CH665233A5

CH665233A5 - Verfahren zur entfernung von druckfarbe aus einem druckfarbe enthaltenden sekundaerfaser-ausgangsmaterial.

Info

Publication number: CH665233A5
Application number: CH6749/83A
Authority: CH
Inventors: Byron Richard Terry
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 1982-12-20
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1988-04-29
Also published as: FI834675L; SE8307003D0; FR2538012A1; IL70481A; NL8304349A; IE832924L; AU570419B2; GB2133817A; DK586983D0; KR880001122B1; ES8503390A1; FI73268C; GB8333769D0; PH21639A; NO158549C; NO158549B; GR79451B; DD223745A5; LU85147A1; NO834694L

Description

BESCHREIBUNG Die gewerbliche Erzeugung verschiedener Papiertypen erfordert die Verwendung von Papierrecyclisat als eine Quelle für Fasern zur Herstellung von Papier, aufgrund der Unkosten frischer Fasern. Vor der Verwendung derartiger sekundärer Faserquellen zur Herstellung eines gewerblichen PJulA ist es notwendig, die Faserquelle so zu behandeln, dass unerwünschte chemische Bestandteile, die die Qualität des endgültigen Papierprodukts nachteilig beeinflussen, entfernt werden. Die vorwiegenden Verunreinigungen, die entfernt werden müssen, sind Druckfarben bzw. Tinten oder Farbstoffe, die sich nachteilig auf die Farbe und den Glanz der als Beschickungsmaterial verwendeten Sekundärfasern auswirken. Druckfarbenablagerungen auf Papier sind äusserst dünn und weisen etwa eine Dicke von nur etwa 0,000254 cm auf. Chemisch sind die Druckfarben im allgemeinen ein Gemisch von Pigment oder organischem Farbstoff, Bindemittel und Lösungsmittel. Einige Druckfarben enthalten auch metallische Trockner, Weichmacher und Wachse, um erwünschte Eigenschaften zu verleihen. Ihre chemische Aufbereitung kann daher sehr kompliziert sein. Jedoch sind Druckfarben nicht mit anderen Zusätzen oder Verunreinigungen gleichzusetzen, wie Lacke, Leime und Weichmacher, die, wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Entfernung von Druckfarben geläufig, chemisch und physikalisch unterschiedlicher Natur sind.

Bisher wurde die Reinigung von Sekundärfasern allgemein dadurch erzielt, dass die Quellen für Sekundärfasern verschiedenen Behandlungen unterworfen wurden. Die allgemeinste Behandlungsform ist das chemische nasse De-inking. Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 098 784 (Gorman) ein De-inking-Verfahren für bedrucktes Papier, bei dem das bedruckte Papier in Wasser aufgeschlämmt wird, das 0,2-5,0 Prozent (basierend auf dem Gewicht des Papiers) eines wasserlöslichen, nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels enthält, bei einer Temperatur von etwa 32-82 °C. Die Behandlung erfolgt in einer Standard-Papierstoff-Zerfaservorrich-tung, in der die Papiermasse zu im wesentlichen Einzelfasern zerkleinert wird. Die US-PS 3 179 555 (Krodel et al.) beschreibt ein wässriges Verfahren unter Verwendung bestimmter Salze, um eine Änderung des Zeta-Potentials zwischen den Druckfarbenteilchen und den Materialteilchen zu bewirken. Ein Detergens wird zum Emulgieren der abgetrennten Druckfarbenteilchen verwendet, wodurch sie von der Pulpe durch Waschen entfernt werden können. Die US-PS 3 377 234 (Illingworth) beschreibt ein De-inking-Mittel zur Verwendung in einer wässrigen Lösung, das ein Gemisch von Alkylsulfaten, Alkylarylsulfonaten und Natriumpolyphosphat umfasst. Die US-PS 1 422 251 (1922) (Billingham) beschreibt die Desintegration von Sekundärfaserquellen als eine Vorbereitung für das Nass-De-inking. Die US-PS 2 018 938 (1935) (Wells) beschreibt eine Nass-De-inking-Verfahrensweise, bei der Abfallpapier in einer seifigen Lösung mit einer Stabmühle desintegriert wird. Die US-PS 2 916 412 (1959) (Altmann et al.) beschreibt ein Nass-De-inking-Verfahren, bei dem aufgeschlämmtes Abfallpapier (3,25% Konsistenz) grob zu einem Papierbrei verarbeitet wird und anschliessend bei einer Temperatur unter 44,4 °C verfeinert wird, um die Druckfarbe von den Fasern zu schlagen. Die DE-PS 2 836 805 (1979) beschreibt das Aufschlämmen von Abfallpapier in einem Pulper mit einer Konsistenz von 3-5% in Anwesenheit von Elektrolyten, um das Quellen der Fasern zu bewirken, wodurch die Druckfarbe abbröckelt. Jedoch können diese und andere De-inking-Verfahren kostspielig sein und zu grossen Schlammengen führen, wodurch sich Abfallbeseitigungsprobleme ergeben. Ausserdem gibt es bestimmte Papiertypen, die nach üblichen Nassmethoden überhaut nicht erfolgreich zu De-inken sind, da sie mit den De-inking-Mitteln chemisch nicht reagieren.

