DE10120526A1 - Verfahren zur Herstellung von Zellstoff - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zur weiteren Verwendung für die Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, wird der durch einen Zellstofferzeugungsprozeß gewonnene Zellstoff zunächst durch eine chemische Fällungsreaktion mit Zusatzstoff beladen und anschließend der bereits beladene Zellstoff getrocknet und für die weitere Verwendung bereitgestellt bzw. in Versandform gebracht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zur wei
teren Verwendung für die Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere
Papier- oder Kartonbahn.
Zellstoff wird in Zellstoffabriken durch verschiedene Verfahren hergestellt.
Die Ausgangsstoffe sind Naturrohstoffe, wie (hauptsächlich) Holz, Stroh,
Jute, usw. Holz wird beispielsweise in einem Kochprozeß aufgeschlossen,
und die Zellstoffasern werden herausgelöst und weiteren Verfahrens
schritten (z. B. Bleiche, Wäsche, usw.) zur Qualitätssteigerung unterwor
fen. Am Ende des Prozesses wird der Zellstoff entwässert, getrocknet und
z. B. in Ballenform zu den Papierfabriken transportiert. Dort werden die
Zellstoffe in Stofflösungen wieder aufgelöst und für den Papierherstel
lungsprozeß aufbereitet, z. B. gemahlen und mit Füllstoffen versetzt. Dies
kann durch direkte Zugabe von Füllstoff, z. B. Calciumcarbonat (CaCO3),
geschehen, oder durch Beladen der Oberflächen der Zellstoffasern mit ge
fälltem Zusatzstoff, z. B. Füllstoff wie beispielsweise Calciumcarbonat.
Das Beladen mit einem Zusatzstoff, z. B. Füllstoff, kann beispielsweise
durch eine chemische Fällungsreaktion, d. h. inbesondere durch einen sog.
"Fiber Loading™"-Prozeß erfolgen, wie er u. a. in der US-A-5 223 090 be
schrieben ist. Bei einem solchen "Fiber Loading™"-Prozeß wird an die be
netzten Faseroberflächen des Fasermaterials wenigstens ein Zusatzstoff,
insbesondere Füllstoff, eingelagert. Dabei können die Fasern beispielsweise
mit Calciumcarbonat beladen werden. Hierzu wird dem feuchten, des
integrierten Fasermaterial Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid so zu
gesetzt, daß zumindest ein Teil davon sich mit dem im Fasermaterial vor
handenen Wasser assoziiert. Das so behandelte Fasermaterial wird an
schließend mit Kohlendioxid beaufschlagt.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzu
geben, mit dem die Effizienz eines eingesetzten "Fiber Loading™"-
Prozesses und die Wirtschaftlichkeit der Bereitstellung von Rohstoffen
insbesondere zur Papier- und Kartonherstellung erhöht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Her
stellung von Zellstoff zur weiteren Verwendung für die Herstellung einer
Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei dem der durch
einen Zellstofferzeugungsprozeß gewonnene Zellstoff zunächst durch eine
chemische Fällungsreaktion mit Zusatzstoff beladen und anschließend der
bereits beladene Zellstoff getrocknet und für die weitere Verwendung be
reitgestellt bzw. in Versandform gebracht wird.
Durch die erfindungsgemäße Kombination der Zellstoffherstellung mit
dem Beladungsprozeß werden verbesserte Papierqualitäten erreicht. Da
zwischen dem Zellstofferzeugungsprozeß und den Beladungsprozeß keine
Trocknung erfolgt, kann mehr Calciumhydroxid oder Calciumoxid durch
die Faserwände gelangen und somit nach dem Fällungsprozeß ein höherer
Füllstoffgehalt an den inneren Zellwandoberflächen erreicht werden, wo
durch der gewünschte Effekt durch die Beladung vergrößert wird. So wer
den im Vergleich zu Zellstoff mit auf herkömmlichem Wege direkt zugege
benem Füllstoff (Calciumcarbonat) beispielsweise die Festigkeiten, optische
Eigenschaften, das spezifische Volumen (cm3/g) und die Porosität so
wie die Formation des produzierten Papiers erhöht bzw. verbessert.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
die Zellstoffasern zentral in der Zellstoffabrik beladen werden können. Es
ist also nur eine einzige größere Beladungsstation für alle Kunden der
Zellstoffabrik erforderlich. Im Gegensatz dazu wird bei einer dezentralen
Beladung für jeden Kunden eine eigene Beladungsstation benötigt, wobei
auch der Beladungsprozeß insgesamt weniger effizient ist, wegen in der
Summe längeren Stillstands-, Rüstzeiten.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Zellstoff, der mit gefälltem Füllstoff
beladen ist, leichter entwässert und entsprechend auch leichter getrock
net werden kann. Dadurch können die von der Zellfabrik für den Versand
hergestellten Zellstoffplatten, die üblicherweise ein Vielfaches der Dicke
von Papier besitzen (< 1000 g/m2), wirtschaftlich auf höhere Trockenge
halte als bisher gebracht werden. Da entsprechend weniger Wasser trans
portiert werden muß, werden Transportkosten eingespart. Andererseits
kann bei gleichen Versandtrockengehalten erheblich Trocknungsenergie
gespart werden.
Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß durch die Kombination aus
der Zellstoffherstellung und der Beladung das Festigkeitspotential der Fa
sern und entsprechend die Festigkeit des später in der Papierfabrik pro
duzierten Papiers erheblich gesteigert werden kann oder für eine be
stimmte Papierfestigkeit weniger Fasermaterial eingesetzt werden muß.
Dies ist zum einen darauf zurückzuführen, daß durch die Kombination
des Beladungsprozesses mit der Zellstoffherstellung wesentlich mehr
Calciumcarbonat ins Innere der Zellstoffasern eingebracht wird, da die
Faserwände noch durchweicht sind und so den Durchtritt z. B. der Kalk
milch erleichtern. Zum anderen ist dies auch darauf zurückzuführen, daß
für einen geforderten Füllstoffgehalt im Papier ein Teil des Füllstoffes in
nerhalb des Lumens der Fasern gebunden ist und somit die Faserbin
dungspunkte an der äußeren Oberfläche der Fasern dadurch nicht bloc
kiert werden.
Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung des erfindungs
gemäßen Verfahrens wird der Zellstoff nach oder in Kombination mit dem
Faserbelladungsprozeß einer Bleiche unterworfen. Dabei kann dem Zell
stoff wenigstens ein Bleichmittel wie beispielsweise Peroxide, Chlor, Sau
erstoff, Ozon und/oder dergleichen zugesetzt werden. Die Bleiche kann
insbesondere auch mehrstufig mit unterschiedlichen Bleichmitteln durch
geführt werden. Von besonderem Vorteil ist, daß der Bleichprozeß nach
dem "Fiber Loading™"-Vorgang mit dem üblicherweise in der Zellstoffabrik
vorhandenen Bleichvorgang kombiniert werden kann, wodurch der Auf
wand für die Chemikalienaufbereitung ebenso wie der Aufwand für die
Entsorgung und Wiederaufbereitung der Abfallprodukte entsprechend re
duziert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens besitzt der Zellstoff nach dem Trocknungsprozeß einen Trockenge
halt, der größer als 80%, insbesondere größer als 85%, zweckmäßiger
weise größer als 90% und vorzugsweise größer als 95% ist.
Falls erforderlich, kann der Zellstoff nach dem Beladen gemahlen werden,
wodurch dessen Mahlgrad und Festigkeitspotential noch erhöht werden.
Wie bereits erwähnt, kann der Faserstoff insbesondere mit gefälltem
Calciumcarbonat geladen werden.
Der Zellstofferzeugungsprozeß kann beispielsweise das Kochen von Na
turfasern umfassen.
Der Faserstoff wird zweckmäßigerweise in Ballenform, Rollenform oder
dergleichen für die weitere Verwendung bzw. für den Versand bereitge
stellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch für Halbzellstoffe und
Holzstoffe (Steinschliff, GMP, Braunschliff, Refinerholzstoff RMP, thermo-
mech. Holzstoff TMP, CTMP) anwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise bei Zellstoffen an
wendbar, die nach dem Sulfatverfahren und/oder nach dem Sulfitverfah
ren hergestellt sind. Beim Sulfatzellstoffverfahren wird Calciumhydroxid
für die Chemikalienrückgewinnung verwendet. Auch hier ergibt sich also
durch die erfindungsgemäße Kombination der betreffenden Verfahrens
schritte ein deutlicher Synergieeffekt.
