing raw materials by wood stone grinding and mixing these fibers with water to obtain a suspension, b) adding at least one hydrophobic sizing agent to the suspension from step a) in order to obtain hydrophobic fibers, c) forming a flat paperboard precursor comprising the hydrophobic fibers from step b), and d) drying the paperboard precursor obtained in step c) in order to to obtain a binder in the form of cardboard, preferably with a dry content of more than 90% by weight.
  • step a Before the lignocellulose-containing raw material, in particular the wood, is defibrated in step a), it is preferably debarked.
  • the bark is unsuitable for the production of cardboard because, on the one hand, due to its dark color, it significantly reduces the quality of the wood stone grinding and the end product, and on the other hand, due to its hardness, it cannot offer the desired fiber properties such as elasticity.
  • the wood stone grinding is produced according to methods familiar to the person skilled in the art.
  • Wood stone grinding is preferably produced in the presence of water. This has the advantage that the grindstone is cooled and the fibers form a suspension with the water for further processing.
  • the resulting wood-stone grinding can be further cleaned and processed.
  • methods and devices such as balancing shakers, fluidized bed systems, sorters, curved screens and reject chests and refiners, in particular disk refiners, are commonly used.
  • devices for thickening can be provided with which the consistency of the suspension can be regulated.
  • a further interlining material in particular a pulp interlining material, which essentially consists of stone pulp fibers, can additionally be added to the suspension of lignocellulose-containing fibers.
  • the composition of the pulp interlining material varies depending on the demands placed on the cardboard.
  • the pulp interlining material particularly preferably contains essentially clear water and secondary pulp from wood pulp. This material is put into a pulper.
  • a pulper is a round container that tapers at the bottom and which has a rotor on the bottom or on the side, fitted with wings and placed on a very coarse sieve.
  • the pulper has the task of producing a pumpable suspension.
  • the rotor creates strong shear forces in the pulper, which dissolve the material and separate the fibers from one another. These should not be damaged, but only separated from one another in order to be able to retain as many of the properties of these fibers as possible.
  • the consistency here is generally around 5 to 6% by weight.
  • the pulp interlining material can still be processed and cleaned.
  • Magnetic separators and deflakers are usually used for this purpose.
  • the pulp interlining should ideally also have a fairly high proportion of long fibers. That is why we try to treat it as gently as possible.
  • the pulp insert material is preferably contained in an amount of 10 to 50% by weight, particularly preferably 20 to 30% by weight, based on the binder.
  • step b) there is at least one hydrophobic sizing agent! added to the suspension from step a).
  • the sizing agent reacts with the fibers and makes them hydrophobic.
  • step c) a flat paperboard precursor comprising the hydrophobic fibers from step b) is formed.
  • Plant paperboard precursor is understood to mean that the suspension is already brought into a planar form that is similar to the shape and size of the final paperboard, but still has a water content that is significantly too high.
  • the fiber suspension is preferably fed onto a sieve table.
  • the sieve table serves as a drainage element.
  • the sieve table preferably does not have a continuously closed surface, but rather interruptions. These are used for gentle drainage and leaf formation.
  • the following steps describe further optional preparation steps for the flat cardboard precursor. These mainly serve to give the cardboard the desired shape and to reduce the water content. These steps are specialist knowledge and can also be modified. It is not necessary to carry out all of the steps described here. It is also possible to change the order of the steps.
  • Rollers the so-called register rollers, can be used as the next dewatering element.
  • the register rollers preferably form the next dewatering elements after the screen table.
  • Register rollers are usually rubber-covered rollers over which the screen with the fabric is pulled. They rotate with it and generate a pressure pulse (positive pressure in front of the roller, negative pressure behind it), which pulls the water down on the roller after it has passed. Since this type of drainage is quite "sharp", there is a risk that a lot of fine and fillers will be lost. This can be counteracted with flocculants or retention agents or by using a very crisp material that has a high inherent retention due to the high proportion of long fibers.
  • Another task of the register rollers is to keep the flat cardboard forerunner flexible for as long as possible so that the material is not brought into a fixed position too early.
  • the fibers should be able to be influenced for as long as possible to obtain a balanced surface and a consistent profile. This is also ensured by the pressure pulse, which loosens the fibers and is intended to counteract flocculation. In this case, what is meant is not the flocculation by the appropriate means, but the binding of the fibers in the mechanical sense or by hydrogen bonds, which can only arise when the fibers are close enough to one another.
  • Flat vacuum cups also have the task of draining water. This is done by means of a negative pressure, which is created by the vacuum pumps and in the
  • the suspension can be fed to a dandy roll.
  • the dandy roll is usually a cylinder that rests lightly on the suspension. It has a similar structure to a round sieve and is also covered with a sieve. It is beneficial that the sieve is not too narrow or too wide-meshed.
  • the dandy roll's job is to push fiber flakes into the fleece in order to create a surface that is as flat as possible.
  • the top should also be visually matched to the sieve side, since the sieve side has adopted the sieve pattern due to the drainage.
  • the dandy roll is not a drainage element.
  • the sieve lets water and air through, creating a film of water on the surface. Water is also pressed against the side of the sieve and some of it is even discharged through the sieve, but this is more of a side effect.
  • a register roller is preferably connected, which removes the water on the wire side. Water also remains in the mesh on the dandy roll, which is then caught by a small basin hanging in the dandy roll when it falls down.
  • the dandy roll is preferably followed by a pre-pressing
  • the pre-presses are preferably smooth and covered with rubber. With the pre-presses, water can be removed up to a dry content of about 30 wt.% Dry content.
  • step d) of the process according to the invention the sheet-like cardboard precursor obtained in step c) is dried in order to obtain a binding agent in the form of cardboard, preferably with a dry matter content of more than 90% by weight.
  • This drying process preferably includes a suction roll as the first dewatering element.
  • This sucks water out of the binding agent, preferably by means of a vacuum chamber which is connected to a vacuum pump.
  • the water is preferably sucked into the chamber through the felt and the suction cell or recesses in the cylinder jacket.
  • the negative pressure is preferably about 0.25 bar and can increase the dry content of the binder to about 40% by weight.
  • drainage felts can be used.
  • the felt In order to meet the requirements for drainage, the felt should be very elastic and have a high compression and resilience. This enables continuous good water absorption and guarantees the longest possible shelf life.
  • the felt is brought into contact with the flat cardboard precursor and removes water from it.
  • the felt itself can be drained using suction cups.
  • a second press is then preferably used.
  • the main difference between the second press and the first press is that, as the lower roller, it does not have a suction roller but, like the first press, a press roller.
  • the contact pressure in the second press is preferably around 110 bar.
  • the dry content after the second press is preferably about 50 wt.
  • the flat cardboard precursor is preferably dried by means of the action of heat.
  • the flat cardboard precursor is preferably heated on drying cylinders to a temperature of preferably 55 to 140 ° C. in order to evaporate the water.
  • the flat paperboard precursor is preferably guided through the dryer section by means of a dryer screen and pressed evenly against the cylinder.
  • the flat paperboard precursor is preferably dried to a dry matter content of more than 90% by weight.
  • the finished cardboard corresponds to the binder according to the invention.
  • Step d) pre-dewatering of the flat cardboard precursor obtained in step c) in order to obtain an insert layer, preferably with a dry content of 25 to 45% by weight, c2) providing two cover sheets, preferably comprising pulp, white coated, wood-containing paper and / or white uncoated chips, for application to the top and bottom of the insert layer from step cl), c3) spraying both sides of the insert layer from step cl) and the two cover sheets from step c2) with a suspension or solution comprising at least one starch , c4) pressing the insert layer and the two cover sheets together so that the insert layer lies between the two cover sheets to obtain a second paperboard precursor, wherein Step d) comprises drying the cardboard precursor obtained in step c4) in order to obtain a binding agent in the form of cardboard, preferably with a dry matter content of more than
  • the pre-dewatering in step cl) is preferably carried out up to a dry content of 24 to 40% by weight.
  • step c2) two cover sheets, preferably comprising cellulose, white coated, wood-containing paper and / or white uncoated chips, are provided for application to the top and bottom of the insert layer from step cl).
  • cover sheets preferably comprise pulp, white coated, wood-containing paper and / or white uncoated chips.
  • the cover sheets are preferably produced by means of a cover material pulper which is essentially the same as the interlining material pulper.
  • the cover material is dewatered by means of sieving and pressing to such an extent that it can be further processed as a flat cover sheet.
  • both sides of the interlining layer from step c1) and both cover sheets from step c2) are sprayed with a suspension or solution comprising at least one starch.
  • step c4) the insert layer and the two cover sheets are pressed together so that the insert layer lies between the two cover sheets in order to obtain multilayer cardboard precursors.
  • This multi-layer paperboard precursor is then dried, analogously to the single-layer paperboard precursor, preferably to a dry matter content of more than 90% by weight.
  • the finished cardboard corresponds to a multilayer binder according to the invention.
  • the binding agent is in the form of cardboard that has been crushed to small particles
  • the dried cardboard is preferably crushed or ground to small particles or chips in a further step, so that the binding agent here has a particle size of 0.05 mm to 20 mm, or from 0.5 mm to 50 mm, preferably from 0.125 mm to 10 mm, measured in accordance with DIN EN 933-1 (2012).
  • the comminution or grinding can take place by customary methods, for example in comminuting machines such as crushers and / or mills.
  • Crushing is usually understood as the division of a solid into smaller parts by overcoming the binding forces inside the material (at the fracture surfaces) under the action of mechanical forces, whereby the surface is increased by removing the cohesion on individual surfaces.
  • the procedural objective of the comminution depends on the subsequent process stages, i. E. the further processing of the shredded material or the intended use of the shredded products.
  • Crushing is used to prepare for subsequent separation processes or chemical processes as well as for the production of commercially available particle sizes.
  • the comminution can influence certain properties of the solids, such as bulk density, flowability, miscibility, wettability, filterability, reaction behavior and others.
  • the result of the comminution can depend on the type of machine used and the breaking behavior of the solids.
  • the grain size should not only be reduced, but grain sizes and grain shapes that are as uniform as possible should be produced, which make the material suitable for further processing or use.
  • Preferred targets for comminution can therefore be summarized as follows:
  • the shredding result is assessed by comparing the raw material and the shredded material.
  • a simple figure represents the degree of shredding, which is defined as a quotient.
  • Hard and brittle materials are most effectively crushed by pressure and impact, elastic and tough goods by impact and cutting, and soft materials by friction, impact and cutting.
  • Jaw, gyro, and roll crushers or pan mills work z. B. with pressure or, pressure and friction. Ball, tube and vibrating mills achieve impact and friction effects.
  • Pressure crushing material is crushed between two tool surfaces.
  • Impact crushing Material lies on a tool surface and is crushed by impact with a second movable tool.
  • Frictional comminution Material is stressed by two oppositely moving tool surfaces.
  • Cutting size reduction Material is cut into two parts by means of two cutting edges (see also shear cutting).
  • Impact shredding Material is thrown against a wall, hits a moving tool or two particles collide with one another.
  • One possible process for comminuting the binder can comprise one or more of the following steps using the respective equipment.
  • the grinding material is crushed by kinetic impact and impact crushing.
  • a rotor rotates in a metal housing, on the outer circumference of which an application-specific number of movable steel hammers are attached, which can reach circumferential speeds of up to 120 m / s.
  • the rotor is usually driven directly by a motor and is housed with the hammers in a housing that contains a sieve inside.
  • the ground material hits the rotating hammers.
  • the greatest crushing effect is achieved through the impact of the hammers.
  • the hammers also throw the pieces onto the grinding wall, where they are further broken by the impact.
  • the direction of rotation of the rotor can be changed (reversing) by means of grinding walls arranged on both sides. This makes it possible to optimally utilize the hammer heads in terms of wear.
  • Another or alternative process step is the use of a cutting mill:
  • Cutting mills are usually free-standing devices that use rotor knives and stator knives to shred the material to be ground by shearing action.
