DE10113998A1 - Method for loading fibers contained in a fiber suspension with an auxiliary - Google Patents
Method for loading fibers contained in a fiber suspension with an auxiliaryInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beladen von in einer Faserstoff suspension enthaltenen Fasern mit einem Hilfsstoff.The invention relates to a method for loading in a fibrous material suspension contained fibers with an auxiliary.
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.The material used for papermaking (pulp), which can consist in particular of recovered pulp, must first be prepared accordingly, whereby it is usually e.g. B. is subjected to flotation, dispersion and bleaching in order to eliminate or comminute undesirable constituents such as printing inks and stickies, so that these are no longer visually perceptible and correspondingly better optical values are achieved. As is known, a bleaching process has to be switched in order to prevent the yellowing of the mechanically digested fibers or to bring the mechanically digested fibers to higher degrees of whiteness. In addition, it is also generally known that the addition of fillers or fillers, in particular calcium carbonate (CaCO 3 ), enables higher optical values to be achieved in the end product paper.
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.In order to achieve the strongest possible binding of the fillers to the fiber surface, the corresponding treatment has recently been carried out by a so-called "Fiber Loading ™" process, as described, for example, in US Pat. No. 5,223,090. In such a "Fiber Loading ™" process, at least one additive, in particular filler, is attached to the wetted fiber surfaces of the fiber material. The fibers can be loaded with calcium carbonate, for example. For this purpose, calcium oxide and / or calcium hydroxide is added to the moist, disintegrated fiber material in such a way that at least a part thereof is associated with the water present in the fiber material. The fiber material treated in this way is then subjected to carbon dioxide (CO 2 ).
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.The aim of the invention is to provide an improved method of ge specified type, with which in particular yellowing of the mecha niche digested fibers as a result of the "Fiber Loading ™" process prevented or at least partially ent the previous bleaching process becomes honorable.
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.This object is achieved by a method for loading loading fibers contained in a fiber suspension with a Excipient through a chemical precipitation reaction in which the fiber suspension before triggering the calcium hydroxide precipitation reaction and / or calcium oxide and at least one bleaching agent is added. The bleaching agent may in particular be peroxide spindles.
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. Due to this training, a "Fiber Loading ™" - Process using at least one peroxide enhanced optical Values of the starting raw material, whereby the yellowing of the mechanically closed fibers prevented or the usual bleaching process becomes wise or entirely unnecessary.
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.The calcium hydroxide and / or calcium oxide are preferably after a press increasing the dry matter content of the fiber suspension or added after thickening the fiber suspension. Here he Targeted advantage is in particular that losses in the pre switched thickening process avoided and the filtrate when thickening not be contaminated with glue, which means that for the filtrates a low pH is ensured during the thickening process. there this auxiliary substance can be added in powder form or in liquid form. In addition, the process control and regulation is simplified. The addition from quicklime and / or slaked lime to a fiber suspension can raise the pH to 12, which is not important for the filtrate wishes. In particular, this also results in a simpler process water management.
Der angegebene Prozeß ist insbesondere auch bei Frischfasern und Faser gemischen aus 100% mechanisch aufgeschlossenen Fasern (ground wood pulp) anwendbar.The specified process is particularly also for fresh fibers and fiber mix from 100% mechanically digested fibers (ground wood pulp) applicable.
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.According to an expedient practical embodiment of the Invention According to the method, the calcium hydroxide and / or calcium oxide in Powdered or liquid form with a solid mass concentration from 5% to 30% of the fiber suspension is added, the solid mass concentration of the fiber suspension in the range from 20% to 35% lies.
Vorzugsweise werden das Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid mit der Faserstoffsuspension vermischt, bevor die Fällungsreaktion ausgelöst wird. Preferably, the calcium hydroxide and / or calcium oxide with the Fiber suspension mixed before the precipitation reaction is triggered becomes.
Auch das Peroxid wird vorzugsweise vor der Auslösung der Fällungsreak tion zugesetzt.The peroxide, too, preferably becomes the precipitation rake before it is triggered tion added.
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.By adding the peroxide after the addition of glue or the addition of calcium hydroxide and / or calcium oxide, higher optical values are achieved, which means that the upstream bleaching process usually provided in stock preparation, which prevents the yellowing of the fibers, partially or can also be omitted entirely. By adding peroxide, the yellowing of the fibers due to the high pH value of the glue is prevented and bleaching is additionally carried out in one process step. This technologically combined process is of decisive advantage in connection with the addition of calcium oxide (CaO, quicklime) or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 , hydrated lime).
Der Faserstoffsuspension kann vor der Auslösung der Fällungsreaktion somit insbesondere auch Calciumoxid (CaO, gebrannter Kalk) zugesetzt werden.The pulp suspension can be used to trigger the precipitation reaction thus in particular calcium oxide (CaO, quicklime) added become.
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.According to a preferred practical embodiment of the process according to the invention, carbon dioxide (CO 2 ) or a medium containing carbon dioxide is introduced into the fiber suspension to initiate the precipitation reaction, and thereby calcium carbonate or calcium oxide (CaCO 3 ) is converted into the reaction products for converting the starting materials. and water are provided in order to load the fibers in particular with the filler calcium carbonate.
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.When loading the fibers, calcium carbonate is thus stored here on the wetted fiber surfaces by adding calcium oxide and / or calcium hydroxide to the moist fiber material, at least some of which can be associated with the water in the amount of fiber. The fiber material treated in this way is then subjected to carbon dioxide. In addition, the calcium carbonate (CaCO 3 ) formed can form a suspension around and between the fibers. The term "wetted fiber surfaces" can include all wetted surfaces of the individual fibers. This also includes in particular the case in which the fibers are loaded with calcium carbonate both on their outer surface and in their interior (lumen).