Andere Behandlungen von Sekundärfasern richten sich auf die Abtrennung anderer Verunreinigungen neben Druck5

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färben von den Sekundärfasern, wie Kunststoffüberzüge und verschiedene teilchenförmige Materialien. Beispielsweise beschreibt die FR-PS 1 295 608 (1961) die Gewinnung von Abfallpapier, das mit synthetischen Materialien oder Kunststoffolien überzogen ist, durch Benetzen des Abfallpapiers und Abriebbehandlung der Aufschlämmung in einem Holländer. Die hydrophoben Kunststoffteilchen können von dem hydrophilen Fasermaterial abgetrennt werden, das durch die Reibungsmühle zu Teilchen (Fasern) desintegriert wurde, die kleiner sind als die Kunststoffteilchen. Die GB-PS 940 250 (1963) beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Fasermaterialien aus Abfallpapierprodukten, die mit synthetischen Harzen in der Form eines starren Films überzogen wurden. Dieses Abfallmaterial wird einer kräftigen mechanischen Behandlung in Anwesenheit von weniger als 70 Gew.-% Wasser unterzogen, um das Material zu zerfasern, wobei der synthetische Harzfilm in relativ grossen Stücken zurückbleibt. Die GB-PS 1 228 276 (1971) beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Fasermaterial aus Abfallpapier, das mit Kunststoff überzogen ist oder Kunststoff enthält. Das Abfallpapier wird in Wasser zerfasert, wodurch sich der Kunststoff von den Fasern in kleinen Teilchen ablöst. Die Kunststoffteilchen werden anschliessend von den Fasern abgetrennt. Eine russische Veröffentlichung «Dry Comminution of Waste Paper», von M.V. Vanchakov, V.N. Erokin, M.N. Anurov (14. Januar 1981) beschreibt das trockene Vermählen von Abfallpapier in einer Hammermühle als Vorbehandlung vor einem Hydropulper, um grosse Verunreinigungen, wie Befestigungsmaterialien, Tuch, Polyethylenfolie und andere zu entfernen. Das gemahlene Material wird durch Trennsiebe mit Öffnungen von 4 mm und 8 mm Durchmesser geleitet und die Fraktionen, die durch die Siebe hindurchtreten, werden in einem Hydropulper entfasert. Wie jedoch vorstehend ausgeführt, richtet sich keine dieser Verfahrensweisen auf das De-inking. Alle betreffen die Entfernung von Kunststoffolien und Überzügen, die sich als relativ grosse Teilchen abtrennen. Ausserdem verwenden alle Methoden ausser der russischen Veröffentlichung Wasser und sind daher für ein Trockenverfahren nicht empfehlenswert. Andererseits betrifft die russische Veröffentlichung kein De-inking, sondern richtet sich auf die Entfernung grosser Verunreinigungen anstelle von Feinstoffen.

Andere bekannte Verfahren zur Behandlung von Abfallpapieren verwenden unterschiedliche Methoden. Beispielsweise lehrt die US-PS 3 736 221 (1973) (Evers et al.) ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Abfallpapier durch Zerfasern des Abfallpapiers in einer Hammermühle, Überziehen der Fasern mit einem wässrigen Bindemittel, Druckbehandlung und Verbacken. Es wird kein Versuch unternommen, die Druckfarbe von dem Abfallpapier zu entfernen. Die US-PS 4 124 168 (1978) (Bialski et al.) lehrt ein Verfahren zur Gewinnung unterschiedlicher Arten von Abfallpapier aus einer gemischten Quelle durch Fragmentbildung der Ausgangsmaterialien und Abtrennen der verschiedenen Komponenten durch ihre Fragmentbildungsfähigkeit. Diese Methode dient nur dazu, verschiedene Arten von Abfallpapier, die in einem gemischten Material vorhanden sind, zu klassifizieren, und es ist nicht möglich, die Druckfarbe von dem Abfallpapier zu entfernen. Die DE-PS 1 097 802 (1961) beschreibt ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Abfallpapier durch Reissen und Reinigen des Papiers, Zerknittern und Walzen des zerrissenen Papiers in praktisch trockenem Zustand und Zerfasern im trockenen Zustand, gegebenenfalls in Anwesenheit von trockenem Dampf. Diese Methode versucht die Schwierigkeiten zu überwinden, die sich bei der Zerfaserung von Abfallpapieren ergeben, die mit hydrophoben Materialien überzogen sind, die nicht gut auf wässrige Methoden ansprechen. Es wird jedoch keine Lehre angegeben, wie Druckfarbe durch eine derartige Trockenbehandlung entfernt werden kann.

Dementsprechend verbleibt ein Bedürfnis nach einem De-inking-Verfahren, das die Schlammbildung und die chemischen Kosten vermeidet oder auf ein Minimum herabsetzt. Zahlreiche verschiedene bekannte Behandlungsverfahren für Abfallpapier versuchten diesem Bedürfnis zu entsprechen, keine der Verfahrensweisen war jedoch erfolgreich.

Es wurde nunmehr ein Verfahren zur Entfernung von Druckfarbe aus einem Druckfarbe enthaltenden Sekundärfaser-Ausgangsmaterial gefunden, das einfacher durchzuführen und wirtschaftlicher ist als die üblicherweise verwendeten De-inking-Nassverfahren. Das vorgeschlagene Verfahren ist im Patentanspruch 1 definiert.