Beim Beladen der Fasern z. B. mit Füllstoff kann beispielsweise Calcium
carbonat (CaCO3) an die benetzen Faseroberflächen eingelagert werden,
indem dem feuchten Fasermaterial Calciumoxid (CaO) und/oder Calcium
hydroxid (Ca(OH)2) zugesetzt wird, wobei zumindest ein Teil davon sich
mit dem Wasser der Faserstoffmenge assoziieren kann. Das so behandelte
Fasermaterial kann dann mit Kohlendioxid (CO2) beaufschlagt werden.
Der Begriff "benetzte Faseroberflächen" kann alle benetzten Oberflächen
der einzelnen Fasern 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 bzw. einem beliebigen anderen Fäl
lungsprodukt beladen werden.
Demnach können die Fasern z. B. mit dem Füllstoff Calciumcarbonat be
laden werden, wobei die Anlagerung an die benetzten Faseroberflächen
durch einen sog. "Fiber Loading™"-Prozeß erfolgt, wie er als solcher in der
US-A-5 223 090 beschrieben ist. In diesem "Fiber Loading™"-Prozeß rea
giert z. B. das Kohlendioxid mit dem Calciumhydroxid zu Wasser und
Calciumcarbonat.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels un
ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in rein schematischer Darstellung
die wesentlichen Schritte einer beispielhaften Ausgestaltung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens.
Danach umfaßt ein erster Verfahrensschritt 10 die chemische Zell
stoffaufbereitung und -herstellung.
Der durch diesen Zellstofferzeugungsprozeß gewonnene Zellstoff wird
dann in einem darauffolgenden Verfahrensschritt 12 durch eine chemi
sche Fällungsreaktion mit Zusatzstoff, z. B. Füllstoff, beladen.
Dabei kann dem Fasermaterial insbesondere Calciumoxid und/oder
Calciumhydroxid (gelöschter Kalk) so zugesetzt werden, daß zumindest ein
Teil davon sich mit dem im Fasermaterial, d. h. zwischen den Fasern, in
den Hohlfasern und in deren Wänden, vorhandenen Wasser assoziieren
kann, wobei sich die folgende chemische Reaktion einstellt:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Löschen von gebranntem Kalk Löschkalk
In dem betreffenden Reaktor wird das Fasermaterial dann derart mit
Kohlendioxid (CO2) beaufschlagt, daß Calciumcarbonat (CaCO3) an die
benetzten Faseroberflächen weitestgehend angelagert wird. Dabei stellt
sich die folgende chemische Reaktion ein:
"Fiber Loading™": Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
(Calciumcarbonat + Wasser)
Im Anschluß an diesen Faserbeladungsprozeß erfolgt dann das Entwäs
sern und Trocknen des Zellstoffes (vgl. den Verfahrensschritt 14).
Der beladene, entwässerte und getrocknete Zellstoff wird dann in einem
darauffolgenden Verfahrensschritt 16 für die weitere Verwendung bereit
gestellt bzw. in Versandform (z. B. Ballen, Rollen, . . .) gebracht.
10
Zellstofferzeugungsprozeß
12
Faserbeladungsprozeß
14
Entwässern, Trocknen
16
Versand
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zur weiteren Verwendung für
die Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder
Kartonbahn, bei dem der durch einen Zellstofferzeugungsprozeß ge
wonnene Zellstoff zunächst durch eine chemische Fällungsreaktion
mit Zusatzstoff beladen und anschließend der bereits beladene Zell
stoff getrocknet und für die weitere Verwendung bereitgestellt bzw.
in Versandform gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zellstoff nach oder in Kombination mit dem Faserbela
dungsprozeß einer Bleiche unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Zellstoff wenigstens ein Bleichmittel wie insbesondere Per
oxide, Chlor, Sauerstoff, Ozon und/oder dergleichen zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bleiche mehrstufig mit unterschiedlichen Bleichmitteln
durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zellstoff nach dem Trocknungsprozeß einen Trockengehalt
besitzt, der größer als 80%, insbesondere größer als 85%, zweck
mäßigerweise größer als 90% und vorzugsweise größer als 95% ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zellstoff nach dem Beladen gemahlen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Faserstoff mit gefälltem Calciumcarbonat beladen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zellstofferzeugungsprozeß das Kochen von Naturfasern
umfaßt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Faserstoff in Ballenform, Rollenform oder dergleichen für
die weitere Verwendung bzw. für den Versand bereitgestellt wird.
10. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprü
che bei Zellstoffen, die nach dem Sulfatverfahren und/oder nach
dem Sulfitverfahren hergestellt sind.
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