  • the material usually falls from above through a funnel into the grinding chamber, where it is picked up by the rotor and ground between it and the fixed cutting blades.
  • Cutting mills are available in different designs. They differ in the speed of rotation of the cutting rotor, which depends on the cutting speed. As a rule, a cutting speed of 7 to 15 m / s is achieved in a cutting mill. The cutting speed depends on the material to be ground.
  • V-cut rotor or cross-scissor cut rotor A further development of the scissor cut rotor are the V-cut rotor or cross-scissor cut rotor.
  • V-cut rotor there is an accumulation of material Observe greater wear on the knives and the sieve in the center of the cutting mill.
  • the cross-shear cutting rotor distributes the material evenly over the entire grinding chamber thanks to its alternately inclined rows of rotor knives.
  • Another or alternative process step is the use of a knife mill:
  • Knife mills are usually constructed like kitchen mixers and are mainly used for grinding and homogenizing organic samples. Oily or moist materials can also be processed.
  • the grist is placed in a plastic, glass or steel container.
  • a knife cylinder is used in the middle, which holds two vertically offset knives arranged at right angles to the direction of rotation.
  • the knives are accelerated to very high speeds (up to 10,000 min -1 ), which then shreds the material very quickly.
  • both the single-layer binder and the multi-layer binder can be cut into any shape.
  • the present invention also relates to a binder, in particular a single-layer or multi-layer binder, preferably a three-layer binder, obtainable according to the above process.
  • the present invention also relates to the use of the binder for removing soiling from chemicals, in particular Oil pollution, in particular from water surfaces, preferably for removing oil pollution from water surfaces of seas, rivers, inland waters or from water surfaces in retention basins or waste water treatment plants.
  • chemicals in particular Oil pollution, in particular from water surfaces, preferably for removing oil pollution from water surfaces of seas, rivers, inland waters or from water surfaces in retention basins or waste water treatment plants.
  • the binders are distributed in the area of the pollution in the water with a degree of coverage of at least 60% or 70% or 80% or 90%.
  • the absorption of the pollution by the binding agent prevents further pollution of the water and the coast and reduces the endangerment of water birds.
  • the binding agent has a buoyancy on the water surface of several days, preferably of at least 21 days.
  • the loaded binding agents can be easily removed from the water, e.g. by means of network technology, and, for example, fed to thermal recycling.
  • a binder according to the invention has a composition according to Table 1, for example.
  • Binders with a composition according to Table 1 are particularly suitable as oil binders, in particular for absorbing oil from water surfaces.
  • the binders VI, V2 and V3 have the compositions according to Tables 3, 4 and 5
  • Stone wood pulp (primary / secondary fibers): 457 g / m 2
  • Stone wood pulp (primary / secondary fibers); 482.5 g / m 2
  • Petroleum were examined. The material tests were designed based on the test method of DWA-A 7216-10 and modified methods based on the HFT-TUD (March 2018). For the basic properties of the material, porosity and density were measured. Tests in connection with the oil absorption properties recorded, among other things, the water absorption and buoyancy, the oil absorption without water and the oil absorption on the water surface.
  • the density of the materials was determined separately for each test method. a) Determination of the porosity and the density (DIN 51913, please state the date)
  • Porosity is one of the important factors influencing the interaction and chemical reactivity of solid materials with liquids.
  • the volume fraction of the porosity is defined as the fraction of the pore space in relation to the apparent total volume of the sample.
  • the value proportion of the pore space is determined from the difference between the actual density of the solid and the density based on the apparent total bulk volume of the sample.
  • the porosity is given as a number between 0 and 1 or as a percentage between 0% and 100%.
  • the actual density of the samples was measured based on their actual volume, which was measured with a gas intrusion device (Ultrapycnometer 1000, Quantachrome Instruments) under helium gas at 20 ° C. Six measurements were made for each material.
  • the oil absorption capacity of the materials in relation to diesel was measured in accordance with the DWA-A 7216-10 standard.
  • the crude oil absorption rate was determined to assess the suitability of the material.
  • test liquids were used:
  • Diesel (EN-590 TC mineral oil - summer type), density: 0.835 g / cm 3 .
  • FIGS. 1 and 2 The results are shown in FIGS. 1 and 2 (FIG. 1: absorption rate for diesel based on the density of the binder and FIG. 2: absorption rate for crude oil based on the density of the binder).
  • the floating time for VI was more than 21 days.
  • the samples of the other two materials sank earlier (V 2 (S2 / B2) after four days, V3 (S3 / B3) after eight days).
  • the required floating time according to DWA standard DWA-A 716-10 is 24 hours and all materials fulfilled this limit with a significantly higher floating time.
  • the weight loss in the VI (Sl / Bl) group can be related to the dissolution of some additives that were used in their manufacture in water. After four days, a slight growth of mold was observed on the surface of the samples.
  • the liquid absorption is higher than the diesel absorption capacity of the material, which means that the binders have absorbed some water.
  • a container with a size of 945 cm 2 was filled with 1500 ml of water.
  • the thickness of the oil on the water surface was adjusted to 0.3 mm. 24.3 grams of crude oil was used.
  • the binder dosage was calculated on the basis of the oil holding capacity (b) so that 16.9 g of SI binder was used.
  • the 51 material absorbed more slowly at the beginning and takes longer to absorb the amount of oil used, as shown in FIG. 4 and Table 10. However, over time, the amount of oil absorbed by the 51 material increased compared to BioBind 8.
  • BioBind 8 is a well-known binder with a thickness of 3.5 to 4.2 mm and an area of 5x5 cm. The density is 250 to 280 kg / m 3 and the bulk density is 110 to 120 kg / m 3 .
  • BioBind 8 is made from a mixture of spruce / fir wood fibers, which is obtained from small wood chips (not round wood). It contains 3% latex as a sizing agent.
  • Table 10 f
  • the properties of materials S1 and S2 can be shown as shown in Table 11 and Table 12 (according to DWA-A 7216-10).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Bindemittel in Form einer Pappe, umfassend lignocellulosehaltige Fasern und mindestens ein hydrophobes Leimungsmittel, wobei die lignocellulosehaltige Fasern Holz-Steinschliff umfassen, ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung zum Entfernen von Verschmutzungen durch Chemikalien.

Description

Bindemittel, insbesondere Olbindemittel
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittel in Form von Pappe, ein Verfahren zur Herstellung des Bindemittels und dessen Verwendung zum
Entfernen von Verschmutzungen durch Chemikalien.
Bindemittel, insbesondere Ölbindemittel, werden zum Abbinden von Chemikalien, insbesondere Ölen, in verschiedenen Einrichtungen wie Straßenmeistereien, Feuerwehr und THW eingesetzt. Das Bindemittel sollte nicht pulverig oder zu feinkörnig sein und kann prinzipiell auch in flüssigem Zustand aufgebracht werden. Die Grundmaterialien des Bindemittels können sowohl mineralischen als auch pflanzlichen Ursprungs sein.
Die Absorption von Chemikalien kann mit einer breiten Palette an Bindemitteln durchgeführt werden. Die Anwendungsgebiete der Bindemittel sind in der Regel unterteilbar in die Gebiete „Industrie", „Verkehrsflächen" und „Gewässer", wobei eine Unterscheidung zwischen Binnengewässern und Meeresgewässern sinnvoll ist. Es sind verschiedene Arten und Formen von Bindemitteln verfügbar, die an die jeweiligen Situationen angepasst werden, wie beispielsweise Vliese, Schlängel, Würfel, etc..
Für Gewässer existieren zudem Bindemittel mit speziellen Materialeigenschaften, wie guter Schwimmfähigkeit oder hoher Bindegeschwindigkeit. Diese Bindemittel werden zumeist in Kombination mit physikalischen Sperren für die ausgetretenen Chemikalien zur Beseitigung dieser, insbesondere zur Beseitigung von Mineralölen, auf Gewässern eingesetzt.
In der Praxis werden dabei zunächst physikalische Sperren ausgebracht und das schwimmfähige Bindemittel wird anschließend auf das Gewässer geschüttet.
Dazu werden die Bindemittel in der Regel aus der Luft oder vom Schiff aus in die Verschmutzung eingebracht, dort freigesetzt und erst nach einiger Zeit wieder aus dem Gewässer entnommen. Beim Einsatz von Ölbindemitteln in Gewässern sind diese in der Regel ohne und mit Ölbenetzung schwimmfähig und so beschaffen, dass sie möglichst schwimmend geborgen werden können.
Nachdem das Bindemittel die Chemikalie, insbesondere das Öl, absorbiert hat, wird es insbesondere mit Hilfe von Sieben bzw. speziellen Rechen wieder eingesammelt.
Die ausgetretenen Chemikalien, insbesondere das ausgetretene Öl, kann dann in Kombination mit dem Bindemittel einfach entsorgt werden.
Bindemittel, insbesondere Ölbindemittel, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die bekannten Bindemittel weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So ist der Eintrag von weiteren nicht bzw. nur sehr langsam abbaubaren Stoffen aus dem Bindemittel selbst in die Umwelt, insbesondere in Gewässer, problematisch. Während der Abbauprozesse können toxisch wirkende Stoffe entstehen, die in der Umwelt, insbesondere in einem Gewässer, verbleiben können, da bei der Bergung von ausgebrachten Bindemitteln - abhängig von den meteorologischen und hydrodynamischen Bedingungen und der eingesetzten Bergetechnik - gegebenenfalls nur ein Teil der ausgebrachten Bindemittel wiederaufgenommen werden können. Ferner sind bekannte Bindemittel nur für kurze Zeiträume schwimmfähig, was eine rasche Bergung des Bindemittels nötig macht. Die bekannten Bindemittel sind somit in mehreren Punkten verbesserungsbe- dürftig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Nachteile der bekannten Bindemittel zu beheben. Insbesondere soll ein Bindemittel bereitgestellt werden, das nicht toxisch für Mensch und Umwelt und möglichst vollständig biologisch abbaubar ist und einer dauerhaften Verschmutzung der Umwelt entgegenwirkt. Das Bindemittel soll ferner möglichst universell einsetzbar sein und ausgetretene Chemikalien, wie Öle und Kraftstoffe, möglichst schnell und vollständig absorbieren. Das Bindemittel soll eine möglichst hohe Absorptionsrate aufweisen, also in der Lage sein ein Vielfaches seines Eigengewichts zu absorbieren. Das Bindemittel soll außerdem möglichst leicht sein, d.h. eine geringe Dichte aufweisen, so dass es schwimmfähig ist. Das Bindemittel sollte schließlich kostengünstig entsorgt werden können, beispielsweise durch thermische Verwertung.
Überraschenderweise wird die oben genannte Aufgabe durch ein Bindemittel gemäß Anspruch 1 gelöst, d h. durch ein Bindemittel in Form von Pappe, umfassend lignocellulosehaltige Fasern und mindestens ein hydrophobes Leimungsmittel, wobei die lignocellulosehaltige Fasern Holz-Steinschliff umfassen.
Das erfindungsgemäße Bindemittel hat den Vorteil, dass es nicht toxisch für Mensch und Umwelt und vollständig biologisch abbaubar ist. Das erfindungsgemäße Bindemittel ist universell einsetzbar und absorbiert eine breite Palette von Chemikalien, wie beispielsweise Öle und Kraftstoffe, innerhalb kürzester Zeit und kann aufgrund seiner hohen Absorptionsrate ein Vielfaches seines Eigengewichts absorbieren. Das erfindungsgemäße Bindemittel ist ferner schwimmfähig, einfach zu handhaben und kostengünstig zu transportieren. Es kann ferner einfach von Wasseroberflächen eingesammelt werden und beugt somit einer dauerhaften Verunreinigung von Wasser vor. Das erfindungsgemäße Bindemittel kann schließlich kostengünstig entsorgt werden, beispielsweise durch thermische Verwertung.