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.According to this, the fibers can be loaded with the filler calcium carbonate be, the attachment to the wetted fiber surfaces by a so-called "Fiber Loading ™" process takes place, as such in US-A-5 223 090. In this "Fiber Loading ™" process the carbon dioxide reacts with the calcium hydroxide to form water and calci carbonate.
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.Otherwise, when loading the fibers with calcium carbonate in particular, proceed as described in US-A-5-223 090 is written. The content of this document is hereby incorporated by reference included in the present application.
Wie bereits erwähnt ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere bei Frischfasern und bei Fasergemischen, die aus bis zu 100% mechanisch aufgeschlossenen Fasern bestehen können, anwendbar.As already mentioned, the method according to the invention is particularly useful for Fresh fibers and fiber mixtures made up of 100% mechanical open fibers can exist, applicable.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. The invention is described below using an exemplary embodiment Reference to the drawing explained in more detail.
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.The single figure of the drawing shows a simplified process diagram for an exemplary pretreatment of a pulp suspension used in particular for paper and / or cardboard production for loading the fibers with an auxiliary by a chemical precipitation reaction, the pulp suspension being activated before the precipitation reaction on calcium hydroxide (approx (OH) 2 , hydrated lime) and / or calcium oxide and after the addition of calcium hydroxide and / or calcium oxide (quicklime) at least one peroxide is added.
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.The pulp suspension is produced, for example, by dissolving pulp or waste paper with additives in a pulper 10 and / or from non-dried pulp, which is also referred to as "never dried pulp", fed to the loading process, e.g. B. coming directly from a connected pulp mill.
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%).The fibrous suspension can e.g. B. in the area 12 by dewatering by means of a press, since a higher fiber mass concentration is advantageous for the "Fiber Loading ™" process, for. B. (20% to 35%).
Der Faserstoffsuspension werden in einem Mischbehälter 14 Calcium hydroxid und gegebenenfalls Calciumoxid zugegeben, in dem das betref fende Gemisch dann durchgemischt wird.Calcium hydroxide and optionally calcium oxide are added to the fiber suspension in a mixing container 14 , in which the mixture in question is then mixed.
Nach dem Zusetzten von Calciumhydroxid bzw. Calciumoxid wird der Fa serstoffsuspension noch vor dem Auslösen der Fällungsreaktion wenig stens ein Peroxid zugesetzt. After adding calcium hydroxide or calcium oxide, the company Hydrogen suspension little before the initiation of the precipitation reaction least a peroxide added.
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%.The calcium hydroxide and / or calcium oxide can be the pulp suspension sion in particular with a mass concentration of about 5% to about 30% are added, d. H. the mass fraction of calcium hydroxide and / or the calcium oxide on the total mass of the added suspensions sion is 5 to 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.To trigger the precipitation reaction, 16 carbon dioxide or a medium containing carbon dioxide is introduced into the fiber suspension in a reactor in order to ensure that the starting materials calcium hydroxide or calcium oxide are converted into the reaction products calcium carbonate and water and thereby the fibers with the filler calcium to load carbonate.
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:
Calcium oxide and / or calcium hydroxide (slaked lime) is added to the fiber material so that at least some of it can associate with the water present in the fiber material, ie between the fibers, in the hollow fibers and in their walls, the fol chemical reaction:
Überdies wird, wie bereits erwähnt, Calciumhydroxid (Ca(OH)2, Löschkalk) und/oder Calciumoxid (gebrannter Kalk) zugesetzt.In addition, as already mentioned, calcium hydroxide (Ca (OH) 2 , hydrated lime) and / or calcium oxide (quicklime) is added.
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:In the reactor 16 , the fiber material is then acted upon with carbon dioxide (CO 2 ) or a medium containing carbon dioxide such that calcium carbonate (CaCO 3 ) is deposited on the wetted fiber surfaces as far as possible. The following chemical reaction occurs:
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.Accordingly, the optical output values of the raw material through a "Fiber Loading ™" process using at least a peroxide, with a yellowing of the mechanically unlocked senen fibers prevented or the previously usual upstream bleaching process becomes partially or completely unnecessary.
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. It is glue or the so-called calcium hydroxide and / or calcium moxid after the press in powder or liquid form with a con concentration of about 5% to about 30% of the fiber suspension at 20% up to 35% concentration added and mixed before the "Fiber Loa thing ™ "process is carried out. This has the advantage, among other things with that ver losses in the upstream thickening process avoid and filtrates are not contaminated with glue when thickening, which means that a low pH is ensured. In addition, the Process management and control simplified. In addition, it follows also a simpler process water supply. This process is also on reversible for virgin fibers and fiber mixtures, which are made of 100% mecha niche open fibers exist.
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. After the glue has been added, at least one peroxide is added, which increases optical values are achieved here, d. H. the previously used form Partial or bleaching process that prevents the yellowing of the fibers can be completely eliminated. The yellowing of the fibers is caused by the addition of Peroxide avoided, with additional bleaching in one process step is carried out. The supply of the quick lime or calcium hydroxide that enables this technologically combined process.
1010
Stofflöser
pulper
1212
Eindickung, Presse
Thickening, press
1414
Mischbehälter
mixing tank
1616
Reaktor
reactor
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