DE10113998A1 - Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit einem Hilfsstoff - Google Patents
Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit einem HilfsstoffInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit einem Hilfsstoff durch eine chemische Fällungsreaktion werden der Faserstoffsuspension vor der Auslösung der Fällungsreaktion Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid und mindestens ein Bleichmittel zugesetzt. Dabei kann es sich bei dem Bleichmittel insbesondere um Peroxid handeln.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoff
suspension enthaltenen Fasern mit einem Hilfsstoff.
Der zur Papierherstellung verwendete Stoff (Pulp), der insbesondere aus
wiedergewonnenem Pulp bestehen kann, muß zunächst entsprechend
aufbereitet werden, wobei er üblicherweise z. B. einer Flotation, Dispergie
rung und Bleichung unterworfen wird, um unerwünschte Bestandteile wie
Druckfarben und Stickies zu eliminieren oder zu zerkleinern, so daß diese
optisch nicht mehr wahrnehmbar sind und entsprechend bessere optische
Werte erreicht werden. Bekanntlich muß ein Bleichprozeß zwischenge
schaltet werden, um das Vergilben der mechanisch aufgeschlossenen Fa
sern zu verhindern oder die mechanisch aufgeschlossenen Fasern auf hö
here Weißgrade zu bringen. Zudem ist auch allgemein bekannt, daß durch
die Zugabe von Füllstoffen oder Fillern insbesondere Calciumcarbonat
(CaCO3) beim Endprodukt Papier höhere optische Werte erreicht werden
können.
Um eine möglichst starke Bindung der Füllstoffe an die Faseroberfläche zu
erreichen, erfolgt die entsprechende Behandlung in jüngster Zeit durch
einen sogenannten "Fiber Loading™"-Prozeß, wie er beispielsweise in der
US-A-5 223 090 beschrieben ist. Bei einem solchen "Fiber Loading™"
Prozeß wird an die benetzten Faseroberflächen des Fasermaterials wenigstens
ein Zusatzstoff, insbesondere Füllstoff, angelagert. Dabei können die
Fasern beispielsweise mit Calciumcarbonat beladen werden. Hierzu wird
dem feuchten, desintegrierten Fasermaterial Calciumoxid und/oder Calci
umhydroxid so zugesetzt, daß zumindest ein Teil davon sich mit dem im
Fasermaterial vorhandenen Wasser assoziiert. Das so behandelte Faser
material wird anschließend mit Kohlendioxid (CO2) beaufschlagt.
Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der eingangs ge
nannten Art anzugeben, mit dem insbesondere ein Vergilben der mecha
nisch aufgeschlossenen Fasern infolge des "Fiber Loading™"-Prozesses
verhindert bzw. der bisher übliche Bleichprozeß zumindest teilweise ent
behrlich wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Be
laden von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit einem
Hilfsstoff durch eine chemische Fällungsreaktion, bei dem der Faserstoff
suspension vor der Auslösung der Fällungsreaktion Calciumhydroxid
und/oder Calciumoxid und mindestens ein Bleichmittel zugesetzt wird.
Dabei kann es sich bei dem Bleichmittel insbesondere um Peroxid han
deln.
Aufgrund dieser Ausbildung erhält man durch einen "Fiber Loading™"-
Prozeß unter Verwendung wenigstens eines Peroxids erhöhte optische
Werte des Ausgangsrohstoffes, wobei das Vergilben der mechanisch aufge
schlossenen Fasern verhindert bzw. der bisher übliche Bleichprozeß teil
weise oder ganz entbehrlich wird.
Das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid werden vorzugsweise nach
einer den Trockengehalt der Faserstoffsuspension erhöhenden Presse bzw.
nach einem Eindicken der Faserstoffsuspension zugesetzt. Der hierbei er
zielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß Verluste bei dem vorge
schalteten Eindickungsprozeß vermieden und die Filtrate beim Eindicken
nicht mit Leim kontaminiert werden, was bedeutet, daß für die Filtrate
des Eindickungsprozesses ein niedriger pH-Wert sichergestellt ist. Dabei
kann dieser Hilfsstoff in Pulverform oder in Flüssigform zugesetzt werden.