In der vorliegenden Beschreibung der Erfindung kann „umfassen" auch „bestehend aus" bedeuten. Unter Pappe wird hier insbesondere ein aus Holzstoff, Halbzellstoff oder Altpapier durch Zusammenkleben oder -pressen gefertigten Werkstoff verstanden.
Insbesondere wird hier unter dem Begriff Pappe ein flächiger, im Wesentlichen aus Fasern meist pflanzlicher Herkunft bestehender Werkstoff, der in der Regel durch Entwässerung einer Faserstoffaufschwemmung auf einem Sieb gebildet wird, verstanden. Dabei entsteht vorzugsweise ein Faserfilz, der anschließend verdichtet und getrocknet werden kann. Typische Flächenmassen bzw. Flächengwichte von Pappe betragen > 150 g/m2 und bevorzugt > 200 g/m2.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird unter Pappe ein Werkstoff, wie in der DIN 6735 (2010) definiert, verstanden.
Vorzugsweise sollen hierbei Ansammlungen von Cellulosefasern, die nicht durch Zusammenkleben oder -pressen zu einem Werkstoff verarbeitet wurden, oder nicht in Form eines Faserfilzes vorliegen, nicht unter den Begriff Pappe subsumiert werden.
Für die Produktion von Pappe wird in der Regel Faserstoffbrei auf eine Siebpartie aufgebracht. Der Faserbrei wird dort entwässert, wodurch eine „endlose" Faserschicht entsteht, die am Ende des Siebes abgenommen und in der Regel in einen anschließenden Pressbereich eingeführt wird, in dem die nasse Pappebahn ausgepresst wird. Die Restfeuchte wird anschließend vorzugsweise in einer Trockenmaschine verdampft, die Pappebahn anschließend geglättet und ausgerollt oder direkt in Bogen geschnitten.
Eine geeignete Pappe umfasst in der Regel mehrere Schichten. So wird vorzugsweise eine Einlagenschicht, die im Wesentlichen den Holz-Steinschliff umfasst, auf jeder Seite von einer Deckschicht bedeckt. Die Deckschichten sind deutlich dünner als die Einlagenschicht und umfassen Zellstoff, weißes gestrichenes holzhaltiges Papier und weiße ungestrichene Späne. Eine solche dreilagige Pappe zeichnet sich durch eine erhöhte Stabilität aus.
Als Zellstoff bezeichnet man die beim chemischen Aufschluss von Pflanzenfasern entstehende faserige Masse, die vorwiegend aus Cellulose besteht und im Wesentlichen frei von Lignin ist. In der vorliegenden Beschreibung soll Zellstoff nicht unter den Begriff „lignocellulosehaltige Fasern" subsumiert werden. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Pappe nur aus der Einlagenschicht besteht, also eine einlagige Pappe bildet.
Diese Einlagenschicht umfasst vorzugsweise eine Zusammenstellung von Holz- Steinschlifffasern. Es können dabei auch aus dem Verarbeitungsprozess wieder eingesetzte Sekundärfasern, welche sich aus lignocell ulosehaltigen Fasern zusammensetzen, enthalten sein.
Holz-Steinschliff ist eine zusammenfassende Bezeichnung für Faserstoffe, die durch mechanische Zerfaserung aus Holz gewonnen, und für die Herstellung bestimmter Sorten von Papier, Karton und Pappe verwendet wird.
Die Herstellung von Holz-Steinschliff erfolgt mechanisch. Entrindete Holzprügel (z.B. Meterholz) von Nadelhölzern, meist Fichte, werden vorzugsweise unter Zusatz von warmem Wasser auf rotierende Schleifsteine gepresst und zerschliffen (zerfasert).
Der Holz-Steinschliff umfasst vorzugsweise 98% bis 100% Fichtenholz. 1% bis 2% des Holz-Steinschliffs können Tannenholz umfassen. Der Einsatz von anderen Weichhölzern ist möglich, aber wegen dem zu hohen Harzanteil nicht erwünscht.
Insbesondere ist der Einsatz von Rundholz bevorzugt. Bei der Herstellung von Holz-Steinschliff aus Rundholz entstehen insbesondere lange Fasern, die eine erhöhte Stabilität der entstehenden Pappe zur Folge haben und dadurch die Herstellung dünnerer Pappen erlauben.
Dieser Vorteil kann beim Einsatz von Hackschnitzeln als Ausgangsmaterial nicht erreicht werden, weswegen Hackschnitzel und anderes vorzerkleinertes Holz als Ausgangsmaterial nicht bevorzugt sind.
Holz-Steinschliff, insbesondere Nadelholz-Steinschliff, und ganz besonders Fichtenholz-Steinschliff, insbesondere aus Rundholz, hat gute Entwässerungs- eigenschaften, da er einen hohen Langfaseranteil aufweist. Auch begünstigt er die Stabilität der Pappe und deren Volumen. Bei purem Einsatz von Holz- Steinschliff, insbesondere Nadelholz-Steinschliff, und ganz besonders Fichtenholz- Steinschliff, erhält man eine Pappe mit hohem Volumen, geringer Saugzeit und hoher Aufnahmefähigkeit.
Unter Leimung versteht man ein Verfahren in der Papierherstellung, das prinzipiell nichts mit Kleben nach alltäglichem Verständnis zu tun hat. Die Leimung dient der Verbesserung wichtiger Papiereigenschaften. Man unterscheidet die Oberflächenleimung (dünner Leimauftrag auf die Oberseite der Papierbahn, des Papierblatts) und die Masseleimung (Zugabe von Leimstoffen vor der Blattbildung in der Fasermasse). Die Masseleimung dient speziell dem Leimungseffekt, die Oberflächenleimung zusätzlich der Erhöhung der Oberflächenfestigkeit. Insbesondere versteht man unter Leimung das (teilweise) Hydrophobieren von Pappe.
Ein Leimungsmittel ist demnach ein Mittel, das zur Leimung von Pappe eingesetzt wird, insbesondere um die Fasern und die damit entstehende Pappe (teilweise) zu hydrophobieren.
Das Leimungsmittel wird vorzugsweise direkt in die Suspension, umfassend die lignocellulosehaltigen Fasern, gegeben.
Das Leimungsmittel ist hydrophob. Als „hydrophob" werden Substanzen bezeichnet, die sich nicht mit Wasser mischen lassen.
Hydrophobizität kann beispielsweise über den logP-Wert definiert werden. Der n- Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient Kow (auch Schreibweisen wie
Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizient sind gebräuchlich und korrekt) ist ein dem
Fachmann bekannter dimensionsloser Verteilungskoeffizient, der das Verhältnis der Konzentrationen einer Chemikalie in einem Zweiphasensystem aus n-Octanol und Wasser angibt und damit ein Maß für die Hydrophobizität bzw. Hydrophilität eines Stoffes ist. Der logP-Wert ist der dekadische Logarithmus des n-Octanol-
Wasser-Verteilungskoeffizienten Kow. Dabei gilt: und
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0002
mit c0 Si = Konzentration einer Chemikalie in der octanolreichen Phase und cw Si = Konzentration einer Chemikalie in der wasserreichen Phase. Kow ist größer als eins, wenn eine Substanz besser in fettähnlichen Lösungsmitteln wie n-Octanol löslich ist, kleiner als eins wenn sie besser in Wasser löslich ist. Entsprechend ist log P positiv für lipophile und negativ für hydrophile Substanzen.
Dementsprechend weist das Leimungsmittel vorzugsweise einen logP von größer als 1 auf.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorzugsweise ein Bindemittel für Öl. Öl ist ein komplexes Stoffgemisch aus organischen Verbindungen, wie Aromaten, Alkenen, Alkanen, Paraffinen, Naphtenen sowie Einzelelementen, wie Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Natrium, Nickel, Eisen, Vanadium und anderen. Transportiert wird es in der Regel als Rohöl, Häufig werden jedoch auch dessen Fraktionen, wie Benzin, Diesel-, Heiz und Bunkeröle, transportiert.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorzugsweise ein Bindemittel für Rohöl bzw. für alle aus Erdöl durch (fraktionierte) Destillation gewonnenen Öle, wie beispielsweise Diesel.
Wenn das erfindungsgemäße Bindemittel ein Ölbindemittel ist, so sollte dieses Mittel vorzugsweise entweder der Prüfvorschrift LTwS-Nr. 27 oder nach den seit 2018 auch gültigen Prüfvorschriften DWA-A 716-1, -9 und -10 (März 2018) genügen.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine hydrophobe Leimungsmittel ein hydrophobes Leimungsmittel auf Basis von Alkylketendimeren umfasst.
Alkylierte Ketendimere oder Alkylketendimere basieren auf dem viergliedrigen Ringsystem des 2-Oxetanons, wobei sich in 3-Position eine Alkylgruppe und in 4- Position eine Alkylidengruppe befindet.
Alkylketendimere, weisen vorzugsweise eine Struktur gemäß der folgenden
Formel (I) auf
Figure imgf000009_0001
Eine bekannte Anwendung alkylierter Ketendimere liegt beispielsweise in der Masseleimung von Papier, Pappe und Karton, sowie in der Hydrophobierung von Cellulosefasern.
Industriell verwendete Alkylketendimere leiten sich vorzugsweise von Fettsäuren mit Kettenlängen zwischen C14 bis C22 ab. Bevorzugt werden Palmityl(C16)diketen und Stearyl(C18)diketen und deren Mischungen, sowie Fettsäuregemische aus der Hydrolyse tierischer und pflanzlicher Fette in der angegebenen Kettenlängenverteilung eingesetzt.
Alternativ oder zusätzlich können auch Leime auf Basis von
Alkenylbernsteinsäureanhydriden eingesetzt werden.
Alkenylbernsteinsäureanhydride weisen vorzugsweise eine Struktur gemäß der folgenden Formel (II) auf, wobei die Länge der aliphatischen Reste R1 und R2 variabel ist.
Figure imgf000009_0002
Die Reste R1 und R2 sind vorzugsweise wie für die Alkylketendimere definiert C14- bis C22 -Reste.
Leime auf Basis von Alkenyl ernsteinsäureanhydriden haben den Vorteil, dass der Leim besser in die Fasern eindringen kann, während Leim auf Basis von Alkylketendimeren die Faser eher umschlingt. Das kann den wasserabweisenden Effekt positiv beeinflussen.
Alternativ oder zusätzlich können auch Leime auf Basis von Harzleimen eingesetzt werden.
Wegen der Kettenlänge der ursprünglichen Fettsäuren sind Alkylketendimere wachsartige Feststoffe mit Schmelzpunkten zwischen 42 und 70 °C. Mischungen aus alkylierten Ketendimeren und Wasser sind für gewöhnlich bei Temperaturen unter 40 °C Dispersionen, bei Temperaturen oberhalb 45 °C Emulsionen.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Stärke, vorzugsweise eine native Stärke, umfasst.
Die mindestens eine Stärke dient insbesondere dazu, die verschiedenen Schichten des Bindemittels fest miteinander zu verbinden, findet also vorzugsweise in einer Ausführungsform Anwendung, in der das Bindemittel in Form einer mehrlagigen Pappe vorliegt. Dazu wird die Stärke, vorzugsweise als Lösung oder Dispersion, vorzugsweise auf die Grenzflächen der einzelnen Schichten aufgetragen solange diese noch feucht sind. Beim anschließenden Entwässern und Trocken entsteht so ein fester Verbund zwischen den Schichten.
Die Stärke ist vorzugsweise eine native Stärke, insbesondere eine native Weizenstärke. Es können jedoch auch andere bekannte native Stärken, wie Kartoffelstärke, Tapiokastärke ... und/oder Maisstärke eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die lignocellulosehaltigen Fasern bzw. der Holz-Steinschliff, in einer Menge von 80 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, enthalten sind. Bei einem Bindemittel in Form einer mehrlagigen, insbesondere einer dreilagigen, Pappe, liegen die lignocellulosehaltige Fasern vorzugsweise in der Einlagenschicht, besonders vorzugsweise nur in dieser vor.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stärke in einer Menge von 1 bis 5, g/m2, vorzugsweise von 2 bis 4 g/m2, bezogen auf die Oberfläche des Bindemittels, vorliegt.
