AT325414B

AT325414B - Verfahren zur herstellung eines papieres, flutings bzw. kartons

Info

Publication number: AT325414B
Application number: AT153473A
Authority: AT
Inventors: Felix Dr Wehrmann
Original assignee: Isovolta
Priority date: 1973-02-21
Filing date: 1973-02-21
Publication date: 1975-10-27

Description

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Grammaturen über 200 g/m2 als Karton gelten.

Die Herstellung von Karton auf Rundsiebmaschinen erfolgt in der Weise, dass mehrere Lagen von Papier im nassen Zustand aufeinandergegautscht werden, um zu stärkeren Kartonprodukten zu kommen. Prinzipiell besteht Karton daher aus mehreren Lagen dünnerer Papierschichten, wodurch sich eine Vielfalt von Kartonqualitäten erzielen lässt, beispielsweise indem man für Decke bzw. Rückseite eine andere Stoffzusammensetzung wählt als für die Einlage. Häufig wird als Rohstoff für die Decke bzw. Rückseite Natronzellstoff verwendet, während für die Einlage Altpapier dient.

Für viele Zwecke werden für bestimmte Papier- bzw. Kartonqualitäten gewisse Eigenschaften, wie Feuchtigkeitsunempfindlichkeit, Steifigkeit, Vergilbungsfreiheit und hohes Volumen gefordert. So muss z. B.

Xeroxpapier eine erhöhte Steifigkeit und geringe Vergilbung aufweisen, während z. B. bei bestimmten Kartonsorten für die Lebensmittelverpackung oft erhöhtes Volumen, grosse Steifigkeit und Feuchtigkeitsunempfindlichkeit gefordert werden. Auch Fluting stellt ein hochwertiges Papier dar, welches bei der Herstellung
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Fluting-Papier wird derzeit aus Halbzellstoff mit einem Mahlungsgrad von zirka 45 bis 55 Schopper-Riegler hergestellt. Halbzellstoff ist jedoch relativ teuer. Deshalb wird in manchen Fällen bis zu 30% Altpapier mitverwendet. Es ist auch bekannt, dass durch Besprühen der fertigen Papierbahn mit stärkehaltigen Produkten,
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B.wobei jedoch nur geringfügige Erhöhungen erreicht werden.

Für den CMT3o-Wert ist die Steifigkeit der Faser von entscheidender Bedeutung. Es können jedoch für Fluting nur solche Zusatzstoffe Verwendung finden, die bei der Herstellung von Wellpappe zu keinen Ablagerungen auf den Riffelwalzen führen. Aus diesem Grunde sind die Zusatzstoffe auf stärkehaltige Produkte beschränkt geblieben.

Die Feuchtigkeitsunempfindlichkeit bzw. die Nassreissfestigkeit wird nach heute üblichen Verfahren durch Zusatz von Leimstoffen bzw. Kunstharzen, wie beispielsweise Harnstoff- oder Melaminharzen erreicht. Hiebei ist zu beachten, dass die Wirkung dieser Zusätze oft erst nach einer bestimmten Zeit der Lagerung voll zur Geltung kommt. Sehr häufig werden auch Paraffinemulsionen als Streichmasse zur Herstellung von wasserabweisenden Papier- bzw. Kartonqualitäten verwendet. Diesen Verfahren haftet der Nachteil an, dass die so hergestellten Produkte keine erhöhte Steifigkeit aufweisen. Bei Verwendung von Paraffinemulsion tritt sogar eine Verringerung der Steifigkeit ein. Die Erhöhung der Steifigkeit wird im allgemeinen durch die Zugabe von Kunstharzen allein nicht erreicht. Auch durch Bestreichen mit Stärkelösung z.

B. in einer Leimpresse können keine befriedigenden Qualitäten erzielt werden, da hiefür ein Stärkeauftrag von zirka 10 g/m2 notwendig wäre, was weder bei einem Maschinenstrich noch in einer externen Streichanlage erzielt werden kann. üblicherweise werden Aufträge von zirka 2 bis 3 g/m2 erzielt. Für eine ausreichende Erhöhung der Steifigkeit müssten die Papiere 4 bis 5mal gestrichen werden, was jedoch unwirtschaftlich und zu aufwendig wäre.