Überdies wird die Prozeßführung und Regelung vereinfacht. Die Zugabe
von Branntkalk und/oder gelöschtem Kalk zu einer Fasersuspension
kann den pH-Wert bis auf den Wert 12 erhöhen, was für das Filtrat uner
wünscht ist. Dabei ergibt sich insbesondere auch eine einfachere Prozeß
wasserführung.
Der angegebene Prozeß ist insbesondere auch bei Frischfasern und Faser
gemischen aus 100% mechanisch aufgeschlossenen Fasern (ground wood
pulp) anwendbar.
Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung des erfindungs
gemäßen Verfahrens wird das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid in
Pulverform oder in Flüssigform mit einer Feststoffmassenkonzentration
von 5% bis 30% der Fasersuspension zugesetzt, wobei die Feststoff
massenkonzentration der Fasersuspension im Bereich von 20% bis 35%
liegt.
Vorzugsweise werden das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid mit der
Faserstoffsuspension vermischt, bevor die Fällungsreaktion ausgelöst
wird.
Auch das Peroxid wird vorzugsweise vor der Auslösung der Fällungsreak
tion zugesetzt.
Indem das Peroxid nach der Leimzugabe bzw. der Zugabe von Calcium
hydroxid und/oder Calciumoxid zugesetzt wird, werden höhere optische
Werte erreicht, was bedeutet, daß der in der Stoffaufbereitung üblicher
weise vorgesehene vorgeschaltete Bleichprozeß, der das Vergilben der Fa
sern unterbindet, teilweise oder auch ganz entfallen kann. Durch die Zu
gabe von Peroxid wird das durch den hohen pH-Wert des Leimes bedingte
Vergilben der Fasern unterbunden und zusätzlich eine Bleiche in einem
Prozeßschritt durchgeführt. Dieser technologisch kombinierte Prozeß ist in
Verbindung mit der Zuführung von Calciumoxid (CaO, gebrannter Kalk)
oder Calciumhydroxid (Ca(OH)2, Löschkalk) von entscheidendem Vorteil.
Der Faserstoffsuspension kann vor der Auslösung der Fällungsreaktion
somit insbesondere auch Calciumoxid (CaO, gebrannter Kalk) zugesetzt
werden.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsge
mäßen Verfahren wird zur Auslösung der Fällungsreaktion Kohlendioxid
(CO2) bzw. ein Kohlendioxid enthaltendes Medium in die Faserstoffsus
pension eingeleitet und dadurch für eine Umsetzung der Ausgangsstoffe
Calciumhydroxid bzw. Calciumoxid in die Reaktionsprodukte Calciumcar
bonat (CaCO3) und Wasser gesorgt, um die Fasern insbesondere mit dem
Füllstoff Calciumcarbonat zu beladen.
Bei dem Beladen der Fasern wird hier also Calciumcarbonat an die be
netzten Faseroberflächen eingelagert, indem dem feuchten Fasermaterial
Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zugesetzt wird, wobei zumindest
ein Teil davon sich mit dem Wasser der Faserstoffmenge assoziieren kann.
Das so behandelte Fasermaterial wird dann mit Kohlendioxid beauf
schlagt. Überdies kann das entstandene Calciumcarbonat (CaCO3) um
und zwischen den Fasern eine Suspension bilden. Dabei kann der Begriff
"benetzte Faseroberflächen" alle benetzten Oberflächen der einzelnen Fa
sern umfassen. Damit ist insbesondere auch der Fall mit erfaßt, bei dem
die Fasern sowohl an ihrer Außenfläche als auch in ihrem Innern (Lumen)
mit Calciumcarbonat beladen werden.
Demnach könne die Fasern mit dem Füllstoff Calciumcarbonat beladen
werden, wobei die Anlagerung an die benetzten Faseroberflächen durch
einen sogenannten "Fiber Loading™"-Prozeß erfolgt, wir er als solcher in
der US-A-5 223 090 beschrieben ist. In diesem "Fiber Loading™"-Prozeß
reagiert das Kohlendioxid mit dem Calciumhydroxid zu Wasser und Calci
umcarbonat.