Das Zerfasern erfolgt, weil das Ausgangsmaterial für die Sekundärfasern ausreichend trocken, z.B. lufttrocken, ist, um eine Adhäsion bzw. ein Zusammenkleben der resultierenden Fasern und Feinstoffe zu verhindern. Die Feinstoffe, die die Druckfarben enthaltenden Feinstoffe umfassen, werden von den Fasern abgetrennt, beispielsweise durch Sieben durch ein Sieb mit Maschenweiten, die die Fasern zurückhalten, die jedoch ausreichend gross sind, um den Durchtritt der Feinstoffe zu gestatten. Die Feinstoffe können Druckfarbenteilchen, Faserfragmente, die Druckfarben aufweisen, anderes Teilchenmaterial, das Druckfarbe trägt, wie Beschwerungsoder Füllmaterialien, Faserfragmente, die während der Zerfaserung gebildet wurden, Faserfragmente, die ursprünglich in dem Ausgangsmaterial für die Sekundärfasern vorhanden waren und teilchenförmige Beschwerungs- und Füllmaterialien ymfassen, die im Ausgangsmaterial vorhanden sind. Es versteht sich jedoch, dass in allen Fällen zumindest ein Teil der Feinstoffe Druckfarben enthaltende Feinstoffe oder Druckfarbenteilchen umfasst.

Die hier und in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücke weisen folgende Bedeutungen auf: «Sekundärfaserquelle» bzw. «Ausgangsmaterial für Sekundärfasern» bedeutet cellulosehaltige Produkte, die Druckfarbe tragen oder enthalten, wie bedrucktes Abfallpapier, das zur Verwendung als Ausgangsmaterial bzw. Quelle für die Herstellung von Fasern zur Papierherstellung eingesetzt werden soll.

«Lufttrocken» bedeutet, dass sich der Feuchtigkeitsgehalt der Quelle für Sekundärfasern im Gleichgewicht mit den atmosphärischen Bedingungen befindet, denen sie ausgesetzt ist.

Typischerweise enthalten Sekundärfaser-Ausgangsmaterialien etwa 3-9 Gew.-% Feuchtigkeit, was für die erfindungs-gemässen Zwecke etwa dem Bereich für lufttrockenes Papier entspricht. Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es daher bevorzugt, wenn kein zusätzliches Wasser vorhanden ist oder zu der zu zerfasernden Sekundärfaserquelle gefügt wird. Es wurde gefunden, dass, wenn der Wassergehalt des Papiers zunimmt, die Energiebedürfnisse für die Zerfaserungsvorrichtung rasch ansteigen. Diese Energiezunahme kann zur Zerstörung der Fasern führen, was zu einem unbrauchbaren Abbau der Fasern führt. Auch neigen, wenn der Wassergehalt zunimmt, die während der Zerfaserung gebildeten Fasern und Feinstoffe zur Agglomeratbil-dung oder dazu, aneinander zu haften, wodurch die Vorrichtung verstopft, die Abtrennung verhindert und die Ausbeute an brauchbaren Fasern verringert werden können. Die Quelle für Sekundärfasern befindet sich daher in im wesentlichen trockenem Zustand, wenn die Zerfaserung durchgeführt wird, und es sollte, obwohl Wasser vorhanden sein oder zugesetzt werden kann, nicht soviel sein, dass ein unbrauchbares oder unwirtschaftliches Ausmass der Faserzersetzung oder des Energieverbrauchs bewirkt werden oder die Zerfaservorrichtung verstopft wird. Die spezielle zahlenmässige Begrenzung des Wassergehalts hängt hauptsächlich von den Charakteri-

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stika der Quelle für die Sekundärfasern und dem Betrieb und der Wirtschaftlichkeit der bei dem Verfahren verwendeten Zerfaserungsvorrichtung ab. Diese Grenzen können vom Fachmann durch Versuche bestimmt werden. Im allgemeinen kann jedoch davon ausgegangen werden, dass ein Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 Gew.-%, basierend auf den Feststoffen, eine praktische Grenze für die meisten Situationen darstellt.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders brauchbar zur Entfernung von Druckfarben von Sekundärfaserquellen, die mit einem Oberflächenleim oder einem Sperrschichtmaterial überzogen wurden. Der Leim dient zur Abhaltung . der Druckfarbe derart, dass ein Widerstand gegen den Durchtritt der Druckfarbe nach deren Auftrag auf die Quelle für die Sekundärfasern geschaffen wird. In derartigen Fällen wird mindestens ein Teil des, Leims oder Überzugs mit den Druck-farbenfeinstoffen während des Zerfaserns,entfernt und von den Fasern abgetrennt, Beispiele für Sperrschichtüberzüge oder Oberflächenleime umfassen Stärken, Casein, tierischen Leim, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohòl, Methylcel-lulose, Wachsemuisionen und verschiedene Harzpolymere.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Einzelfasern bzw. diskreten Fasern, die keine Hydratbildung aufweisen (die für Fasern, die nach Nass-De-inking-Verfah-ren erhalten wurden, charakteristisch ist), sind als Sekundärfasern geeignet und können zur Herstellung von Cellulose-produkten wie Stoff, bzw. Gewebe, Papier, Polster, Watte, Bögen bzw. Blätter, Zeitungsdrucke und dgl. recyclisiert werden. ■

Im folgenden werden die beigefügten Figuren kurz erläutert. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Zerfaserungsvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet wird.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Zerfaserungsvorrichtung des Typs der Fig. 1, wobei der Vorderdeckel geöffnet ist, um die Rührflügelblätter und die schartenför-mige Arbeitsoberfläche freizulegen.

Fig. 3 ist ein perspektivischer Schnitt der geöffneten Zer-faserungseinrichtung, aus der der Rührflügel entfernt ist, um die Öffnung freizulegen, durch die die verarbeiteten Fasern aus der Arbeitskammer abgezogen werden.

Fig. 4 ist ein Seitenaufriss der Zerfaserungsvorrichtung, teilweise im Schnitt, der seinen Betrieb zeigt.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Zerfaserungsvorrichtung, die modifiziert wurde, um in kontinuierlicher Weise betrieben werden zu können.