Unsere Versuche haben ergeben, dass durch Zusatz von Kieselsäure bzw. ihren Verbindungen, Thixotropierungsmitteln und Kunstharzen, Kunststoffen, gegebenenfalls in dispergierter Form, unter bestimmten Bedingungen Papiere bzw. Kartone hergestellt werden können, die bei wesentlich niedrigerer Grammatur die gleiche Steifigkeit und ausserdem höhere Nassfestigkeit aufweisen als die bekannten. Bei Fluting gelingt es nach dem erfindungsgemässen Verfahren, ausgezeichnete CMT3o-Werte zu erzielen, so dass der Anteil an Altpapier im Fluting wesentlich gesteigert werden kann. Die erhöhte Verwendung von Altpapier bringt ganz ausserordentliche Vorteile mit sich. So sind bekanntlich Investitionen zur Kapazitätserhöhung von Papiermaschinen wesentlich billiger als solche für die Zellstoffabrikation.

Selbstverständlich bringt das erfindungsgemässe Verfahren auch eine starke Verminderung der Rohstoffkosten mit sich und bewirkt darüberhinaus einen qualitativen Ausgleich der unterschiedlichen Altpapiersorten. Weiters bewirkt die Abwendung von der Zellstoffkocherei eine Ausschaltung umweltverschmutzender Faktoren bzw. eine weitgehende Lösung des Abwasserproblems, welches im wesentlichen darin besteht, dass bei Anwendung des herkömmlichen Semichemical-Fluting-Verfahrens Lignin-Sulfonsäuren mit dem Halbzellstoff in den Papierbrei und damit in das Abwasser gelangen. Diese Verunreinigung kann nicht mehr auftreten, wenn der Halbzellstoff durch andere Rohstoffe, z. B. Altpapier, ersetzt wird.

Es wurde gefunden, dass man Papier bzw. einen Karton mit verbesserter Nassfestigkeit und/oder Steifigkeit und/oder erhöhtem Volumen bzw. ein Fluting mit höherem CMT3o-Wert erhält, wenn man dem Papierrohstoff

vor dem Mahlen, das heisst vor oder während des Aufschlagen, Wasserglas, ein oder mehrere Thixotropierungsmittel und Kunstharze, Kunststoffe, einzeln oder zu mehreren, gegebenenfalls in dispergierter Form, zusetzt und nach dem Mahlen eine Säure und gegebenenfalls ein Metallsalz, insbesondere ein saures Salz zufügt, gut durchmischt und die Pulpe in an sich bekannter Weise zu Papier, Fluting bzw. Karton verarbeitet. Als Säuren kann man sowohl anorganische als auch organische Säuren einsetzen, wie z. B.

Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Ameisensäure, Maleinsäure, Sulfonsäure einzeln oder zu mehreren, wobei man im allgemeinen der Schwefelsäure den Vorzug geben wird. Als Thixotropierungsmittel haben sich stärkehaltige Produkte wie Mais-, Reis-, Kartoffelstärke, Carboxymethylzellulose, Algesine, Algenmehl, Pflanzengummi wie z. B. Traganth oder Mannogalactane, weiters Bentonit und Vulkanschlacke einzeln oder in Mischung bewährt. Natürlich wird man sowohl die Säuren als auch die Thixotropierungsmittel vor der jeweiligen Zugabe mit Wasser auf eine gut zu handhabende Konzentration verdünnen bzw. solche Lösungen herstellen.

Zusätzlich zu den Säuren kann man auch Metallsalze, insbesondere saure Salze, wie Metallverbindungen des Aluminiums mit Schwefelsäure, beispielsweise Alaun, ferner Zinkchlorid, Kupfersulfat einzeln oder zu mehreren in die Pulpe einbringen. Bevorzugt werden Zugaben von Thixotropierungsmitteln in Mengen von 0, 05 bis 5%, von Wasserglas in Mengen von 0, 5 bis 15%.