Unter Oberfläche wird die makroskopische Oberfläche verstanden, die sich durch Multiplikation der Länge und der Breite des Bindemittels ergibt. Die mikroskopische Oberfläche, die die poröse Struktur der Pappe berücksichtigt, soll hier nicht zugrunde gelegt werden.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine hydrophobe Leimungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, vorliegt.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel eine Dicke von 0,5 bis 3,0 mm, vorzugsweise von 0,8 bis 2,6 mm, aufweist.
Die Dicke des Bindemittels bezieht sich auf die Länge der kürzesten Kante des Bindemittels.
Solche Dicken sind insbesondere bevorzugt, da sie das Bindemittel sehr leicht machen und es damit einfach zu transportieren und einfach ein- und wieder auszubringen ist.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel eine Flächenmasse von 200 bis 1200 g/m2, vorzugsweise von 300 bis 1000 g/m2, aufweist. Das erfindungsgemäße Bindemittel ist ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Volumen- zu Gewichts-Verhältnis von 2 bis 3 cm3/g, vorzugsweise von 2,4 bis 2,7 cm3/g, aufweist.
In einer alternativen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Bindemittel in Form einer zu kleinen Partikeln zerkleinerten Pappe vorliegen. Vorzugsweise liegt das Bindemittel hier mit einer Teilchengröße von 0,05 mm bis 20 mm, oder von 0,5 bis 50 mm, vorzugsweise von 0,125 mm bis 10 mm, gemessen nach DIN EN 933-1 (2012) vor.
Vorzugsweise wird die Produktion von größeren Mengen an Feinstoff (kleiner als die gewünschte Untergrenze) möglichst vermieden.
Ein solches Bindemittel in Form einer zu kleinen Partikeln zerkleinerten Pappe hat den Vorteil, dass es eine höhere Saugfähigkeit auf Öl im Vergleich zu flächenförmigen Bindemittel aufweist. Dabei ist es universell, z.B. auf Wasser oder Asphalt oder sonstigen Böden, einsetzbar. Es eignet sich zudem gut zur Aufnahme von Öl in geschlossenen bzw. übersichtlichen Wasserbereichen. Insbesondere lässt sich ein Bindemittel in Form einer zu kleinen Partikeln zerkleinerten Pappe gut als Füllmaterial für Ölabsperrungen einsetzen.
Ein solches Bindemittel in Form einer zu kleinen Partikeln zerkleinerten Pappe kann zudem als Füllmaterial in ein Pad, einen Sack oder einen Beutel eingebracht werden. Dabei kann beispielsweise mittels eines robusten Stoffes, wie eines Vliesstoffes (z.B. Spinnvlies mit 60 g/m2), ein Hohlraum bzw. eine Kammer gebildet werden, die mit dem Bindemittel in Form einer zu kleinen Partikeln zerkleinerten Pappe gefüllt und anschließend verschlossen wird. Der robuste Stoff ist vorzugsweise öldurchlässig.
Die Größe solcher Pads, Säcke oder Beutel ist nicht beschränkt. Es haben sich jedoch Größen von 20 cm bis 150 cm Länge und 20 bis 150 cm Breite, vorzugsweise in Form von Rechtecken oder Quadraten, als nützlich erwiesen.
Geeignet Größen solcher Pads, Säcke oder Beutel umfassen insbesondere 6Qx90cm, 60x45 cm, 20x30 cm oder 80x120 cm. Innerhalb dieser Pads, Säcke oder Beutel können auch mehrere mit dem Bindemittel in Form einer zu kleinen Partikeln zerkleinerten Pappe befüllte Kammern vorhanden sein. Mehrere Kammern haben den Vorteil, dass das Bindemittel optimal über das Pad verteilt ist.
Vorzugsweise umfassen solche Pads, Säcke oder Beutel 100 g bis 10 kg Bindemittel, wobei die Menge an Bindemittel auf die Größe des Pads, Sackes oder Beutels abgestimmt ist.
Beispielsweise umfassen solche Pads, Säcke oder Beutel 2 bis 3 kg oder 1 bis 2 kg oder 0,1 bis 0,5 kg oder 5 bis 6 kg an Bindemittel.
Das erfindungsgemäße Bindemittel kann zusätzlich übliche Zuschlagsstoffe, wie Füllmaterialien oder Fixier- und Beflockungsmittel enthalten.
Unter Füllmaterialien versteht man vorzugsweise weiße, wasserunlösliche Verbindungen (Pigmente), die mit Ausnahme von Carbonaten chemisch keinerlei Verbindung eingehen.
Im eigentlichen Sinne wirken Füllstoffe nicht, da sie keine chemischen Wechselwirkungen eingehen. Sie füllen Hohlräume in der Pappe/dem Papier auf und haben Einfluss auf den Weißegrad, je nach Einsatz und Mittel mehr oder weniger.
Einen füllenden Effekt haben jedoch beispielsweise geflockte Stoffe. Allerdings erfüllen diese nicht die definierten Farbeigenschaften eines Füllstoffes, In der vorliegenden Schrift wird Calciumcarbonat und Bentonit als Füllstoff bezeichnet.
Calciumcarbonate sind rhomboedrische mineralische Gesteinsformen, wie Kreide, Kalkstein und Marmor. Chemisch gesehen sind Calciumcarbonate Salze der Kohlensäure.
Bentonit ist insbesondere ein Gestein, das eine Mischung aus verschiedenen Tonmineralien ist und als wichtigsten Bestandteil Montmorillonit (60 % bis 80 %) enthält, was seine starke Wasseraufnahme- und Quellfähigkeit erklärt. Weitere Begleitmineralien sind Quarz, Glimmer, Feldspat, Pyrit oder auch Calcit. Er entsteht insbesondere durch Verwitterung aus vulkanischer Asche. Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Bindemittel Calciumcarbonat als Füllstoff.
Als Füllmaterial kann auch Bentonit eingesetzt werden.
Auch möglich ist der Einsatz von Kaolin und/oder Talkum als Füllstoff.
Das Füllmaterial ist vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 100 g/m2, vorzugsweise von 60 bis 80 g/m2, bezogen auf die Oberfläche des Bindemittels, wie vorstehend definiert, vorhanden.
Als Flockung bezeichnet man das Zusammenschließen kleiner kolloider Teilchen zu Mikroflocken. Diese können entweder durch Filtration oder durch Sedimentation und Flotation entfernt werden. Für Letzteres ist zusätzlich zum Flockungsmittel die Zugabe eines Flockungshilfsmittels erforderlich, das entstandenen Mikroflockenen in Makroflocken überführt.
Ein Flockungsmittel soll kolloid gelöste und feinste suspendierte Teilchen aneinanderbinden, um größere und je nach Bedarf heraus filterbare Flocken zu erhalten. Da diese Teilchen die gleiche Dichte wie Wasser haben, befinden sie sich in der Schwebe und können nicht sedimentieren.
Außerdem verhindert die negative Ladung und die damit verbundene gegenseitige Abstoßung eine Verbindung der Teilchen untereinander und damit die Möglichkeit einer Sedimentation. Das Flockungsmittel soll die Zusammenballung der Teilchen und somit die Herausfilterung ermöglichen.
Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Bindemittel Polydimethyldiallyiam- moniumchlorid als Flockungsmittel.
Es können auch Flockungsmittel in Form von modifizierten organischen Naturprodukten, wie modifizierte Stärke, z.B. Carboxylmethylcellulose, Polyacrylamide und/oder Aluminiumverbindungen, wie Polyaluminiumchlorid (PAC), eingesetzt werden. Das Flockungsmittel ist vorzugsweise in einer Menge von 0,0005 bis 0,0030 Gew.- %, vorzugsweise von 0,0010 bis 0,0020 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, enthalten.
Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Bindemittel zusätzliche ein Tensid, vorzugsweise ein nichtionogenes Tensid, und/oder einen Fettsäureester als Entschäumungsmittel, vorzugsweise in einer Menge von 0,00005 bis 0,00015 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels.
Vorzugsweise werden an der Oberfläche des Bindemittels bzw. der lignocellulosehaltigen Fasern chemikalienabbauende, insbesondere ölabbauende, Mikroorganismen immobilisiert.
Bevorzugte Mikroorganismen sind alkanotrophe Bakterien der Gattung Rhodococcus, Pseudomonas und Sphingomonas sowie phototrophe Algen und Cyanobakterien der Gattungen Microcoleus, Phormidium, Lyngbya, Oscillatoria und Anabaena.
Die Immobilisierung erfolgt vorzugsweise während der Herstellung oder vor Einsatz des Bindemittels.
Das erfindungsgemäße Bindemittel wird vorzugsweise in Größen von 100 x 100 mm, vorzugsweise von 70 x 70 mm und besonders bevorzugt von 50 x 50 mm eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Bindemittel weist vorzugsweise eine Dichte von 250 bis 450 kg/m3, besonders bevorzugt von 350 bis 400 kg/m3, insbesondere von etwa
380 kg/m3, auf.
Die Schüttdichte des erfindungsgemäßen Bindemittels beträgt vorzugsweise 150 bis 300 kg/m3, besonders bevorzugt 200 bis 250 kg/m3, insbesondere etwa 220 kg/m3.
Die Ölabsorptionsrate des erfindungsgemäßen Bindemittels pro m3 (Masse) beträgt vorzugsweise 300 bis 400 kg, besonders bevorzugt 320 bis 360 kg, insbesondere etwa 340 kg. Die Ölabsorptionsrate des erfindungsgemäßen Bindemittels pro m3 Partikelvolumen beträgt vorzugsweise 400 bis 800 kg, besonders bevorzugt 500 bis 700 kg, insbesondere etwa 600 kg.
Die Ölabsorptionsrate des erfindungsgemäßen Bindemittels pro m2 Partikeloberfläche beträgt vorzugsweise 0,5 bis 1 kg, besonders bevorzugt 0,7 bis 0,9 kg, insbesondere 0,8 kg.
Die Ölabsorptionsrate des erfindungsgemäßen Bindemittels pro kg Bindemittel beträgt vorzugsweise 1 bis 2 kg, besonders bevorzugt 1,2 bis 1,6 kg, insbesondere von etwa 1,5 kg.
Die Deckungsdosis beträgt vorzugsweise mehr als 0,2 m2/m2, vorzugsweise mehr als 0,3 m2/m2.
Die Reinigungsrate des erfindungsgemäßen Bindemittels beträgt vorzugsweise mehr als 80%, insbesondere mehr als 90%.
Die Schwebezeit des Bindemittels auf Wasser (Süß- oder Salzwasser) beträgt vorzugsweise mindestens 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 oder 11 oder 12 oder 13 oder 14 oder 15 oder 16 oder 17 oder 18 oder 19 oder 20 Tage.
Besonders bevorzugt beträgt die Schwebezeit des Bindemittels auf Wasser (Süß- oder Salzwasser) mindestens 21 Tage.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels in Form von Pappe.
Die obigen Definitionen und bevorzugten Ausführungsformen gelten analog für das erfindungsgemäße Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte; a) Erzeugen von Fasern aus lignocellulosehaltigen Rohstoffen durch Holz- Steinschliff und Mischen dieser Fasern mit Wasser um eine Suspension zu erhalten, b) Zugabe von mindestens einem hydrophoben Leimungsmittel zu der Suspension aus Schritt a) um hydrophobe Fasern zu erhalten, c) Bildung eines flächigen Pappevorläufers, umfassend die hydrophoben Fasern aus Schritt b), und d) Trocknen des in Schritt c) erhaltenen Pappevorläufers, um ein Bindemittel in Form von Pappe, vorzugsweise mit einem Trockengehalt von mehr als 90 Gew.- %, zu erhalten.