Auch im übrigen kann bei dem Beladen der Fasern mit Calciumcarbonat
insbesondere so vorgegangen werden, wie dies in der US-A-5-223 090 be
schrieben ist. Der Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit durch Bezug
nahme in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen.
Wie bereits erwähnt ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere bei
Frischfasern und bei Fasergemischen, die aus bis zu 100% mechanisch
aufgeschlossenen Fasern bestehen können, anwendbar.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiel unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein vereinfachtes Prozeßdiagramm
für eine beispielhafte Vorbehandlung einer insbesondere der Papier-
und/oder Kartonherstellung dienenden Faserstoffsuspension zum Bela
den der Fasern mit einem Hilfsstoff durch eine chemische Fällungsreakti
on, wobei der Faserstoffsuspension vor der Auslösung der Fällungsreakti
on Calciumhydroxid (Ca(OH)2, Löschkalk) und/oder Calciumoxid und
nach dem Zusetzen von Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid
(gebrannter Kalk) wenigstens ein Peroxid zugesetzt wird.
Die Faserstoffsuspension wird beispielsweise durch Auflösen von Zellstoff
oder Altpapier mit Zuschlagstoffen in einem Stofflöser 10 erzeugt
und/oder aus nicht getrocknetem Faserstoff, der auch als "never dried
pulp" bezeichnet wird, dem Beladungsprozeß zugeführt, z. B. direkt aus
einer angeschlossenen Zellstoffabrik kommend.
Die Faserstoffsuspension kann z. B. im Bereich 12 durch Entwässern
mittels einer Presse eingedickt werden, da für den "Fiber Loading™"
Prozeß eine höhere Faserstoffmassenkonzentration vorteilhaft ist z. B.
(20% bis 35%).
Der Faserstoffsuspension werden in einem Mischbehälter 14 Calcium
hydroxid und gegebenenfalls Calciumoxid zugegeben, in dem das betref
fende Gemisch dann durchgemischt wird.
Nach dem Zusetzten von Calciumhydroxid bzw. Calciumoxid wird der Fa
serstoffsuspension noch vor dem Auslösen der Fällungsreaktion wenig
stens ein Peroxid zugesetzt.
Das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid kann der Faserstoffsuspen
sion insbesondere mit einer Massenkonzentration von etwa 5% bis etwa
30% zugesetzt werden, d. h. der Massenanteil des Calciumhydroxids
und/oder des Calciumoxids an der Gesamtmasse der zugesetzten Suspen
sion beträgt 5 bis 30%.
Zur Auslösung der Fällungsreaktion wird in einem Reaktor 16 Kohlendi
oxid bzw. ein Kohlendioxid enthaltendes Medium in die Faserstoffsuspen
sion eingeleitet, um für eine Umsetzung der Ausgangsstoffe Calcium
hydroxid bzw. Calciumoxid in die Reaktionsprodukte Calciumcarbonat
und Wasser zu sorgen und dadurch die Fasern mit dem Füllstoff Calcium
carbonat zu beladen.
Dem Fasermaterial wird also Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid
(gelöschter Kalk) so zugesetzt, daß zumindest ein Teil davon sich mit dem
im Fasermaterial, d. h. zwischen den Fasern, in den Hohlfasern und in ih
ren Wänden, vorhandenen Wasser assoziieren kann, wobei sich die fol
gende chemische Reaktion einstellt:
Überdies wird, wie bereits erwähnt, Calciumhydroxid (Ca(OH)2, Löschkalk)
und/oder Calciumoxid (gebrannter Kalk) zugesetzt.