Fig. 6 ist ein schematisches Fliessdiagramm, das ein erfin-dungsgemässes Verfahren veranschaulicht.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Verwendung der Erfindung im Zusammenhang mit der Papierherstellung veranschaulicht.

Im folgenden werden die Figuren genauer erläutert.

Der in der Fig. 1 dargestellten Zerfaserungsvorrichtung liegt eine Turbinenmühle (Turbomühle) zugrunde. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass zahlreiche Zerfase-rungsvorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet sind, wie Hammermühlen, Scheibenbzw. Tellermühlen, Stiftmühlen, Schlagkreuzmühlen usw. Im allgemeinen umfasst die Zerfaserungsvorrichtung 1 ein Gehäuse, das rotierende Rotorblätter (vgl. Fig. 2) einschliesst, die durch eine geeignete Antriebsvorrichtung 2 angetrieben werden. Die Quelle für Sekundärfasern, z.B. bedrucktes Papier, das zerschnitzelt werden kann, wird in die Zerfaserungsvorrichtung durch den Beschickungseinlass 3 eingespeist, und das Abfallpapier wird im wesentlichen zu Fasern und Feinstoffen zerkleinert oder zerfasert. Ein im Inneren angeordneter Ventilator zieht Luft durch den Beschickungseinlass 3 zusammen mit dem Abfallpapier ein und führt die Luft durch die Austrittsöffnung 4 ab, wobei die Fasern und Feinstoffe mit der Luft mitgetragen werden. Die Fasern wer-'' den in einem schlauchförmigen Netz-Sack 5 gesammelt, der die Feinstoffe durch die Maschenöffnungen hindurchtreten lässt, während die Fasern zurückgehalten werden. Ein spezielles Material für den Netzsatz 5, das sich als zufriedenstellend erwies, wies eine Maschengrösse von 50 x 60 Öffnungen pro 2,54 cm auf. Der Drahtdurchmesser betrug 0,0229 cm, und die Öffnungen betrugen 0,0152 cm x 0,0304 cm. Die Öffnungsfläche des Siebes betrug 23% der Oberfläche. In der Fig. 1 sind auch Kühleinrichtungen vorgesehen, die einen Wasserzufuhreinlass 6 und Austrittsöffnungen 7 zur Abfuhr von Wärme aufweisen, die durch die Reibung bei der Scher-behandlung des Faserbeschickungsmaterials erzeugt wird. Abgesehen von dem schlauchförmigen Netzsack sind Zerfa-serungsvorrichtungen, wie in der Fig. 1 dargestellt, eine handelsübliche Ausrüstung. Eine derartige Zerfaserungsvorrichtung wird in der US-PS 3 069 103 beschrieben. Die vorliegend veranschaulichte und verwendete spezielle Vorrichtung war eine Pallman Ref. 4-Zerfaserungsvorrichtung.

Fig. 2 stellt die innere Arbeitskammer der Zerfaserungsvorrichtung dar und veranschaulicht primär die Lage der Rotorblätter. Es wird eine schartenförmige, gerillte Arbeitsoberfläche 8 dargestellt, an der das Beschickungsmaterial durch Einwirkung der sich bewegenden Rotorblätter 9 gerieben wird. In der Fig. 2 ist dies nicht deutlich dargestellt, jedoch liegt ein Zwischenraum zwischen der schartenförmi-gen Arbeitsoberfläche und den Blättern vor, in dem die Cellu-losematerialien herumgestossen werden. Die Blattstellung in bezug auf die Arbeitsoberfläche 8 ist einstellbar, so dass eine gewisse Steuerung des Zerfaserungsausmasses möglich ist, das auch durch die Rotorgeschwindigkeit, die Verweilzeit und die Natur der Arbeitsoberfläche gesteuert wird. Die Arbeits-oberfläche 8 besteht aus sechs entfernbaren Segmenten. Diese können durch eine grössere oder geringere Anzahl von Segmenten ersetzt werden, die eine unterschiedliche Bauweise oder Konfiguration bezüglich der Oberfläche aufweisen. Diese Flexibilität führt zu zahlreichen Möglichkeiten zur Änderung und Optimierung der Zerfaserung. Jedoch arbeitet die hier veranschaulichte Bauweise sehr zufriedenstellend. Insbesondere sind die Rillen jedes Segments, wie dargestellt, parallel zueinander und befinden sich in einem Abstand von etwa 2 mm, gemessen von Scheitelpunkt zu Scheitelpunkt, voneinander. Jede Rille ist etwa 1,5 mm tief. Die radiale Breite jedes Segments beträgt etwa 10 cm. Diese Abmessungen dienen lediglich als Beispiel, ohne eine Einschränkung darzustellen. Wie speziell dargestellt, liegt die Arbeitsoberfläche im Inneren der schwenkbaren Abdeckung 10, die im wesentlichen identisch mit der anderen Arbeitsfläche 8 ist, die bereits beschrieben wurde. Wenn die Abdeckung geschlossen wird, so bilden die beiden Arbeitsoberflächen eine Innenkammer, in der das Beschickungsmaterial zerfasert wird.