Bevor der lignocellulosehaltige Rohstoff, insbesondere das Holz, in Schritt a) zerfasert wird, wird es vorzugsweise entrindet.
Die Rinde ist für die Pappenherstellung deshalb wenig geeignet, weil sie zum einen durch ihre dunkle Farbe die Qualität des Holz-Steinschliffs und des Endproduktes deutlich mindert, und zum anderen durch ihre Härte gewünschte Fasereigenschaften wie Elastizität nicht bieten kann.
Der Holz-Steinschliff wird gemäß dem Fachmann geläufigen Verfahren hergestellt.
Solche Verfahren sind beispielsweise dem Taschenbuch der Papiertechnik (Herausgeber: Jürgen Blechschmidt; ISBN 978-3-446-41967-4) zu entnehmen.
Die Erzeugung von Holz-Steinschliff erfolgt vorzugsweise in Gegenwart von Wasser. Dies hat den Vorteil, dass der Schleifstein gekühlt wird und die Fasern direkt eine Suspension mit dem Wasser für die weitere Verarbeitung bilden.
Der entstandene Holz-Steinschliff kann weiter gereinigt und aufbereitet werden. Dazu werden üblich Verfahren und Vorrichtungen, wie Wuchtschüttler, Wirbelschichter, Sortierer, Bogensiebe und Rejektbütten sowie Refiner, insbesondere Scheibenrefiner, eingesetzt.
Weiterhin können Vorrichtungen zum Eindicken vorhanden sein, mit denen die Stoffdichte der Suspension geregelt werden kann. Der Suspension von lignocellulosehaltigen Fasern kann zusätzlich ein weiterer Einlagenstoff, insbesondere ein Pulpereinlagenstoff, der im Wesentlichen aus Holz-Steinschlifffasern besteht, zugegeben werden.
Die Zusammensetzung des Pulpereinlagenstoffs variiert je nach Ansprüchen an die Pappe, Der Pulpereinlagenstoff enthält besonders bevorzugt im Wesentlichen Klarwasser und Sekundärfaserstoff aus Holzschliff. Dieses Material wird in einen Pulper gegeben. Ein Pulper ist ein rundes und unten konisch zulaufendes Behältnis, das am Boden oder an der Seite einen mit Flügeln besetzten, auf einem sehr groben Sieb sitzenden Rotor hat. Der Pulper hat die Aufgabe, eine förderbare Suspension herzustellen. Durch den Rotor entwickeln sich starke Scherkräfte im Pulper, die das Material auflösen bzw. die Fasern voneinander trennen. Diese sollen nicht beschädigt, sondern nur voneinander gelöst werden, um möglichst viele der Eigenschaften von diesen Fasern erhalten zu können.
Die Stoffdichte liegt hier in der Regel bei etwa 5 bis 6 Gew.-%.
Der Pulpereinlagenstoff kann weiterhin aufgearbeitet und gereinigt werden.
Hierzu werden üblicherweise Magnetabscheider und Entstipper eingesetzt.
Der Pulpereinlagenstoff sollte idealerweise ebenfalls einen recht hohen Langfaseranteil haben. Deshalb wird versucht, diesen möglichst schonend zu behandeln.
Der Pulpereinlagenstoff ist vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel, enthalten.
In Schritt b) wird das mindestens eine hydrophobe Leimungsmitte! zu der Suspension aus Schritt a) gegeben.
Das Leimungsmittel reagiert mit den Fasern und führt zu einer Hydrophobisierung dieser.
Ist ein Pulpereinlagenstoff vorhanden, so wird das Leimungsmitte! vorzugsweise zugegeben nachdem der Pulpereinlagenstoff zu der Fasersuspension gegeben wurde. In Schritt c) wird ein flächiger Pappevorläufer, umfassend die hydrophoben Fasern aus Schritt b), gebildet.
Unter „flächigen Pappevorläufer" wird verstanden, dass die Suspension bereits in eine flächige Form gebracht wird, die der Form und Größe der finalen Pappe ähnelt, jedoch noch einen deutlich zu hohen Wassergehalt aufweist.
Zur Bildung eines flächigen Pappevorläufers wird die Fasersuspension vorzugsweise auf einen Siebtisch geführt. Der Siebtisch dient als Entwässerungselement. Der Siebtisch hat vorzugsweise keine durchgehend geschlossene Oberfläche, sondern Unterbrechungen. Diese dienen einer sanften Entwässerung und Blattbildung.
Die folgenden Schritte beschreiben weitere optionale Aufbereitungsschritte des flächigen Pappevorläufers. Diese dienen im Wesentlichen dazu der Pappe die gewünschte Form zu geben und den Wassergehalt zu senken. Diese Schritte sind Fachwissen und können auch modifiziert werden. Dabei müssen nicht alle beschriebenen Schritte durchgeführt werden. Auch eine Änderung der Reihenfolge der Schritte ist möglich.
Als nächstes Entwässerungselement können Walzen, die sogenannten Registerwalzen, zum Einsatz kommen.
Die Registerwalzen bilden nach dem Siebtisch bevorzugt die nächsten Entwässerungselemente. Registerwalzen sind in der Regel gummibezogene Walzen, über die das Sieb mit dem Stoff gezogen wird. Sie drehen sich mit und erzeugen einen Druckimpuls (vor der Walze Über-, dahinter Unterdrück), der das Wasser an der Walze, nach dem Passieren, herunterzieht. Da diese Art der Entwässerung recht „scharf' ist, besteht die Gefahr, dass viele Fein- und Füllstoffe verloren gehen. Dem kann mit Flockungs- bzw. Retentionsmitteln entgegengewirkt werden oder auch durch die Verwendung eines sehr röschen Stoffes, der durch den hohen Langfaseranteil eine hohe Eigenretention besitzt.
Eine weitere Aufgabe der Registerwalzen ist es, den flächigen Pappevorläufer möglichst lang flexibel zu halten, damit das Material nicht zu früh in eine feste Position gebracht wird. Die Fasern sollten möglichst lang beeinflussbar sein, um eine ausgeglichene Oberfläche und ein gleichbleibendes Profil zu erhalten. Dies wird ebenfalls durch den Druckimpuls gewährleistet, der die Fasern auflockert und einer Flockung entgegenwirken soll. In diesem Falle ist nicht die Flockung durch dementsprechende Mittel gemeint, sondern das Zusammenbinden der Fasern im mechanischen Sinne bzw. durch Wasserstoffbrückenbindungen, welche nur dann entstehen können, wenn die Fasern nah genug aneinander liegen.
Anschließend kann eine weitere Entwässerung über Flachsauger erfolgen. Flachsauger haben ebenfalls die Aufgabe zu entwässern. Dies geschieht mittels eines Unterdrucks, welcher durch die Vakuumpumpen hergestellt wird und in den
Flachsaugern zur Anwendung kommt.
Zwischen dem Flachsaugen, kann die Suspension einem Egoutteur zugeführt werden.
Der Egoutteur ist in der Regel ein leicht auf der Suspension aufliegender Zylinder. Er ist ähnlich wie ein Rundsieb aufgebaut und ebenfalls mit einem Sieb bespannt. Dabei ist es günstig, dass das Sieb nicht zu eng- oder grobmaschig ist. Die Aufgabe des Egoutteurs ist es, Faserflocken in das Flies hinein zu drücken, um eine möglichst ebene Fläche zu bilden. Auch soll die Oberseite an die Siebseite optisch angeglichen werden, da die Siebseite durch die Entwässerung das Siebmuster angenommen hat.
Der Egoutteur ist prinzipiell kein Entwässerungselement. Das Sieb lässt Wasser und Luft durch und somit einen Wasserfilm auf der Oberfläche entstehen. Es wird auch Wasser an die Siebseite gedrückt und zum Teil sogar durch das Sieb abgeführt, jedoch ist dies eher ein Nebeneffekt.
Nach dem Egoutteur ist vorzugsweise noch eine Registerwalze angeschlossen, die das Wasser an der Siebseite abträgt. Am Egoutteursieb bleibt ebenfalls Wasser in den Maschen hängen, das dann oben beim Herunterfallen von einem im Egoutteur hängenden kleinen Becken aufgefangen wird.
Auf den Egoutteur folgt vorzugsweise eine Vorpressung Die Vorpressen sind vorzugsweise glatt und mit Gummi bezogen. Mit den Vorpressen kann bis auf einen Trockengehalt von etwa 30 Gew.-% Trockengehalt Wasser entzogen werden.
In Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Schritt c) erhaltene flächige Pappevorläufers getrocknet, um ein Bindemittel in Form von Pappe, vorzugsweise mit einem Trockengehalt von mehr als 90 Gew,-%, zu erhalten.
Dieser Trockenvorgang umfasst bevorzugt eine Saugwalze als erstes Entwässerungselement. Diese saugt Wasser aus dem Bindemittel, vorzugsweise mittels einer Unterdruckkammer, die an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. Das Wasser wird vorzugsweise durch den Filz und die Saugzelle bzw. Aussparungen im Zylindermantel in die Kammer hineingesaugt. Der Unterdrück beträgt vorzugsweise etwa 0,25 bar und kann den Trockengehalt des Bindemittels auf etwa 40 Gew.-% erhöhen.
Des Weiteren können Entwässerungsfilze zum Einsatz kommen. Um den Anforderungen an die Entwässerung gerecht zu werden, sollte der Filz sehr elastisch sein und ein hohes Kompressions- und Rückstellvermögen besitzen. Das ermöglicht eine kontinuierlich gute Wasseraufnahme und garantiert eine möglichst lange Haltbarkeit.
Der Filz wird mit dem flächigen Pappevorläufer in Kontakt gebracht und entzieht diesem Wasser. Der Filz kann mittels Saugern seinerseits entwässert werden.
Anschließend wird vorzugsweise eine zweite Presse eingesetzt. Die zweite Presse kann sich von der ersten Presse vor allem darin unterschieden, dass sie als untere Walze keine Saugwalze, sondern wie die erste Presse eine Presswalze aufweist. Der Anpressdruck liegt bei der zweiten Presse vorzugsweise bei etwa 110 bar.
Der Trockengehalt liegt nach der zweiten Presse bei vorzugsweise etwa 50 Gew.-
%.
Nach dem Vorentwässern mittels Pressen wird der flächige Pappevorläufer vorzugsweise mittels Wärmeeinwirkung getrocknet. Dazu wird der flächige Pappevoriäufer vorzugsweise an Trockenzylindern auf eine Temperatur von vorzugsweise 55 bis 140 °C erwärmt, um das Wasser zu verdampfen.
Der flächige Pappevorläufer wird vorzugsweise mittels eines Trockensiebs durch die Trockenpartie geführt und gleichmäßig an die Zylinder gepresst.
Der flächige Pappevorläufer wird vorzugsweise bis zu einem Trockenstoffgehalt von mehr als 90 Gew.-% getrocknet.
Die fertige Pappe entspricht dem erfindungsgemäßen Bindemittel.
Das vorstehend beschriebene Verfahren führt zur Bildung einer einlagigen Pappe.
Soll eine mehrlagige Pappe, insbesondere eine dreilagige Pappe, hergestellt werden, so werden vorzugsweise die nachfolgenden zusätzlichen Zwischenschritte zwischen den Schritten c) und d) des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingefügt. cl) Vorentwässerung des in Schritt c) erhaltenen flächigen Pappevorläufers, um eine Einlageschicht, vorzugsweise mit einem Trockengehalt von 25 bis 45 Gew.- %, zu erhalten, c2) Bereitstellen von zwei Deckblättern, vorzugsweise umfassend Zellstoff, weißes gestrichenes, holzhaltiges Papier und/oder weiße ungestrichene Späne, zum Aufbringen auf die Ober- und die Unterseite der Einlageschicht aus Schritt cl), c3) Besprühen beider Seiten der Einlageschicht aus Schritt cl) und der zwei Deckblätter aus Schritt c2) mit einer Suspension oder Lösung, umfassend mindestens eine Stärke, c4) Zusammenpressen der Einlageschicht und der zwei Deckblätter, so dass die Einlageschicht zwischen den beiden Deckblättern liegt, um einen zweiten Pappevorläufer zu erhalten, wobei Schritt d) das Trocknen des in Schritt c4) erhaltenen Pappevorläufers, um ein Bindemittel in Form einer Pappe, vorzugsweise mit einem Trockengehalt von mehr als 90 Gew.-%, zu erhalten, umfasst.
