DE2547896C3

DE2547896C3 - Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern aus Altpapier

Info

Publication number: DE2547896C3
Application number: DE2547896A
Authority: DE
Inventors: Frey Viking Karhula Sundman
Original assignee: A AHLSTROEM HELSINGFORS FI Oy
Current assignee: A AHLSTROEM HELSINGFORS FI Oy
Priority date: 1974-11-07
Filing date: 1975-10-25
Publication date: 1985-05-09
Also published as: CH612707A5; JPS553476B2; FR2290532A1; DE2547896A1; DE2547896B2; GB1525947A; JPS5172606A; AU8612375A; IT1048768B; ATA817575A; BR7507269A; AT351351B; NL7512582A; NO753710L; CA1078557A; FR2290532B1; NO146645B; NO146645C

Description

20 ·

VD

bis 30

VD*

worin D der Durchmesser der Trommel in Metern ist, angetrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösung der Fasern unter Verwendung einer alkalischen Flüssigkeit, die zweckmäßig einen die Oberflächenspannung herabsetzenden Stoff enthält, durchgeführt wir^

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit verwendet wird, die durch Zusatz von Natriumhydroxid alkalisch gemacht ist, und daß als Oberflächenspannung herabsetzendes Mittel Schwarzlauge zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Flüssigkeit mit ausgelöstem Faserstoff in die Trommel zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial fortlaufend in die Trommel eingeführt und auch die gröbere Fraktion fortlaufend aus der Trommel ausgetragen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern aus Altpapier, wobei die Faserstruktur im nassen Zustand abgebaut wird und gegebenenfalls Fremdstoffe freigemacht werden, unter Verwendung einer rotierenden Trommel mit perforiertem Mantel.

Der steigende Verbrauch an Papier hat einen erhöhten Bedarf mit sich gebracht Altpapier als Rohstoff bei der Hersteilung des Papiers und Kartons zu benutzen. Eine Schwierigkeit bei der Benutzung dieses Rohstoffes liegt darin, daß er sehr heterogen ist. Unsortiertes Altpapier kann u. a. naßfestes und schwer auflösbares Papier, Folien, Metalldrähte und Schnüre, die man entfernen muß, erhalten. Beim Einsammeln des Altpapiers können zwar Fremdstoffe ausgeschieden werden, aber ein Teil des Fremdstoffes und der Verunreinigungen kann man erst beim Auflösen des Altpapiers oder in einer späteren Stufe der Behandlung entfernen.

Zum Auflösen des Altpapiers benutzte man bisher im allgemeinen einen Pulper, d. h. eine Vorrichtung bestehend aus einem Behälter, in dem ein mit Flügeln ausgerüsteter Rotor die Flüssigkeit, in der die Defibrierung stattfindet, in Bewegung setzt. Dank der Einziehwirkung des Rotors strömt das Material gegen das Zentrum des Rotors. Wenn das Material sich gegen die Peripherie des Rotors bewegt, wird es dem Einfluß der Schaufeln des Rotors so ausgesetzt, daß es in Stücke

ίο zerrissen wird.

Die Papierstücke werden mit hoher Geschwindigkeit aus dem Rotor geschleudert Durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem aus dem Rotor strömenden Material und dem umgebenden Medium werden Papierstücke den Friktionskräften ausgesetzt, die die Fasern losmachen.

Um eine vollständige Zerfaserung in einem Pulper, der nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitet, hervorzurufen, muß das Altpapier bisher einer langwierigen Behandlung ausgesetzt werden. Das Auflösen erfolgt gewöhnlich bei einer Stoffdichte von 2—3%, weshaib die in dem Puiper umlaufende Fiüssigkeitsmenge und die dazu erforderliche Leistung ansteigt

Im allgemeinen ist die Zerfaserung gerade deshalb nicht vollständig im Pulper, sondern sie wird nur so lange betrieben, bis man einen pumpfähigen Stoff enthält, der zu einem Entstipper geführt wird, wo die Zerfaserung zu Ende gebracht wird.

Das bisher verwendete Verfahren, um Altpapier aufzulösen, und zwar mit Hilfe eines Pulpers, hat gewisse Nachteile. Bei der Behandlung von unsortiertem Altpapier, das z. B. mit Kunststoff beschichtetes Papier enthält, wird die dem Pulper zugeführte Materialströmung Papierstücke enthalten, die nicht vollständig aufgelöst sind und in dem sich noch Kunststoff befindet In dem Pulper wird Kunststoff in kleine Stücke zerrissen, die schwer aus dem System in der nächsten Behandlungsstufe zu entfernen sind. In dem Pulper wird das Altpapier einem Zerreißvorgang ausgesetzt, der die Fasern zerstört. In einem kontinuierlich arbeitenden Pulper ist es schwer, alle Fremdkörper zu entfernen, die dort ausgeschieden werden. Das Sieb- bzw. die Siebtrommel des Pulpers ist mit relativ großen öffnungen versehen, 6—25 mm, weshalb z. B. Heftklammern und andere Metallteile die öffnungen durchlaufen können.