Als Kunstharz haben sich besonders Produkte aus Harnstoffformaldehyd, Phenolformaldehyd und Melaminformaldehyd, einzeln oder zu mehreren, bewährt. Die Kunstharze können als Lösung oder Dispersion zugegeben werden. Zur Erhöhung des Berstdruckes und der Reisslänge haben sich Latexdispersionen wie z. B.

Acrylbutadienlatex, carboxylierte wie auch styrolisierte Latices, einzeln oder zu mehreren, gegebenenfalls in Mischung mit andern Kunstharzen, besonders gut bewährt. Bevorzugt werden Zugaben in Mengen von 0, 1 bis 15%.

Der einzuhaltende PH-Wert soll zwischen 2, 5 und 7, 5, vorzugsweise zwischen 3, 5 und 5, 5 liegen. pH-Werte von 4, 0 bis 5, 5 haben sich bei Fluting ausgezeichnet bewährt, insbesondere im Zusammenhang mit Mannogalactanen bzw. Traganth und Wasserglas. Der Zelluloseanteil wird in die Pulpe als Natronzellstoff, gebleicht oder ungebleicht, Aststoff, Altpapier, Halbzellstoff, Sulfitzellstoff, einzeln oder in Mischung eingebracht. Bei Fluting gestattet es das erfindungsgemässe Verfahren, nicht nur aus Halbzellstoff, sondern auch aus Altpapier, Wellpappeabfällen, Kaufhausabfällen, Verpackungsabfällen, gemischten Abfällen und Aststoff Fluting-Papiere von bester Qualität herzustellen. Natürlich kann man auch Gemische dieser Stoffe miteinander und/oder mit Halbzellstoff als Rohstoffe einsetzen.

Der Vermahlungsgrad kann niedrig gehalten werden und liegt zwischen 20 Schopper-Riegler (SR) und 50 SR, vorzugsweise zwischen 30 und 45 SR, insbesondere zwischen 35 und 45 SR.

Bei der Herstellung von Karton hat sich die Zugabe von Holzschliff, Holzpulver oder Holzmehl zum Papierbrei als vorteilhaft erwiesen, da dadurch die Voluminösität wesentlich verbessert werden kann. Auch bei Papieren, die nicht frei von Vergilbung sein müssen, d. h. bei holzhaltigen Papieren, ist der Zusatz von Holzpulver oder Holzmehl als teilweiser Ersatz von Holzschliff möglich. Dabei erzielt man Papiere, deren Reissfestigkeit nur geringfügig hinter den üblichen Reissfestigkeiten zurückbleibt, daher für viele Zwecke vollkommen ausreichend sind, und den grossen Vorteil besitzen, wesentlich billiger zu sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass man dem aus dem Zelluloseanteil und gegebenenfalls in der Papiertechnologie üblichen Leimstoffen bzw. Füllstoffen bestehenden Papierrohstoff vor dem Mahlen Wasserglas, beispielsweise Natronwasserglas und/oder Kaliwasserglas, ein oder mehrere Thixotropierungsmittel und Kunstharze einzeln oder zu mehreren, gegebenenfalls in dispergierter Form und gegebenenfalls als Gemisch zusetzt, worauf die Mischung gemahlen, mit einer Säure, vorzugsweise einer Mineralsäure und gegebenenfalls einer Metallverbindung insbesondere einem sauren Salz versetzt, gut durchmischt und die Pulpe in an sich bekannter Weise zu Papier oder Fluting oder Karton verarbeitet wird.

Das so erhaltene Papier oder Fluting bzw. der Karton enthält somit neben den Zelluloseanteilen und gegebenenfalls in der Papiertechnologie üblichen Leimstoffen bzw. Füllstoffen Kieselsäureverbindungen, die auch mehr oder weniger in den Fasern eingelagert sein können. Thixotropierungsmittel und Kunstharze sowie gegebenenfalls Metallverbindungen insbesondere von Aluminium, Zink, Kupfer, Titan, Barium, Calcium, Magnesium, Eisen, Kobalt und gegebenenfalls Holzspäne bzw. Holzmehl.