Die Vorentwässerung in Schritt cl) wird vorzugsweise bis zu einem Trockengehalt von 24 bis 40 Gew.-% durchgeführt.
Anschließend werden in Schritt c2) zwei Deckblätter, vorzugsweise umfassend Zellstoff, weißes gestrichenes, holzhaltiges Papier und/oder weiße ungestrichene Späne, zum Aufbringen auf die Ober- und die Unterseite der Einlageschicht aus Schritt cl) bereitgestellt.
Diese Deckblätter umfassen vorzugsweise Zellstoff, weißes gestrichenes, holzhaltiges Papier und/oder weiße ungestrichene Späne. Die Deckblätter werden vorzugsweise mittels eines Deckstoffpulpers hergestellt, der im Wesentlichen gleich zu dem Einlagenstoffpulper ist.
Anschließend wird analog zum Einlagenstoff, der Deckenstoff mittels Sieben und Pressen soweit entwässert, dass er als flächiges Deckblatt weiterverarbeitet werden kann.
Damit die Deckblätter gut auf dem Einlagenstoff haften, werden in Schritt c3) beide Seiten der Einlageschicht aus Schritt cl) und beide Deckblätter aus Schritt c2) mit einer Suspension oder Lösung, umfassend mindestens eine Stärke, besprüht.
Anschließen werden in Schritt c4) die Einlageschicht und die zwei Deckblätter verpresst, so dass die Einlageschicht zwischen den beiden Deckblättern liegt, um mehrlagigen Pappevorläufer zu erhalten.
Dieser mehrlagige Pappevorläufer wird anschließen analog zu dem einlagigen Pappevorläufer vorzugsweise bis zu einem Trockenstoffgehalt von mehr als 90 Gew -% getrocknet.
Die fertige Pappe entspricht einem erfindungsgemäßen mehrlagigen Bindemittel. In der Ausführungsform, in der das Bindemittel in Form einer zu kleinen Partikeln zerkleinerten Pappe vorliegt, wird die getrocknete Pappe vorzugsweise in einem weiteren Schritt zu kleinen Partikeln oder Chips zerkleinert bzw. zermahlen, sodass das Bindemittel hier mit einer Teilchengröße von 0,05 mm bis 20 mm, oder von 0,5 mm bis 50 mm, vorzugsweise von 0,125 mm bis 10 mm, gemessen nach DIN EN 933-1 (2012), vorliegt.
Die Zerkleinerung bzw, Zermahlung kann nach üblichen Verfahren erfolgen, beispielsweise in Zerkleinerungsmaschinen, wie Brechern und/oder Mühlen.
Unter Zerkleinerung versteht man in der Regel die Aufteilung eines Feststoffes in kleinere Teile durch Überwindung der Bindungskräfte im Innern des Stoffes (an den Bruchflächen) unter der Wirkung mechanischer Kräfte, wobei durch Aufhebung der Kohäsion auf einzelnen Flächen eine Oberflächenvergrößerung erzielt wird. Das verfahrenstechnische Ziel der Zerkleinerung hängt von den nachfolgenden Verfahrensstufen, d, h. der Weiterverarbeitung des zerkleinerten Gutes, oder vom Verwendungszweck der Zerkleinerungsprodukte ab. Zerkleinern dient der Vorbereitung anschließender Trennvorgänge oder chemischer Prozesse sowie der Herstellung handelsüblicher Kornspektren.
Durch die Zerkleinerung können bestimmte Eigenschaften der Feststoffe, wie Schüttdichte, Fließfähigkeit, Mischbarkeit, Benetzungsfähigkeit, Filtrierbarkeit, Reaktionsverhalten und andere, beeinflusst werden.
Das Ergebnis der Zerkleinerung kann vom verwendeten Maschinentyp und vom Bruchverhalten der Feststoffe abhängen. Beim Zerkleinern sollte die Korngröße nicht nur verringert werden, sondern es sollten möglichst einheitliche Korngrößen und Kornformen erzeugt werden, die das Gut für die weitere Verarbeitung oder Verwendung geeignet machen. Bevorzugte Ziele der Zerkleinerung lassen sich daher wie folgt zusammenfassen:
• Anstreben bestimmter Korngrößenverteilungen und Kornformen,
• Vergrößerung der spezifischen Oberfläche,
• Aufschließen der Werkstoffe eines Haufwerkes und/oder
• physikalische und chemische Stoffänderungen. Die Beurteilung des Zerkleinerungsergebnisses erfolgt durch Vergleich von Rohgut und zerkleinertem Gut, Eine einfache Kennzahl stellt dabei der Zerkleinerungsgrad dar, der als Quotient definiert ist.
In Zerkleinerungsmaschinen, wie Brechern oder Mühlen, können die Feststoffe unterschiedlichen Beanspruchungsarten ausgesetzt werden. Es ist grundsätzlich zwischen der Gutbeanspruchung zwischen zwei Festkörperflächen und der Beanspruchung an einer Festkörperfläche zu unterscheiden.
Häufig unterliegt das Gut kombinierten Beanspruchungen. Harte und spröde Stoffe werden am wirkungsvollsten durch Druck und Schlag, elastische und zähe Güter durch Prall und Schneiden sowie weiche Materialien durch Reibung, Prall und Schneiden zerkleinert. Backen-, Kreisel-, und Walzenbrecher oder Kollergänge arbeiten z. B. mit Druck bzw, Druck und Reibung. Kugel-, Rohr- und Schwingmühlen verwirklichen Schlag- und Reibwirkung.
In Hammer- und Stiftmühlen wirken Schlag- und Scherbeanspruchung, Reibung herrscht in Scheibenmühlen vor.
Danach kann für ein Gut eine gewisse Vorauswahl getroffen werden; die konkrete Maschinenauswahl und -einstellung sollte dann experimentell erfolgen.
Da die Versuche normalerweise im Kleinmaßstab durchgeführt werden, kann die Notwendigkeit der Übertragung in die Großausführung bestehen. Hierbei sollten Durchsatz oder Maschinenanzahl, Leistung und andere Betriebsparameter festgelegt werden.
Mögliche Zerkleinerungsprozesse können mittels der folgenden Verfahren durchgeführt werden.
Druckzerkleinerung: Material wird zwischen zwei Werkzeugflächen zerdrückt.
Schlagzerkleinerung: Material liegt auf einer Werkzeugfläche auf und wird durch Schlag mit einem zweiten beweglichen Werkzeug zertrümmert.
Reibzerkleinerung: Material wird durch zwei sich gegensätzlich bewegende Werkzeugflächen beansprucht. Schneidzerkleinerung: Material wird mittels zwei Schneiden in zwei Teile geschnitten (siehe auch Scherschneiden).
Prallzerkleinerung: Material wird gegen eine Wand geworfen, prallt gegen ein bewegtes Werkzeug oder zwei Partikel stoßen gegeneinander.
Ein möglicher Prozess zur Zerkleinerung des Bindemittels kann einen oder mehrere der folgenden Schritte unter Einsatz der jeweiligen Gerätschaften umfassen.
Ein möglicher Ausgangspunkt ist der Einsatz einer weitverbreiteten Hammermühle:
Die Zerkleinerung des Mahlguts geschieht durch die kinetische Schlag- und Prallzerkleinerung. In einem Metallgehäuse dreht sich ein Rotor, an dessen äußerem Umfang eine anwendungsspezifische Anzahl beweglicher Stahl-Hämmer angebracht sind, die Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 120 m/s erreichen können. Der Rotor wird meist direkt von einem Motor angetrieben und ist mit den Hämmern in einem Gehäuse untergebracht, das im Innern ein Sieb beinhaltet. Bei Eintritt in den Schlagkreis des Rotors trifft das Mahlgut auf die rotierenden Hämmer. Durch den Aufprall der Hämmer wird der größte Zerkleinerungseffekt erzielt. Die Hämmer schleudern die Stücke außerdem auf die Mahlwand, wo sie durch den Aufprall weiter gebrochen werden.
Eine weitere Zerkleinerung kann durch Schlag im unteren Bereich zwischen Rotor und Mahlwand erfolgen. Das Mahlgut verbleibt so lange im Mahlraum, bis es so klein ist, dass es durch ein Loch-Sieb am äußeren Umfang der Maschine passt. Dieses Sieb hat die Funktion einer Oberkornbegrenzung, durch Austausch des Siebs lässt sich die maximale Korngröße einstellen.
Durch beidseitig angeordnete Mahlwände kann die Drehrichtung des Rotors geändert werden (Reversierung). Dadurch ist es möglich, die Hammerköpfe optimal im Verschleiß auszunutzen.
Nach einem kleinen Zwischenraum befindet sich unten meist noch ein konischer Auslauf, der direkt mit einer Saugpneumatik verbunden ist (meist noch mit einem Alphorn), Dabei wird das gemahlene Produkt direkt unterhalb der Hammermühle mit der Saugpneumatik abgesaugt, was auch zu einer Kühlung der Maschine (durch Luftdurchzug) sorgt.
Dies ist vorteilhaft für die Mahlqualität und die Maschine sehr wichtig.
Ein weiterer oder alternativer Prozessschritt ist der Einsatz einer Schneidemühle:
Schneidmühlen sind in der Regel Standgeräte, die mit Hilfe von Rotormessern und Statormessern das Mahlgut durch Scherwirkung zerkleinern. Das Material fällt in der Regel von oben durch einen Trichter in den Mahlraum, wo es vom Rotor erfasst und zwischen ihm und den feststehenden Schneidpiatten vermahlen wird. Zusätzlich gibt es im unteren Teil des Mahlraums ein Sieb; nur Material, das die gewünschte Feinheit erreicht hat, passiert es und fällt dann in den Auffangbehälter oder Absaugwanne.
Siebe werden in verschiedenen Größen und Ausführungen angeboten, je nachdem, wie fein das Material zerkleinert werden soll.
Schneidmühlen gibt es in verschiedenen Ausführungen. Sie unterscheiden sich in den Umdrehungsgeschwindigkeiten des Schneidrotors, welche von der Schnittgeschwindigkeit abhängig sind. In der Regel wird in einer Schneidmühle eine Schnittgeschwindigkeit von 7 bis I5 m/s erzielt. Die Schnittgeschwindigkeit ist abhängig von dem zu zerkleinernden Mahlgut.
Außerdem werden verschiedene Rotoren angeboten, bei denen die Rotormesser entweder parallel oder spiralförmig angeordnet sind (Parallel- oder Tangentialschnittrotor). Durch einen Parallelschnittrotor hat man jedoch den Nachteil, dass es durch den parallelen Schnitt eher zu Schlag-/ bzw. Bruchzerkleinerung kommt. Dadurch wird das Material eher gebrochen und es entsteht hierdurch ein größerer Staubanteii. Ein sogenannter Scherenschnittrotor (Tangentialschnittrotor) erzielt eindeutig bessere Schneidergebnisse. Das bezieht sich sowohl auf die Granulatqualität, als auch auf den unerwünschten Staubanteil im Granulat.