In dem Reaktor 16 wird das Fasermaterial dann derart mit Kohlendioxid
(CO2) bzw. einem Kohlendioxid enthaltenden Medium beaufschlagt, daß
Calciumcarbonat (CaCO3) an die benetzten Faseroberflächen weitestge
hend angelagert wird. Dabei stellt sich folgende chemische Reaktion ein:
Demnach werden die optischen Ausgangswerte der Ausgangsrohstoffes
durch einen "Fiber Loading™"-Prozeß unter Verwendung von wenigstens
einem Peroxid erhöht, wobei eine Vergilbung der mechanisch aufgeschlos
senen Fasern unterbunden bzw. der bisher übliche vorgeschaltete Bleich
prozeß teilweise oder ganz entbehrlich wird.
Dabei wird Leim bzw. das sogenannte Calciumhydroxid und/oder Calciu
moxid nach der Presse in Pulverform oder in Flüssigform mit einer Kon
zentration von etwa 5% bis etwa 30% der Faserstoffsuspension bei 20%
bis 35% Konzentration zugesetzt und vermischt, bevor der "Fiber Loa
ding™"-Prozeß durchgeführt wird. Dies bringt unter anderem den Vorteil
mit sich, daß Verluste bei dem vorgeschalteten Eindickungsprozeß ver
mieden und Filtrate beim Eindicken nicht mit Leim kontaminiert werden,
was bedeutet, daß ein niedriger pH-Wert sichergestellt ist. Zudem wird die
Prozeßführung und die Regelung vereinfacht. Darüber hinaus ergibt sich
auch eine einfachere Prozeßwasserführung. Dieser Prozeß ist auch an
wendbar bei Frischfasern und Fasergemischen, die aus 100% mecha
nisch aufgeschlossenen Fasern bestehen.
Nach der Leimzugabe wird wenigstens ein Peroxid zugesetzt, wodurch hö
here optische Werte erreicht werden, d. h. der bisher übliche vorgeschal
tete Bleichprozeß, der das Vergilben der Fasern unterbindet, teilweise oder
ganz entfallen kann. Das Vergilben der Fasern wird durch die Zugabe von
Peroxid vermieden, wobei zusätzlich eine Bleiche in einem Prozeßschritt
durchgeführt wird. Die Zuführung des Brandkalkes oder Calciumhydroxi
des ermöglicht diesen technologisch kombinierten Prozeß.
10
Stofflöser
12
Eindickung, Presse
14
Mischbehälter
16
Reaktor
Claims (12)
1. Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthal
tenen Fasern mit einem Hilfsstoff durch eine chemische Fällungs
reaktion, bei dem der Faserstoffsuspension vor der Auslösung der
Fällungsreaktion Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid und
mindestens ein Bleichmittel zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserstoffsuspension vor dem Zusetzen von Calcium
hydroxid und/oder Calciumoxid eingedickt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bleichmittel Peroxid ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bleichmittel aus einer Kombination aus Peroxid und Ozon
besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Faserstoffsuspension das Peroxid nach dem Zusetzen von
Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid zugesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid nach einer den
Trockengehalt der Faserstoffsuspension erhöhenden Presse (12)
bzw. nach einem Eindicken der Faserstoffsuspension zugesetzt wer
den.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid in Pulverform oder
in Flüssigform mit einer Feststoffmassenkonzentration von etwa 5%
bis etwa 30% der Fasersuspension zugesetzt wird, wobei die Fest
stoffkonzentration der Fasersuspension vorzugsweise im Bereich
von etwa 20% bis etwa 35% liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid mit der Faserstoff
suspension vermischt werden, bevor die Fällungsreaktion ausgelöst
wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Peroxid vor der Auslösung der Fällungsreaktion zugesetzt
wird.
10. erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Auslösung der Fällungsreaktion Kohlendioxid in die Faser
stoffsuspension eingeleitet und dadurch für eine Umsetzung der
Ausgangsstoffe Calciumhydroxid bzw. Calciumoxid in die Reakti
onsprodukte Calciumcarbonat und Wasser gesorgt wird, um die Fa
sern mit dem Füllstoff Calciumcarbonat zu beladen.
11. Anwendung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü
che bei Frischfasern.
12. Anwendung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü
che bei Fasergemischen, die aus bis zu 100% mechanisch aufge
schlossenen Fasern bestehen können.
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