Die Fig. 3 stellt einen perspektivischen Schnitt der Zerfaserungsvorrichtung dar, wobei der Rotor entfernt wurde, um die Öffnung 11 freizulegen, durch die das zerfaserte Material gelangt, bevor es durch die Austritts Öffnung 4 austritt. Die Grösse der Öffnung stellt eine Variable dar, die das Zerfase-rungsausmass durch Vergrösserung oder Verringerung der Luftströmungsgeschwindigkeit und somit die Verweilzeit innerhalb der Zerfaserungsvorrichtung steuert. Die Öffnung ist in einer entfernbaren Platte 12 enthalten, um eine zweckmässige Änderung der Öffnungsgrösse zu ermöglichen. Ein Öffnungsdurchmesser von 160 mm hat sich als geeignet in Verbindung mit einer Luftströmungsgeschwindigkeit von etwa 10 m3 pro min erwiesen. In der Fig. 3 sind auch die Rührflügelblätter 13 des Ventilators gezeigt, der die Luftströmung durch die Zerfaserungsvorrichtung bewirkt.

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Fig. 4 ist eine Querschnitt-Ansicht der Zerfaserungsvorrichtung, die schematisch ihren Betrieb darstellt. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtung der Luft und der Fasern an. Speziell wird eine Sekundärfaserquelle 15 in den Beschik-kungseinlass 3 eingeführt, wo sie mit den rotierenden Blättern 9 in Kontakt kommt. Der Luftstrom führt die Sekundärfaserquelle zwischen die Rotorblätter und die Arbeitsoberfläche 8, derart, dass die Sekundärfaserquelle zu immer kleineren Teilchen zerkleinert wird und schliesslich zu im wesentlichen Einzelfasern und Feinstoffen zerkleinert oder zerfasert wird. Die Zentrifugalkräfte, die durch die Rotorblätter erzeugt werden, zwingen die Teilchen, vorzugweise die grösseren Teilchen, zu der Spitze bzw. dem Scheitel 16 zwischen den winkelförmig arbeitenden Oberflächen. Diese Kräfte können die grösseren Teilchen daran hindern zu entweichen, bevor sie völlig zerfasert wurden. Nach im wesentlichen vollständiger Zerfaserung werden die zerkleinerten festen Materialien durch die Öffnung 11 der entfernbaren Platte 12 getragen. Die Ventilator-Flügel 13 zwingen dann die durch die Luft getragenen Fasern durch die Austrittsöffnung 4.

Fig. 5 veranschaulicht den Betrieb der vorstehend beschriebenen Zerfaserungsvorrichtung, jedoch in leicht modifizierter Weise für den kontinuierlichen Betrieb,; der für den gewerblichen Betrieb günstig ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Beschickungseinlass 3 als rohrförmiger Einlass anstelle des Trichters, wie in der Fig. 1 gezeigt, dargestellt. Das Beschickungsrohr führt zu einer kontinuierlichen Zufuhr von zerkleinertem Sekundärfasern-Quellenmaterial geeigneter Grösse und Qualität. Allgemein gesprochen kann ein derartiges Material in der Form von Blättern von etwa 5,8 bis etwa 10,15 cm im Quadrat oder weniger vorliegen, und es sollte frei von Trümmern bzw. Schutt sein, um die Zerfaserungsvorrichtung zu schützen. Jedoch hängt die Teilchen-grösse und die Form der Beschickung von den Fähigkeiten der speziellen zu verwendenden Zerfaserungsvorrichtung ab. Beispielsweise können Reissscheren zum Zerreissen der Sekundärfaserquellen verwendet werden, um die in den Tabellen I—III dargestellten Daten zu sammeln. Eine weitere veranschaulichte Modifikation ist das kontinuierlich bewegte Sieb 18, das die Fasern in der Form einer Matte oder einer Watte 19 sammelt. Die Maschen des Siebes sind so gewählt, dass die Feinstoffe hindurch können, vorzugweise unterstützt durch einen Vakuumbehälter 20, der diè Feinstoffe aufsammelt und sie zu einem geeigneten Sammelort kanalisiert. Ein Drahtgewebe der W.S. Tyler Incorporated von 150 mesh (150 Öffnungen pro 2,54 lineare cm), einem Drahtdurchmesser von 0,0066 cm, einer Öffnungsbreite von 0,01041 cm und einer offenen Fläche von 37,4% hat sich als am besten arbeitend erwiesen, bei Erzielung einer Matte mit einem Basisgewicht von etwa 5,44 kg/1,8 m2 oder weniger. Dickere Matten neigen dazu, die Feinstoffe in der Matte selbst einzuschlies-sen, unabhängig von der Grösse der Drahtöffnungen. In Schattenlinien ist eine modifizierte Austrittsöffnung 4 dargestellt, die verbreitert wurde, um sich der Breite des bewegten Siebes anzupassen. In der Praxis wurde beispielweise bei kontinuierlicher Durchführung zerrissenes Abfallpapier in die Pallman-Zerfaservorrichtung in einer Menge von 0,68 kg pro min eingespeist. Die Zerfaserungsvorrichtung wurde auf eine lichte Weite von 3 mm zwischen der schartenförmigen Arbeitsoberfläche und den Rotorblättern eingestellt. Eine entfernbare Platte mit einer Öffnung von 140 mm wurde hinter dem Rührflügel angebracht, der sich mit 4830 Umdrehungen pro min ohne Belastung bewegte. Die Luftströmung durch die Zerfaserungsvorrichtung betrug etwa 10,34 m3 pro min. Kühlwasser wurde in den Kühlmantel in einer Menge von 21 pro min beschickt. Die ursprüngliche Wassertemperatur betrug 15-15,6 °C und erhöhte sich auf 18,8-20 °C nach längerem Betrieb. Die Geschwindigkeit des das zerfaserte Material aus der Zerfaserungsvorrichtung aufnehmenden Netzes wurde auf 106,7 m pro min eingestellt. Das Vakuum unter dem Netz betrug 0,0015 bar. Etwa 18,85% der Sekundärfaserquelle traten durch das Netz als Feinstoffe hindurch, wohingegen der Rest auf dem Netz als trockenes von Druckfarbe befreites Produkt gesammelt wurde. Der Feinstoffanteil enthielt etwa 75 Gew.-% Faserteilchen und etwa 25 Gew.-% Ton (Füllstoff).