Eine Weiterentwicklung des Scherenschnittrotors sind der V-Schnitt-Rotor oder Kreuzscherenschnittrotor. Beim V-Schnitt-Rotor ist eine Materialanhäufung durch größeren Verschleiß der Messer und des Siebes im Zentrum der Schneidmühle zu beobachten. Der Kreuzscherenschnittrotor verteilt das Material durch seine abwechselnd geneigten Rotormesserreihen gleichmäßig auf den gesamten Mahlraum.
Ein weiterer oder alternativer Prozessschritt ist der Einsatz einer Messermühle:
Messermühlen sind in der Regel wie Küchenmixer aufgebaut und werden hauptsächlich zur Zerkleinerung und Homogenisierung organischer Proben verwendet. Auch ölhaltige oder feuchte Materialien können verarbeitet werden.
Dazu wird das Mahlgut in einen Behälter aus Plastik, Glas oder Stahl gegeben. In der Mitte wird ein Messerzylinder eingesetzt, der zwei in der Höhe versetzte, rechtwinklig zur Drehrichtung angeordnete Messer fasst. Die Messer werden auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt (bis zu 10.000 min-1), was das Material dann sehr schnell zerkleinert.
Für verschiedene sperrige Proben, die ihr Volumen durch die Zerkleinerung verlieren, zum Beispiel Salat, gibt es spezielle Deckel, die dafür sorgen, dass das Material trotzdem von den Messern erfasst werden kann.
Anschließend an die Trocknung können sowohl das einlagige Bindemittel als auch das mehrlagige Bindemittel in beliebige Formen geschnitten werden.
Vorzugsweise sind hier Quadrate oder Rechtecke mit Kantenlängen von 50 bis 100 mm.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Bindemittel, insbesondere ein einlagiges oder mehrlagiges Bindemittel, vorzugsweise ein dreilagiges Bindemittel, erhältlich gemäß dem vorstehenden Verfahren.
Alle Definitionen und bevorzugen Ausführungsformen, die vorstehend für das Bindemittel beschrieben sind, gelten auch für das Bindemittel erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des Bindemittels zum Entfernen von Verschmutzungen durch Chemikalien, insbesondere Ölverschmutzungen, insbesondere von Wasseroberflächen, vorzugsweise zum Entfernen von Ölverschmutzungen von Wasseroberflächen von Meeren, von Flüssen, von Binnengewässer oder von Wasseroberflächen in Rückhaltebecken oder Abwasserbehandlungsanlagen.
Die Bindemittel werden im Bereich der im Wasser befindlichen Verschmutzung mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 60% oder 70% oder 80% oder 90% verteilt.
Die Aufnahme der Verschmutzung durch das Bindemittel verhindert eine weitere Verschmutzung des Gewässers und der Küste und vermindert die Gefährdung von Wasservögeln. Das Bindemittel hat eine Schwimmfähigkeit auf der Wasseroberfläche von mehreren Tagen, vorzugsweise von mindestens 21 Tagen.
Nach der Aufnahme der Verschmutzung können die beladenen Bindemittel unkompliziert, z.B. mittels Netztechnik, aus dem Wasser entfernt und beispielsweise einer thermischen Verwertung zugeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend in nicht beschränkenden Beispielen näher erläutert.
Beispiele
Beispiel 1:
Ein erfindungsgemäßes Bindemittel weist beispielsweise eine Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 auf.
Figure imgf000030_0001
Tabelle 1:
Bindemittel mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 sind insbesondere gut als Ölbindemittel, insbesondere zur Aufnahme von Öl von Wasseroberflächen, geeignet.
Beispiel 2:
Die folgenden Materialien wurden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
Figure imgf000031_0001
Tabelle 2:
Die Bindemittel VI, V2 und V3 weisen die Zusammensetzungen gemäß den Tabellen 3, 4 und 5 auf
Figure imgf000032_0001
Tabelle 3:
Bindemittel (gesamt): 534 g/m2
Steinholzschliff (primär/sekundär Fasern): 457 g/m2
Aquapel J215: 14,5 g/m2
2x Deckschicht à 30g/m2: 60 g/m2
Native Weizenstärke: 2,2 g/m2
Figure imgf000033_0001
Tabelle 4:
Bindemittel (gesamt); 496 g/m2
Steinholzschliff (primär/sekundär Fasern); 482,5 g/m2
Aquapel J215: 13,5 g/m2
Figure imgf000034_0001
Tabelle 5:
Bindemittel (gesamt): 553 g/m2
Steinholzschliff (primär/sekundär Fasern): 470,7 g/m2
Aquapel J215: 15,1 g/m2
Füllmittel CaCO3 67,3 g/m2
Aus den Materialien VI bis V3 wurden jeweils Proben einer Größe von 10x10 cm ausgeschnitten. Diese werden im Folgenden als Bl, B2 und B3 bezeichnet.
Ferner wurden aus den Variationen VI bis V3 jeweils Proben einer Größe von 5x5 cm ausgeschnitten. Diese werden im Folgenden als Sl, S2 und S3 bezeichnet.
Die Eigenschaften der Proben wurden untersucht, um ihre Eignung für die Anwendung als Ölbindemittel zu bestimmen, wobei diese hinsichtlich ihrer grundlegenden Eigenschaften und ihres Verhaltens bei Kontakt mit Wasser oder
Erdöl untersucht wurden. Die Materialtests wurden auf Grundlage der Testmethode von DWA-A 7216-10 und modifizierter Methoden auf Grundlage der HFT-TUD (März 2018) entworfen. Für die grundlegenden Eigenschaften des Materials wurden Porosität und Dichte gemessen. Bei Tests im Zusammenhang mit den Ölabsorptionseigenschaften wurden u.a. die Wasseraufnahme und die Schwimmfähigkeit, die Ölaufnahme ohne Wasser und die Ölaufnahme auf der Wasseroberfläche erfasst.
Alle Proben wurden vor der Durchführung der Tests 48 Stunden bei 50 % Luftfeuchtigkeit und 23 °C konditioniert.
Die Dichte der Materialien wurde bei jeder Prüfmethode separat bestimmt. a) Bestimmung der Porosität und der Dichte (DIN 51913, bitte Datum angeben)
Die Porosität ist einer der wichtigen Faktoren, der die Wechselwirkung und che- mische Reaktivität von festen Materialien mit Flüssigkeiten beeinflusst. Der Volu- menanteil der Porosität wird als der Anteil des Porenraums im Verhältnis zum scheinbaren Gesamtvolumen der Probe definiert. Für ein einphasiges Material wird der Wertanteil des Porenraums aus der Differenz zwischen der tatsächlichen Dichte des Feststoffs und der Dichte basierend auf dem scheinbaren Gesamt- schüttvolumen der Probe ermittelt. Die Porosität wird als Zahl zwischen 0 und 1 oder als Prozentsatz zwischen 0 % und 100 % angegeben.
Die tatsächliche Dichte der Proben wurde auf der Grundlage ihres tatsächlichen Volumens gemessen, das mit einem Gasintrusionsgerät (Ultrapyknometer 1000, Quantachrome Instruments) unter Heliumgas bei 20 °C gemessen wurde. Für jedes Material wurden sechs Messungen durchgeführt.
Figure imgf000035_0001
Tabelle 6:
Die Ergebnisse von Dichte und Porosität sind in Tabelle 6 dargestellt und zeigen die höchste Dichte und die niedrigste Porosität für das Material VI. b) Analyse der Ölaufnahmekapazität für Rohöl und Diesel
Analyse der massen- und volumenbezogenen Ölabsorptionskapazität
Die Ölaufnahmekapazität der Materialien in Bezug auf Diesel wurde nach der Norm DWA-A 7216-10 gemessen. Zusätzlich wurde die Rohölabsorptionsrate bestimmt, um die Eignung des Materials abzuschätzen.
Folgende Testflüssigkeiten wurden verwendet:
Diesel (EN-590 TC-Mineralöl- Sommertyp), Dichte: 0,835 g/cm3.
Rohöl von TOTAL Deutschland GmbH, Dichte: 0,857 g/cm3.
Die Ergebnisse sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt (Figur 1: Absorptionrate für Diesel basierend auf der Dichte des Bindemittels und Figur 2: Absorptionrate für Rohöl basierend auf der Dichte des Bindemittels).
Die Ergebnisse zeigen, dass der Unterschied zwischen den drei verschiedenen Materialien sehr gering ist. Alle drei Materialien zeigten Absorptionsraten zwischen 134 % und 157 % für Diesel und 155 % und 175 % für Rohöl. Materialdichte und -große haben einen kleinen, aber deutlichen Einfluss auf die Absorptionsrate. Material V2 mit der geringsten Dichte zeigt die besten Ergebnisse. c) Analyse der Absorptionszeit
Bei der Testflüssigkeit Diesel (Tabelle 7) wiesen alle Proben eine Absorptionszeit von weniger als einer Minute auf. Bei Material VI (Sl/Bl) war eine geringe Verzögerung sichtbar.
Deutlichere Unterschiede sind bei Rohöl (Tabelle 8) sichtbar. Für VI (Sl/Bl) betrug die Absorptionszeit mehrere Minuten. Wahrscheinlich führen Oberflächenbeschichtung und höhere Materialdichte zu dieser Verzögerung.
Figure imgf000037_0001
Tabelle 7: Absorption von Diesel
Figure imgf000037_0002
Tabelle 8: Absorption von Rohöl d) Untersuchung der Schwebezeit der Bindemittel
Analyse der max. Schwebezeit und Wasseraufnahme (Figur 3):
Konditionierte Proben verschiedener Variationen, in zwei Größen, wurden bei Raumtemperatur auf die Wasseroberfläche gelegt. Die Proben wurden täglich beobachtet und ihre gewichtsbezogene Wasseraufnahme wurde berechnet.
Die Schwebezeit für VI (Sl/Bl) betrug mehr als 21 Tage. Die Proben der beiden anderen Materialien sanken früher (V 2 (S2/B2) nach vier Tagen, V3 (S3/B3) nach acht Tagen). Die erforderliche Schwebezeit nach DWA-Standard DWA-A 716-10 beträgt 24 Stunden und alle Materialien erfüllten diese Grenze mit einer deutlich höheren Schwebezeit.
Der Gewichtsverlust in der VI (Sl/Bl)-Gruppe kann mit dem Lösen einiger Zusatzstoffe, die bei ihrer Herstellung in Wasser verwendet wurden, in Zusammenhang gebracht werden. Nach vier Tagen wurde ein leichtes Schimmelwachstum auf der Oberfläche der Proben beobachtet.
e) Untersuchung der Ölabsorptionsrate von der Wasseroberfläche
Analyse der Ölabsorption von der Wasseroberfläche, 24h, Prüfungen an unbewegtem Wasser mit Diesel (DWA-A 716-10):
Die Absorption eines dünnen Ölfilms auf der Oberfläche von nicht bewegtem Wasser wurde mit Diesel DWA-A 716-10 geprüft. Ein Behälter mit einer Abmessung von 198 cm2 wurde mit 300 ml Wasser gefüllt. Zur Bedeckung der Oberfläche wurden sechs kleine Bindemittelproben verwendet. Bezogen auf das ermittelte Dieselaufnahmevermögen der Materialien in b) wurde das Öl auf die Wasseroberfläche gegeben und Bindemittel mit einer Bedeckungsrate von etwa 76% zugegeben. Nach 24 h wurde das Probengewicht und das wieder im Wasser befindliche Öl bestimmt.
Die Ergebnisse in Tabelle 9 zeigen, dass die Proben aller drei Materialien nach 24 h noch auf der Wasseroberfläche lagen. Die Bestimmung des Restölgehaltes im Wasser führte zu Reinigungsraten zwischen 76 % und 83 %. Der Grund für die niedrigen Reinigungsraten ist eine verminderte Bedeckungsrate aufgrund der Form des Bindemittels.
Die Flüssigkeitsaufnahme ist höher als die Dieselaufnahmefähigkeit des Materials, was bedeutet, dass die Bindemittel etwas Wasser aufgenommen haben.