Es ist an sich bekanni, rotierende Trommeln mit perforiertem Mantel und Längsinnenrippen zur Behandlung von Fasermaterial einzusetzen. Die US-PS !709133 beschreibt eine solche Trommel, die einer Zerreißeinrichtung mit rotierenden Elementen nachgeschaltet ist. Die rotierende Trorimel besitzt Längsinnenrippen, die der Lockerung der Masse dienen und der Z'./eck der rotierenden Trommel mit perforierter Wandung besteht darin. Chemikalien aus der Masse auszuwaschen. Die Masse wird dabei infolge der Trommelbewegung nach Art eines Tumblers umgewälzt, während gleichzeitig Waschflüssigkeit eingesprüht wird. Soweit Fasern mit der Waschflüssigkeit ausgetragen werden, können diese zurückgewonnen wjrden. Die Masse wird anschließend einer weiteren, gleichartig ausgebildeten Zerreißeinrichtung zugeführt.

In der US-PS 18 31 642 ist eine rotierende Trommel mit perforiertem Trommelmantel beschrieben, die in einem Behälter drehbar ist, der durch Staueinrichtungen mit Flüssigkeit gefüllt ist. In die rotierende Trommel wird aufzulösendes Material eingebracht und das Material, das durch als Mitnehmer wirkende Prallbleche in der Trommel bewegt wird, wird in der Trommel zerklei-

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nert Das Material verläßt die Trommel durch die Öffnungen im Trommelmantel. Bei dieser Vorrichtung wird zwar eine Zerkleinerung des Materials in der Trommel angestrebt, jedoch einerseits unter der Wirkung der radial nach innen gerichteten Prallbleche, nicht jedoch unter der Wirkung des Trommelmantels, der von Flüssigkeit bedeckt ist Andererseits wird durch diese Vorrichtung keine Aufteilung in mehrere Fraktionen erreicht, da nur ein einziger Auslaß vorgesehen ist

In der GB-PS 2 09 648 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern aus Altpapier der eingangs erwähnten Gattung beschrieben. Die Trommel dreht sich dabei in einem Becken, das mit Wasser oder einer entsprechenden Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die Anordnung des Oberlaufs am Backen so gewählt ist, daß der untere Teil der Trommel mit Wasser od. dgL gefüllt ist Die Trommel besitzt im Hauptteil keine Längsrippen und wird so angetrieben, daß die in der Trommel enthaltene Masse bei der Drehbewegung in der Drehrichtung angehoben wird und dann wieder nach unten in die Flüssigkeit zurückgleitet Auf diese Weise läßt sich zwar eine Auflösung der Fasern des eingegebenen Materials erreichen. Der Auflösungsvorgang verläuft jedoch verhältnismäßig langsam, weil die einzelnen Faserklumpen nur oberflächlich mechanisch beansprucht weitien können. Bei längerem Gebrauch der beschriebenen Vorrichtung entstehen aus den nicht auflösbaren Teilen und Verunreinigungen Stränge in der Trommel, die beträchtliche Abmessungen in der Länge und im Durchmesser erreichen und die Durchströmung durch den perforierten Mantel behindern. Zur Beseitigung dieser Stränge sind gekrümmte Mitnahmehaken vorgesehen, die vor der Bildung der Stränge die einzelnen Büschel hochheben und von der höchsten Stelle der Trommel wieder in die Suspendierflüssigkeit herabfallen lassen. Eine Rückgewinnung von Fasern aus Altpapier, das insbesondere mit Kunststoff belegtes Verpackungsmaterial enthält ist mit dieser Vorrichtung in dem beschriebenen Verfahren nur beschränkt möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei der« Fasern aus Altpapier gewonnen werden können und zwar so, daß das Ausscheiden der Fremdkörper ermöglicht wird, ehe das Fasermaterial einer fortgesetzten Behandlung ausgesetzt wird. Dabei soll insbesondere solches unsortiertes Fasermaterial verarbeitet werden können, das Fremdstoffe enthält, z. B. von solchem Retourpapier, das u. a. mit Kunststoff belegtes Verpackungsmaterial enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Bei der Rotation der Trommel wird das eingeführte Material mitgenommen und von den Rippen der Trommel bis auf ein höheres Niveau angehoben, das oberhalb der Rotationsachse der Trommel liegt, von welchem es auf die unteren Teile des Trommelmantels herabfällt. Die Flüssigkeit für die Defibrierung des Fasermaterials wird fortlaufend in die Trommel eingeleitet und die überschüssige Flüssigkeit fließt durch die Löcher in der Trommelwand ab. Wenn das Fasei material in die Trommel eingeführt wird, durchläuft es zuerst eine Wässerungsstufe. Das durchtränkte Fasermaterial fällt und schlägt gegen das untere Teil des Trommelmantels, wobei die Faserverbindungen gelöst werden, die Fremdstoffe dagegen unbeeinflußt, fest bleiben. Losgemachte Fasern und Faserklumpen, die durch die Löcher im Trommelmantel passieren können, gehen mit der Defibrierungsflüssigkeit in eine Rinne ab. die unterhalb der Trommel gelegen ist.