Fig. 6 veranschaulicht schematisch eine Gesamtansicht eines erfindungsgemässen Verfahrens. Insbesondere zeigt sie eine Quelle für Sekundärfasern 15, die in eine Zerfaservorrichtung 21 mit identischer oder ähnlicher Funktion wie bei dem in den vorstehenden Figuren beschriebenen Typ, eingespeist wird. Wie vorstehend erläutert, ist es für die meisten Zerfaserungsvorrichtungen wahrscheinlich bevorzugt, Zuerst die Sekundärfaserquelle zu zerreissen. In der Zerfaserungsvorrichtung wird die zerrissene oder nichtzerrissene Sekundärfaserquelle im wesentlichen zu einzelnen oder diskreten Fasern und Feinstöffen zerkleinert, die auf einem bewegten Sieb 18 abgelagert werden. Die Ablagerung der Fasern auf dem Sieb wird duch einen Vakuumbehälter 20 unterstützt, der die Entfernung der Feinstoffe erleichtert. Die Feinstoffe umfassen einen grossen Teil der in der Rohbeschickung vorhandenen Druckfarbe, und sie werden in einem geeigneten Aufnahmegefäss 22 zur Entfernung gesammelt. Das Vakuum für den Vakuumbehälter wird durch einen Ventilator 23 geschaffen, der die Feinstoffe durch das Sieb anzieht und sie in den Aufnahmebehälter 22 bläst. Die faserförmige Masse oder die Watte aus Fasern, die auf dem bewegten Sieb abgelagert ist, wird anschliessend durch Bemessen auf eine gleich-mässige Dicke oder in einer geeigneten Messvorrichtung 24 gesammelt und anschliessend zu Zellstoffballen in einer Vorrichtung zur Bildung von Ballen 25 umgewandelt oder alternativ direkt in einen Pulper beschickt, unter Bildung einer Papierbreiaufschlämmung zur Herstellung von Papier in üblicher Weise. Ausserdem können die gewonnenen Fasern direkt in eine Luft-Formungsvorrichtung zur Erzielung von durch Luft gelegte Matten oder Watte beschickt werden. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass verschiedene Vorrichtungen oder Ausrüstungen verwendet werden können, um die hier veranschaulichten Funktionen durchzuführen.

Fig. 7 veranschaulicht darüber hinaus das erfindungsge-mässe Verfahren in einem Blockdiagramm, welches das Gesamtverfahren zur Herstellung von Papier zeigt, unter Verwendung von Fasern, die aus einer trocken-de-inkten Sekundärfaserquelle gewonnen wurden. Wie dargestellt, wird eine Druckfarbe aufweisende Sekundärfaserquelle (wie bedrucktes Abfallpapier) lufttrocken zerfasert, unter Bildung von im wesentlichen Einzelfasern und Feinstoffen. Die Feinstoffe werden von den Fasern in jeglicher geeigneten Weise abgetrennt, wobei die gewonnenen Fasern zur gewünschten Verwendung verbleiben. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten. Wie dargestellt, können die Fasern zu Ballen verarbeitet werden, zur anschliessenden Papierbreibereitung, wie durch die Schattenlinien gezeigt. Sie können auch direkt zu einem Luftformer beschickt werden, um durch Luft gelegte Matten zu erzeugen. Alternativ können die Fasern gereinigt werden, wie durch eine wässrige Zentrifugen- bzw. Zentri-Reinigung wie in den Tabellen IV und V veranschaulicht, oder durch Nass-De-inking-Methoden, die in der Industrie geläufig sind und für die als Beispiele die vorstehend beschriebenen Nass-De-inking-Patente genannt werden. In jedem Falle können die resultierenden Fasern durch Aufschlämmen mit Wasser zu Papierbrei verarbeitet und zu einer Papierherstellungsmasse mit geeigneter Konsistenz verdünnt werden. Die Masse zur Papierherstellung wird anschliessend nassgelegt, unter Bildung einer Fasermatte und unter Bildung eines Papierbogens getrocknet. Die speziellen Stufen der Papierherstellung

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können variieren und sind dem Fachmann geläufig. Die in trockener Weise von Druckfarbe befreite Faser ist als Sekundärfaser für Stoff- bzw. Gewebematerial, Feinpapier, Druckpapier und andere Papiere geeignet.

Beispiele

Zur Veranschaulichung der Wirkung des erfindungsgemässen Verfahrens wurden sechs verschiedene Sekundärfaserquellen mechanisch zerfasert, wie vorstehend beschrieben, unter Verwendung der Zerfaserungsvorrichtung, dargestellt in den Fig. 1-4. Die sechs verschiedenen Proben waren Computerausdrucke, Xerocopie-Bond (auf trockenes Eastman Kodak-Fotokopierpapier), mit Druckfarbe überschichtete Pappe, gehärtet durch Ultraviolett-Licht (UV-beschichtete Pappe), lackierte Pappe, Zeitungspapier und Magazine. Die zweiten, dritten und vierten vorstehend erwähnten Proben waren nach üblichen De-inking-Nassverfahren praktisch nicht zu behandeln. Sämtliche Sekundärfaserquellen waren lufttrocken und wurden bei Raumtemperatur verarbeitet. Es versteht sich jedoch, dass bestimmte Druckfarben und Leime besser bei höheren Temperaturen verarbeitet werden können, wo sie leichter bröselig sind und daher leichter feinere Teilchen bilden. Ausserdem können einige Druckfarben oder Leime thermoplastisch sein, und sie können daher besser bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden. Die optimale Verarbeitungstemperatur hängt daher von den Eigenschaften der speziellen vorwiegenden Sekundärfaserquelle und der Wirtschaftlichkeit der Bereitstellung einer geeigneten Temperatur ab.