Figure imgf000040_0001
Tabelle 9:
Tests auf bewegtes Wasser mit Rohöl und Material S1 (Tabelle 10):
Ein Behälter mit einer Größe von 945 cm2 wurde mit 1500 ml Wasser gefüllt. Die Dicke des Öls auf der Wasseroberfläche wurde auf 0,3 mm eingestellt. Es wurden 24,3 g Rohöl verwendet. Die Bindemitteldosierung wurde auf der Grundlage der Ölaufnahmekapazität (b) berechnet, so dass 16,9 g Sl-Bindemittel verwendet wurden.
Im Vergleich zu dem bekannten Bindemittel BioBind 8 absorbierten das 51- Material zwar zu Beginn langsamer und braucht länger, um die verwendete Ölmenge zu absorbieren, wie in Figur 4 und Tabelle 10 dargestellt. Im Laufe der Zeit stieg allerdings die Ölabsorptionsmenge des 51-Materials im Vergleich zu BioBind 8 an.
Bei BioBind 8 handelt es sich um ein bekanntes Bindemittel mit einer Dicke von 3,5 bis 4,2 mm und einer Ausdehnung von 5x5 cm. Die Dichte beträgt 250 bis 280 kg/m3 und die Schüttdichte beträgt 110 bis 120 kg/m3. BioBind 8 ist aus einer Mischung aus Fichtenholz-/Tannenholz-Fasern, die aus kleinen Holzschnitzeln (kein Rundholz) gewonnen wird, aufgebaut. Als Leimungsmittel sind 3% Latex enthalten.
Figure imgf000041_0001
Tabelle 10: f) Zusammenfassend lassen sich die Eigenschaften der Materialien S1 und S2 wie in Tabelle 11 und Tabelle 12 gezeigt darstellen (gemäß DWA-A 7216-10).
Figure imgf000042_0001
Tabelle 11: Eigenschaften von S1
Figure imgf000043_0001
Tabelle 12; Eigenschaften von S2

Claims

Ansprüche
1. Bindemittel in Form von Pappe, umfassend lignocell ulosehaltige Fasern und mindestens ein hydrophobes Leimungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die lignocellulosehaltige Fasern Holz-Steinschliff umfassen.
2. Bindemittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Ölbindemittel ist.
3. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine hydrophobe Leimungsmittel ein hydrophobes Leimungsmittel auf Basis von Alkylketendimeren und/oder auf Basis von Alkenylbernsteinsäureanhydriden umfasst.
4. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mindestens eine Stärke, vorzugsweise eine native Stärke, umfasst.
5. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Iignocellulosehaltige Fasern in einer Menge von 80 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, vorliegen.
6. Bindemittel gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stärke in einer Menge von 1 bis 5 g/m2, bezogen auf die Oberfläche des Bindemittels, vorliegt.
7. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine hydrophobe Leimungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew,-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, vorliegt.
8. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel zusätzlich mindestens ein Füllmaterial, vorzugsweise Bentonit, besonders bevorzugt Natriumbentonit, und/oder zusätzlich mindestens ein Flockungsmittel, vorzugsweise ein
Polydimethyldiallylammoniumchlorid, umfasst.
9. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel eine Dicke von 0,5 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,8 bis 2,6 mm, aufweist,
10. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel eine Flächenmasse von 200 bis 1200 g/m2, vorzugsweise von 300 bis 1000 g/m2, aufweist.
11. Bindemittel gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Volumen- zu Gewichts-Verhältnis von 2 bis 3 cm3/g, vorzugsweise von 2,4 bis 2,7 cm3/g, aufweist.
12. Bindemittel gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in Form von kleinen Partikeln oder Chips mit einer Teilchengröße von 0,05 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 0,125 mm bis 10 mm, vorliegt
13. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels in Form von Pappe gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend die Schritte: a) Erzeugen von Fasern aus lignocellulosehaltigen Rohstoffen durch Holz- Steinschliff und Mischen dieser Fasern mit Wasser um eine Suspension zu erhalten, b) Zugabe von mindestens einem hydrophoben Leimungsmittel zu der Suspension aus Schritt a) um hydrophobe Fasern zu erhalten, c) Bildung eines flächigen Pappevorläufers, umfassend die hydrophoben Fasern aus Schritt b), und d) Trocknen des in Schritt c) erhaltenen flächigen Pappevorläufers, um ein Bindemittel in Form von Pappe, vorzugsweise mit einem Trockengehalt von mehr als 90 Gew.-%, zu erhalten.
14. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels in Form von Pappe gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten c) und d) die folgenden Schritte cl) Vorentwässerung des in Schritt c) erhaltenen flächigen Pappevorläufers, um eine Einlageschicht, vorzugsweise mit einem Trockengehalt von 25 bis 45 Gew.- %, zu erhalten, c2) Bereitstellen von zwei Deckblättern, umfassend Zellstoff, weißes gestrichenes, holzhaltiges Papier und/oder weiße ungestrichene Späne, zum Aufbringen auf die Ober- und die Unterseite der Einlageschicht aus Schritt c1), c3) Besprühen beider Seiten der Einlageschicht aus Schritt c1) und der zwei Deckblätter aus Schritt c2) mit einer Suspension oder Lösung, umfassend mindestens eine Stärke, c4) Zusammenpressen der Einlageschicht und der zwei Deckblätter, so dass die Einlageschicht zwischen den zwei Deckblättern liegt, um einen zweiten Pappevorläufer zu erhalten, eingefügt werden und wobei
Schritt d) das Trocknen des in Schritt c4) erhaltenen Pappevorläufers, um ein Bindemittel in Form einer Pappe, vorzugsweise mit einem Trockengehalt von mehr als 90 Gew.-%, zu erhalten, umfasst.
15. Bindemittel in Form einer Pappe, erhältlich gemäß dem Verfahren nach Anspruch 13 oder 14.
16. Verwendung eines Bindemittels gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 oder 15 zum Entfernen von Verschmutzungen durch Chemikalien, insbesondere Ölverschmutzungen, insbesondere Ölverschmutzungen von Wasseroberflächen, vorzugsweise zum Entfernen von Ölverschmutzungen von Wasseroberflächen von Meeren, von Flüssen, von Binnengewässern oder von Wasseroberflächen in Rückhaltebecken oder Abwasserbehandlungsanlagen.
PCT/EP2021/065215 2020-06-08 2021-06-08 Bindemittel, insbesondere ölbindemittel WO2021249968A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21733384.8A EP4162008A1 (de) 2020-06-08 2021-06-08 Bindemittel, insbesondere ölbindemittel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020115185.3 2020-06-08
DE102020115185.3A DE102020115185A1 (de) 2020-06-08 2020-06-08 Bindemittel, insbesondere Ölbindemittel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021249968A1 true WO2021249968A1 (de) 2021-12-16

Family

ID=76522924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/065215 WO2021249968A1 (de) 2020-06-08 2021-06-08 Bindemittel, insbesondere ölbindemittel

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4162008A1 (de)
DE (2) DE102020115185A1 (de)
WO (1) WO2021249968A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4413850A1 (de) * 1994-04-21 1995-10-26 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur Beseitigung von öligen Substanzen durch Aufsaugen und Verdicken
DE29907490U1 (de) * 1999-04-29 1999-09-30 Retec Recycling Entwicklungs- und Technologiegesellschaft mbH, 17033 Neubrandenburg Mittel zur Bekämpfung von Ölspuren auf nassen Fahrbahnen
US20020162637A1 (en) * 1998-10-15 2002-11-07 Manner D. Lee Absorbent and time release material
DE102013217016A1 (de) * 2013-08-27 2015-03-05 Technische Universität Dresden Poröser Ölbinder und Verfahren zu dessen Herstellung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2162689A5 (en) 1971-07-27 1973-07-20 Innova Corp Removal of oil pollution - and suspended materials from water,using hydrophobic cellulose fibres
US4035217A (en) 1973-05-24 1977-07-12 Johnson & Johnson Method of manufacturing absorbent facing materials
JPS5192791A (ja) 1975-02-13 1976-08-14 Kyuyuzaisoseibutsu
SE8202932L (sv) 1982-05-10 1983-11-11 Kopparfors Papyrus Ab Absorptionsmedel for organiska vetskor, i synnerhet olja, vilket icke er dammexplosivt och har lag brandrisk
US5834385A (en) 1996-04-05 1998-11-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Oil-sorbing article and methods for making and using same
DE19653152A1 (de) 1996-12-19 1998-06-25 Sued Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von Sorptionsmitteln auf der Basis von cellulosehaltigem Material und Tonmineralien

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4413850A1 (de) * 1994-04-21 1995-10-26 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur Beseitigung von öligen Substanzen durch Aufsaugen und Verdicken
US20020162637A1 (en) * 1998-10-15 2002-11-07 Manner D. Lee Absorbent and time release material
DE29907490U1 (de) * 1999-04-29 1999-09-30 Retec Recycling Entwicklungs- und Technologiegesellschaft mbH, 17033 Neubrandenburg Mittel zur Bekämpfung von Ölspuren auf nassen Fahrbahnen
DE102013217016A1 (de) * 2013-08-27 2015-03-05 Technische Universität Dresden Poröser Ölbinder und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020115185A1 (de) 2021-12-09
EP4162008A1 (de) 2023-04-12
DE202021004253U1 (de) 2023-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69908353T2 (de) Pigmentprodukte
KR100764955B1 (ko) 탈수보조제 및 그 제조방법
DE69408807T2 (de) Wasser- und Feststoff-Rückgewinnung in einer Papiermühle
DE2927407A1 (de) Matte mit ausreichender porositaet fuer die filtration von leicht fliessfaehigen fluessigkeiten
DE69424874T2 (de) Verfahren und apparat zur herstellung von absorbierendem granularem material
CH640708A5 (de) Verformbares tabakgemisch.
DE69428286T2 (de) Enttintung von papierpulpe
DE69622839T2 (de) Verfahren zur verbesserung der retention in der papierherstellung und verwendung eines dafür geeigneten retentionsmittels
DE1696189B2 (de) Verfahren zum herstellen von schlaemmkreide und damit hergestellte papierstreichmasse
DE69424776T2 (de) Verfahren zur herstellung eines formkörpers
WO2021249968A1 (de) Bindemittel, insbesondere ölbindemittel
DE3590005C2 (de) Verfahren zum Entw{ssern von Mineralkonzentraten
CH685924A5 (de) Filterschicht fur die Fest/Flussigtrennung.
DE2734431A1 (de) Verfahren zum herstellen eines faserverstaerkten zementverbundmaterials
DD223745A5 (de) Verfahren zur entfernung von druckfarbe aus einem druckfarbe enthaltenden sekundaerfaser-ausgangsmaterial
DE102004060587A1 (de) Bentonite zur Störstoffbindung in der Papierherstellung
DE2212605A1 (de) Verfahren zur Beseitigung von OElverschmutzungen von Gewaessern
DE3916131A1 (de) Verfahren zur herstellung eines entsorgungsstoffs zur aufnahme von oelen von festen flaechen und von wasserflaechen sowie verwendung eines solchen entsorgungsstoffs
DE19749039A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Wertstoffgewinnung aus gebrauchten Wegwerfartikeln, insbesondere Inkontinenzartikeln
DE102005012168A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit Füllstoff
DE4042221A1 (de) Faserstoffkomponente zur papierherstellung, mit dieser hergestelltes papier und dessen verwendung sowie verfahren zur herstellung von faserstoffkomponente und papier
DE2519578A1 (de) Verbessertes saugfaehiges gebilde
AT508110A1 (de) Rindenarme holzfasern und verfahren zu ihrer herstellung
DE552945C (de) Verfahren zur Herstellung von Holzstoff
EP1920111A1 (de) Stevensit- und/oder kerolith-haltige adsorbentien zur störstoffbindung in der papierherstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21733384

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021733384

Country of ref document: EP

Effective date: 20230109