Durch die Anwendung der angegebenen Drehzahl der Trommel wird erreicht, daß das in die Trommel eingegebene Material jeweils auf ein Niveau angehoben wird, das oberhalb der Rotationsachse der Tromme' liegt ohne daß die Drehzahl so groß wäre, daß das Material unter der Wirkung der Fliehkraft an der Trommelwandung immer anliegt und nicht herabfallen kann. Fällt das Material herab, ergibt sich ein Auflösungseffekt der wesentlich stärker ist als beim bloßen Umwälzen unterhalb des Niveaus der Trommelachse, der aber nicht so stark ist daß dadurch auch Kunststoffteilchen zerrissen würden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung gekennzeichnet

Die Erfindung wird mit Hinweis auf einige Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 eine Ausführungsform der Erfindung, die für einen kontinuierlichen Betrieb bestimmt ist;

F i g. 1 veranschaulicht dabei schematisch einen Prozeß, wo das Verfahren gemäß der fifindung benutzt wird;

F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in F i g. 1 und in

F i g. 3,4 und 5 ist die Konstruktion der Vorrichtung verdeutscht

In F i g. 1 und 2 ist die Auflösetrommel mit Bezugsziffer I₁ deren Stirnwände mit 2 und der Mantel mit 4 bezeichnet. Das Altpapier wird mittels eines Förderers 5 zugeführt und fließt entlang einer Rinne- 6 in die Trommel durch eine öffnung in der Stirnwand 2. Die Trommel ist mit den in der Längsrichtung laufenden inneren Rippen 7 versehen, die kontinuierlich das Material aus dem unteren Teil des Mantels der Tromme! auf ein höheres Niveau fördern, wovon es herunterfällt. Die Suspendierflüssigkeit mit einem Zusatz von erforderlichen Chemikalien, vorzugsweise Alkali und Tensiden, wird durch ein Einspritzrohr 8 zugeführt Das in der Trommel aufgelöste Fasermaterial und die Flüssigkeit strömen herunter in einen Behälter 9 wovon ein Teil der gebildeten Fasersuspension zurück in die Trommel durch eine Rohrleitung 10 geführt wird, die in Verbindung mit einem Einspritzrohr 8 steht. Ein Teil der Flüssigkeit wird weiter in einen Sortierer 11 gepumpt, wo gröbere und schwere Partikeln entfernt werden. In einem Entstipper 12 erfolgt danach eine weitere Zerfaserung so, daß eventuelle Faserbündel aufgelöst werden. Die Fasersuspension wird gewaschen und in einem Filter 13 eingedickt, dem das Waschwasser 14 zugeführt wird und aus welchem die Flüssigkeit zurück in die Trommel durch eine Leitung 15 und in den Auslaß durch eine Leitung 16 geführt wird. Das Fasermaterial wird von dem Filter entfernt, worauf es nach eventuell nochmaliger Reinig-ing jmeut zur Papier- und Kartonherstellung benutzt werden kann.

In dem Behälter J sedimentiert das schwere Material, das mittels einer am Boden des Behälters angebrachten Förderschraube 37 entfernt werden kann. In der Trommel werden die Papierfasern von fremdem Material getrennt, das durch eine Öffnung in der Stirnwand 3 entfernt wird.

Nachdem das Papier der Trommel zugeführt ¹St, dauert es eine gewisse Zeit, gewöhnlich 1—2 min. ehe es naß wird und der eigentliche Auflösungsvorgang beginnt. Aus diesem Grund kann der Mantel an dem Ende der Trommel, wo Papier eingespeist wird, unperforiert gelassen werden. In Fi g. I bezeichnet die Ziffer 18 das

unperforierte Teil.