Von Druckfarbe befreite Fasern, die dadurch gewonnen wurden, dass jede Probe dem erfindungsgemässen Verfahren unterzogen wurde (Test) und nicht von Druckfarben befreite Fasern (Kontrolle), die erhalten wurden durch Zerreissen jeder Probe zu kleinen Stückchen und Aufschlämmen in warmem Wasser (34 °C) unter leichtem Vermischen, um die Bindungen von Faser zu Faser der Probe zu brechen, wurden in einer wässrigen Aufschlämmung als Papierbrei zur Herstellung von Papierhandbögen in üblicher Weise verwendet. Die so gebildeten Handbögen wurden anschliessend auf den Glanz unter Verwendung eines photoelektrischen Reflexionsphotometers Elrepho ISO 3688 und auf den Aschegehalt (Messung der Entfernung von Überzug und/oder Füllmaterial, TAPPI T211M-58) untersucht. Ausserdem wurde der Test- und der Kontrollpapierbrei auch auf die Entwässerungseigenschaften untersucht (Canadian Standard Freeness TAPPI T227m-58). Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen I, II und III aufgeführt.

Tabelle I (Canadian Standard Freeness ml)

Probe

Kontrolle

Test

Computerausdruck

380

590

Xerocopie

500

700 +

UV-beschichtete Pappe

500

700 +

Lackierte Pappe

500

700 +

Zeitungspapier

100

270

Magazin

130

280

Tabelle II (Aschegehalt Gew.-%)

Probe

Kontrolle

Test

Computerausdruck

10,3

6,2

Xerocopie

9,3

4,6

UV-beschichtete Pappe

4,6

2,4

Lackierte Pappe

5,1

3,2

Zeitungspapier

-

Magazin

23

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Tabelle III

(Glanz)

Probe

Kontrolle

Test

Computerausdruck 72 77

Xerocopie 81 85

UV-beschichtete Pappe 75 78

Lackierte Pappe 79 82

Zeitungspapier 35 44

Magazin 51 58

Wie aus den resultierenden Daten ersichtlich, wurden der Glanz und der Aschegehalt des endgültigen Bogens verbessert, wenn die aus dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Fasern zur Bildung des Bogens verwendet wurden. Ausserdem wurden auch die Drainage-Eigenschaften (Freiheitsgrad) des Papierbreis durch das erfindungsgemässe Trok-ken-De-inking-Verfahren verbessert. Die trocken von Druckfarbe befreiten Proben zeigten auch eine starke Verringerung der Anzahl sichtbarer Druckfarbenstellen im Vergleich mit den nicht-behandelten Proben. Zwar wurde dies nicht speziell gemessen, doch drückt sich diese Verbesserung zumindest teilweise in den Messungen des Glanzes aus.

Ausser als einzige Behandlung einer als Beschickung für die Papierherstellung zu verwendenden Sekundärfaserquelle kann das erfindungsgemässe Verfahren auch zur Vorbehandlung verwendet werden, der eine weitere Reinigung der Fasern oder ein übliches nasses De-inking-Verfahren folgen soll. Als Vorbehandlung verringert dieses Verfahren die Bildung von nassem Schlamm während des nassen De-inking-Verfahrens (wodurch das Beseitigungsproblem, das durch die Schlammbildung erzeugt wird, auf ein Minimum herabgesetzt wird), und die chemischen Kosten werden verringert, da ein Teil der Druckfarben bereits vor der anschliessenden nassen De-inking-Behandlung entfernt wurde. Die Tabellen IV und V enthalten Vergleichsdaten für von Druckfarben befreite Zigarettenschachteln, wodurch die Verbesserung einiger der physikalischen Eigenschaften von zwei Sekundärfaserquellen (Zigarettenschachteln) gezeigt wird, wenn trocken von Druckfarbe befreit und anschliessend in einem Hydroclon (Centri-reinigung) gereinigt wird.

Tabelle IV

(Winston-Zigarettenschachteln)

Nasses

Trockenes

De-inking

De-inking plus

Centrireinigung

Freiheitsgrad

616

619

700

Elrepho-Glanz

76,5

75,3

77,6

Asche, %

-

3,3

1,8

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

665 233

Tabelle V (Salem-Zigarettenschachteln)

Nasses

Trockenes

De-inking

De-inking plus

Centrireinigung

Freiheitsgrad

636

658

699

Elrepho-Glanz

81,2

79,5

79,9

Asche, %

-

3,0

2,1

In jeder Tabelle enthielt die erste Spalte physikalische Eigenschaftsdaten des erhaltenen Produkts, wenn man die spezielle Probe einem üblichen nassen De-inking-Verfahren unterwirft. Das spezielle Verfahren ist hinsichtlich des erfindungsgemässen Verfahrens bedeutungslos, sondern es dient lediglich für Vergleichszwecke. Speziell enthielt die De-inking-Lösung 3,0 g Natriumhydroxid, 0,2 g Tetranatriumpy-rophosphat, 0,2 g Armak Ethofat 242/25 oberflächenaktives Mittel und 1667 ml Wasser. Die De-inking-Lösung wurde auf 82 °C erwärmt und 50 g im Ofen getrocknetes Abfallpapier, das zu Stücken von 1,27 cm zerschnitten oder zerrissen war, wurden unter Vermischen zugesetzt. Nach der Zerfaserung der jeweiligen Probe wurde diese dreimal durch Verdünnen mit Wasser auf eine Konsistenz von 1% gewaschen. Das gewaschene Produkt wurde dann auf den Canadian Standard-Freiheitsgrad untersucht und zu Handbögen geformt, um die Glanztests durchzuführen.