Vorzugsweise verwendet man als Thixotropierungsmittel Carboxymethylzellulose, Pflanzengummi wie Mannogalactane bzw. Traganth. Es haben sich jedoch auch stärkeartige Produkte wie Kartoffel-, Reis- oder Maisstärke bewährt. Besonders vorteilhaft zeigte sich die Verwendung von Pflanzengummi und stärkeartigen Produkten im Verhältnis 1 : 1. Es können aber auch Algesine, Algenmehl, Vulkanschlacke, Bentonite eingesetzt werden, bzw. Gemische der angeführten Thixotropierungsmittel.

Als Kieselsäureverbindungen haben sich insbesondere Natronwasserglas, Kaliwasserglas bzw. Mischungen davon bewährt.

Als Kunstharze haben sich Harnstoff-Formaldehydaddukte, Phenol-Formaldehydaddukte, Melamin-Formaldehydaddukte, Latexdispersionen wie Styrolbutadienlatex, Acrylatharze, einzeln oder zu mehreren bewährt.

Wesentlich für das erfindungsgemässe Verfahren ist, dass der Papierrohstoff vor dem Mahlen innig mit den Kieselsäureverbindungen, Thixotropierungsmitteln und Kunstharzen gemischt wird, worauf nach dem Mahlen mit

einer Säure vorzugsweise einer Mineralsäure und gegebenenfalls einer Metallverbindung insbesondere einem sauren Salz wie z. B. Alaun, Aluminiumsulfat, koaguliert bzw. angesäuert wird und damit der Papierrohstoff auf einen pH-Wert von 2, 5 bis 7, 5, vorzugsweise 3, 5 bis 5, 5, insbesondere 4 bis 5, 5 gebracht wird.

Für die Herstellung von voluminösem Karton haben sich weiters Holzspäne bzw. Holzmehl als Füllstoff besonders bewährt. Selbstverständlich müssen die Holzspäne vor dem Mahlen dem Papierrohstoff zugeführt werden, um einen homogenen Stoff zu gewährleisten.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders gut für die Herstellung von Xeroxpapier, wobei es auf erhöhte Steifigkeit und Vergilbungsfreiheit ankommt. In diesem Fall wird man daher keine holzhaltigen Rohstoffe verwenden, sondern gebleichten Natron- bzw. Sulfitzellstoff. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Xeroxpapier zeigte bei einer Reduzierung der Grammatur von 80 auf 60 g/m2 eine ausreichende Steifigkeit und konnte mit Vorteil verwendet werden. Ebenso zeigte der nach diesem Verfahren hergestellte Karton besonders gute Verwendbarkeit im Verpackungssektor. So konnten Schachteln hergestellt werden, die bei einer um 20% niedrigeren Grammatur die gleiche Stapelfestigkeit hatten. Beispielsweise wurde für eine bestimmte Type von Schachteln ein 1400 g-Karton eingesetzt.

Dieser schwere Karton konnte durch einen 1100 g-Karton, der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt war, ersetzt werden, ohne dass die Festigkeit der Schachteln geringer war.

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich mit Vorteil für holzhältige Papiere einsetzen. Der Zusatz von Holzmehl zum Papierrohstoff an Stelle von Holzschliff führt zwar, wie bereits erwähnt, zu einer kleinen Verringerung der Festigkeit und der mechanischen Eigenschaften, doch lässt sich dieser Nachteil zum grössten Teil durch den Zusatz von Kieselsäureverbindungen, Thixotropierungsmitteln und Kunstharzen nach dem erfindungsgemässen Verfahren kompensieren, so dass man sehr billige Papiere herstellen kann, die trotzdem den geforderten Ansprüchen gerecht werden. Dies kann man daraus ersehen, dass beispielsweise der Papierrohstoff Holzschliff etwa das Fünffache von Holzpulver kostet, welches beispielsweise als Abfallprodukt beim Schleifen von Spanplatten abfällt.