Die zweite Spalte enthält entsprechende Daten für die Produkte des trockenen De-inking-Verfahrens der Erfindung, wie vorstehend beschrieben.

Die dritte Spalte enthält entsprechende Daten für die durch Centrireinigung der Faser, erhalten durch die trockene

De-inking-Stufe der zweiten Spalte, erhaltenen Produkte. Insbesondere wurden die trocken von Druckfarbe befreiten Fasern mit Wasser aufgeschlämmt auf eine Beschickungskonsistenz von etwa 0,5 Trockengewichts-%. Die aufgeschlämm-5 ten Fasern wurden unter einem Überdruck von 2,9 bar in einem Bauer «600N» Centrireiniger in einer Menge von etwa 0,15 m3 pro min eingespeist. Die spezielle Vorrichtung ist ein Hydroclon (Flüssigkeitscyclon) mit einer Nylonkonstruktion mit im allgemeinen konischer Form von 7,62 cm nominellem io Innendurchmesser an der Spitze und einer Höhe von etwa 91,4 cm. Der Centrireiniger dient zur Abtrennung der Fasern von kleineren und dichteren Teilchen in dem Fachmann für mechanische Abtrennungen bekannter Weise.

Diese Ergebnisse veranschaulichen die Wirksamkeit des 15 trockenen Verfahrens der Erfindung als Vorbehandlung, gefolgt von einer Reinigung, insbesondere im Hinblick auf die Verringerung von Feinstoffen, gemessen durch den verstärkten Freiheitsgrad in beiden Proben. Zusätzlich war der Glanz beider gewaschenen Proben leicht verbessert im Ver-2o gleich mit dem trocken von Druckfarbe befreiten Produkt.

Zwar ist dies nicht dargestellt, jedoch können die trocken von Druckfarbe befreiten Fasern auch anschliessend in üblicher Weise, wie dem De-inking-Fachmann bekannt, nass von Druckfarbe befreit werden. Beispielsweise können die trok-25 ken von Druckfarbe befreiten Fasern in der De-inking-Lösung, die vorstehend beschrieben wurde, während eines Zeitraums zur Entfernung zusätzlicher Druckfarbe aufgeschlämmt, gewaschen und/oder centrigereinigt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann somit entweder 3o als De-inking-Verfahren als solches oder als Verfahren in Kombination mit anderen Papier-Herstellungsverfahren angewendet werden. Das Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf, die bisher nicht erzielt werden konnten.

G

3 Blatt Zeichnungen

Claims

665 233

1. Verfahren zur Entfernung von Druckfarbe aus einem

Druckfarbe enthaltenden SeLundtrFaser-Àusgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärfaser-Ausgangsmaterial unter Bildung von einzelnen Fasern und Feinstoffen mechanisch zerfasert wird, wobei das Sekundärfaser-Ausgangsmaterial beim Zerfasern ausreichend trocken ist, um ein Zusammenkleben der erhaltenen Fasern und Feinstoffe zu verhindern, und dass die Feinstoffe von den Fasern abgetrennt werden, wodurch die Fasern als Sekundärfasern für eine Weiterverarbeitung geeignet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundärfaser-Ausgangsmaterial von nicht mehr als 20 Gew.-% Feuchtigkeit verwendet wird.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein lufttrockenes Sekundärfaser-Ausgangsmaterial verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundärfaser-Ausgangsmaterial mit einer Oberflächenleimung verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sekundärfaser-Ausgangsmaterial Computerausdruckpapier bzw. Rechnerausdruckpapier, Photokopierpapier, mit Druckfarbe überzogene, durch Ultraviolettlicht gehärtete Pappe, lackierte Pappe, Zeitungspapier, Zigarettenschachteln und/oder Magazine verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abtrennen der Feinstoffe von den Sekundärfasern die Feinstoffe durch ein Sieb mit einer den Durchtritt der Fasern verhindernden Maschenweite abgesiebt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern direkt in Wasser zur Herstellung eines Celluloseproduktes aufgeschlämmt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern direkt in einen Luft-Former eingespeist werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern zu einer gleichmässigen Watte und zu Ballen geformt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern in einer wässrigen Lösung gereinigt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern in einem Flüssigkeitscyclon gereinigt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern durch ein nasses De-inking-Verfahren gereinigt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern mit Wasser unter Bildung eines Breies zur Papierherstellung aufgeschlämmt werden, dass der Brei zur Papierherstellung unter Bildung einer Fasermatte nassgelegt und die Fasermatte getrocknet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennten Sekundärfasern zur Recyclisierung für die Herstellung von Celluloseprodukten verwendet werden, wobei die einzelnen Fasern keine Hydratisierung aufweisen, wie sie für aus nassem Recyclisat erhaltene Fasern charakteristisch ist.