Das erfindungsgemässe Verfahren bringt also nicht nur wirtschaftliche Vorteile durch Kostenverringerung, sondern verwertet auch mit Erfolg einen bisher als Abfall anfallenden Stoff in technisch vorteilhafter Weise, was im Hinblick auf die steigende Umweltverschmutzung durch Industrieabfälle sehr erwünscht ist. Ausserdem bewährt sich das Holzmehl ausgezeichnet als Retentionsmittel, wodurch man Zusatzstoffe, die ansonsten in das Abwasser gehen, im Papier bildet und auf diese Weise auch an Zusatzstoffen sparen kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren soll durch nachstehende Beispiele näher erläutert werden, ohne es darauf zu beschränken.

Beispiel l : In einem Pulper wurden 360 kg gebleichter Sulfitzellstoff aufgeschlagen und in eine Stoffbütte gepumpt. Die Stoffkonzentration betrug etwa 4%. Weiters wurden in die gleiche Stoffbütte 280 kg gebleichter Holzschliff und 160 kg gebleichtes Holzpulver zugegeben und gut durchgemischt. Der Holzschliff wurde im gleichen Betrieb durch Zerschleifen von Holz hergestellt, anschliessend über Reinigungsaggregate gereinigt und mit einer Konsistenz von etwa 4% in die Bütte gepumpt. Das Holzpulver wurde direkt in die Stoffbütte eingestreut. Zu diesem Papierrohstoff in der Stoffbütte wurden 2% Hydrosulfit zur Bleichung zugegeben und noch 1 h bei 40 C gerührt.

Während des Aufschlagen im Pulper wurden 15 kg Harnstoffleim 66% zig, 75 kg Natronwasserglas (34%ig) und 15 kg Harzleim (40%ig) und als Füllstoff 150 kg Kaolin zugegeben.

In der Stoffbütte wurde der Papierrohstoff gut durchgemischt und anschliessend auf 45 Schopper-Riegler gemahlen und mit Schwefelsäure auf PH 4, 5 angesäuert. Der so hergestellte Papierrohstoff wurde dann in an sich bekannter Weise auf einer Papiermaschine zu Papierbahnen verarbeitet. Das so hergestellte Papier hatte eine Grammatur von 67 g/m2 und wurde in der Maschine gestrichen. Hiefür wurde ein Kunstharzstrich verwendet, wobei 20 g/m2 aufgetragen wurden, um eine einwandfreie Deckung und Bedruckbarkeit zu erreichen. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Papier war von sehr guter Qualität. Der Weissgrad betrug 74 bis 75, die Reisslänge betrug längs 5340 m und quer 3090 m, was einer Verbesserung von etwa 10% gegenüber der konventionellen Qualität entspricht.

Beispiel 2 : Es wurden 4 t Papierrohstoff, bestehend aus 70% Wellpappeabfall und 30% Aststoff in einem Pulper aufgeschlagen, wobei dem Papierrohstoff nach dem Aufschlagen 100 kg Harnstoffleim (66%ig), der zur Herstellung von Spanplatten verwendet wird, zugegeben wurden. Anschliessend wurden 80 kg Maisstärke in 1000 1 Wasser bei 80 C aufgelöst und ebenfalls dem Papierrohstoff im Pulper unter starker Rührung zugegeben. Nachdem alle Komponenten mit dem Papierrohstoff gut durchmischt waren, wurden 200 1 Natronwasserglas mit einem Feststoffgehalt von 34% dem Papierrohstoff unter starker Rührung zugegeben. Anschliessend wurde dieser Rohstoff in die Mischbütte gepumpt, wo eine weitere Durchmischung 1/2 h lang erfolgte.

Von der Mischbütte weg wurde der Rohstoff über Refiner auf 45 Schopper-Riegler gemahlen und in die Maschinenbütte gepumpt. Die Faserstoffkonzentration in der Maschinenbütte betrug 3, 6%. Anschliessend wurde mit 100 1 Schwefelsäure
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Der CMT3o-Wert betrug 2, 8. Dieses Flutingpapier zeigte auch gleichzeitig eine erhöhte Wasserfestigkeit, die etwa einem Cobb6o-Wert von 50 g Wasser/100 cm entsprach.

Claims

EMI4.1 dass man dem aus dem Zelluloseanteil und gegebenenfalls in der Papiertechnologie üblichen Leimstoffen bzw. Füllstoffen sowie gegebenenfalls Holzschliff oder Holzpulver bestehenden Papierrohstoff vor dem Mahlen Wasserglas, beispielsweise Natronwasserglas und/oder Kaliwasserglas, ein oder mehrere Kunstharze, wie Formaldehyd-Kondensationsharze, Acrylsäurepolymeren, Styropolymere, Polyester und gegebenenfalls ein oder mehrere Thixotropierungsmittel, einzeln oder zu mehreren, gegebenenfalls in dispergierter Form und gegebenenfalls als Gemisch, zusetzt, worauf die Mischung gemahlen, mit einer Säure, vorzugsweise einer Mineralsäure, und gegebenenfalls einer Metallverbindung, insbesondere einem sauren Salz, versetzt, gut durchmischt und die Pulpe in an sich bekannter Weise zu Papier, Fluting oder Karton verarbeitet wird.

EMI4.2 Natronzellstoff, Halbzellstoff, Sulfitzellstoff (gebleicht oder ungebleicht), Ästestoff, Altpapier, einzeln oder in Mischung einsetzt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von Fluting, dadurch gekenn- zeichnet, dass man als Zelluloseanteil Halbzellstoff, gegebenenfalls in Mischung mit Wellpappeabfall und/oder gemischten Papierabfällen und/oder Verpackungspapierabfällen und/oder Ästestoff einsetzt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Herstellung von Fluting, d ad urc h ge k e nn- zeichnet, dass man als Zelluloseanteil ein Gemisch von Wellpappeabfall und gemischten Abfällen einsetzt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Herstellung von Fluting, dadurch gekenn- zeichnet, dass man als Zelluloseanteil ein Gemisch von Wellpappeabfall und Ästestoff einsetzt. EMI4.3 Wellpappeabfall am Zelluloseanteil mit 1 bis 99% festsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Thixotropierungsmittel stärkehaltige Produkte wie Mais-, Reis-, Kartoffelstärke, Carboxymethylzellulose, Pflanzengummi wie beispielsweise Traganth oder Mannogalactane, Algesine, Algenmehl, Vulkanschlacke, Bentonite, einzeln oder in Mischung eingesetzt werden. EMI4.4 Melaminformaldehydaddukte, Phenolformaldehydaddukte, Salizylsäureformaldehydaddukte, Harnstofformaldehydaddukte, Acrylsäureharze, Alkydharze, Styrolbutadienlatex, einzeln oder in Mischung zusetzt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Papierrohstoff von 0, 05 bis 5% Thixotropierungsmittel und von 0, 5 bis 15% Wasserglas zusetzt. EMI4.5 Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Ameisensäure, Sulfonsäuren, einzeln oder zu mehreren einsetzt. EMI4.6 Metallverbindung Alaun, Aluminiumsulfat, Zinkchlorid, Kupfersulfat, einzeln oder zu mehreren eingesetzt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11 zur Herstellung von Fluting, dadurch gekenn- zeichnet, dass man als Säure H2 S04 und als Metallsalz Alaun einsetzt.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11 zur Herstellung von Papier und Karton, EMI4.7 Papierrohstoff mit einem Vermahlungsgrad von 20 bis 50 Schopper-Riegler, vorzugsweise mit 30 bis 45, insbesondere mit 35 bis 45 Schopper-Riegler, verarbeitet wird.