Der Auflösungseffekt in der Trommel ist abhängig von dem Durchmesser der Trommel. In einer großen Trommel wird die Fallhöhe größer, und der Desintegrierungseffckt wird demzufolge größer, wenn das Papier die Trommelfläche trifft. Eine geeignete Größe ist 2-3 m.

Eine optimale Klebewirkung ergibt sich, wenn die Trommel mit einer Drehzahl pro Minute von

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bis 30

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vorzugsweise 28

VD man durch die Trommel mit einer Durchflußmtnge von 125 l/min umlaufen, nie Temperatur der Flüssigkeit beträgt 45 — 50"C. Nach 8 Min. wird die Trommel geöffnet, wobei sich ergibt, daß alles Zeitsehriftcnp;ipier aufge-) löst und mit dem IJmlatifwasser ausgetreten ist. Das Papier in dem Verpackungsmaterial ist aufgelöst, aber der Kunststoff verblieb in der Trommel, ohne zerrissen zu werden. Auch die Aluminiumfolien. Textilien und andere Fremdkörper bleiben in der Trommel. Die Buchto rücken waren teilweise aulgelöst.

worin D der Durchmesser der Trommel in Metern ist. angetrieben wird.

Das Hebeorgan kann entweder in einem Stück ausgeführt und sich von einem Ende der Trommel zu dem anderen erstrecken oder uns vielen Sektionen bestehen, die gegenüber einander in der Umdrehrichtiing der Trommel verschoben sind, wobei vorzugsweise die Sektion, die sich nächst dem Zuführende des Materials befindet, vorderst im Verhältnis zur Rotationslösung liegt, und jede folgende Sektion in gewissem Abstand hinter der vorigen Sektion liegt. Um einen besseren Vorschubeffekt des Materials zu erreichen, können die Hebeor- 2') gane so angeordnet sein, daß sie einen Winkel mit der Rotationsachse der Trommel bilden. Eine andere Alternative ist, die Trommel schräg auszuführen. Es ist auch möglich, das Material durch Spülen mit der Flüssigkeit vorwärts zu verschieben. ·* jo

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Trommel zur Behandlung des Altpapiers. F i g. 4 zeigt die Trommel in der Richtung gegen ihr Zuführende. F i g. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3. In Fig. 3. 4 und 5 verwendet man teilweise die gleichen r> Bezugsziffern wie in Fig. 1 und 2. Die als Hebeorgane dienenden, inneren Rippen 7 sind schwach schraubenförmig so ausgerüstet, daß ihre Richtung etwas von der Längsrichtung der Trommel abweicht. Der Neigungswinkel ist vorzugsweise 2—10°. Dadurch, daß das Ende des Hebeorgans, das nächst der Stirnwand 2 liegt, durch welche das Altpapier eingespeist wird, vorderst in der Vorschubrichtung liegt, wirkt das Hebeorgan auf das Material in der Trommel mit einer axialen Kraft, welche das Material in der Richtung gegen die gegenseitige Stirnwand 3 vorschiebt. Die Trommel wird an ihren Enden von zwei rotierbar gelagerten Rollen 19 gestützt. Die Trommel wird von einem Motor 20 über eine Treibkette 21 und Kettenräder 22 und 23 angetrieben. Ausgeschiedenes Fremdmaterial wird mittels Schaufeln 24 entfernt, die es von dem unteren Ende des Mantels der Trommel in eine Rinne 25 hebt, welche neben der Öffnung der Stirnwand 3 angebracht ist.

B e i s ρ i e 1 1

7.5 kg Zeitschriftenpapier sowie eine kleinere Menge mit Kunststoff beschichtetes Verpackungsmaterial, Aluminiumfolien, Textilien, Leder, Kapseln und Buchrükken, werden in eine geschlossene Trommel mit einem Durchmesser von 1 m und einer Länge von 0,5 m, ausgerüstet mit acht sich in ihrer Längsrichtung erstreckenden, inneren Rippen, die 15 cm hoch sind, eingeführt. Der Mantel der Trommel ist mit Löchern von 5 mm perforiert, wobei die Löcherfläche 40% der Mantelfläehe beträgt. Die Trommel wird mit einer Roiationsdrehzahi von 25 ü/min angetrieben. 330 i Wasser mit einem Zusatz von 200 g NaOH und 100 g Schwarzlauge läßt

Beispiel 2

Für die Behandlung von 100 t/24 h Allpapier, das hauptsächlich Zeitschriften- und Zeitimgspapier enthält, soll die Trommel folgende Dimensionen und technische Daten haben:

Durchmesser	2.5 m
Länge	10 m
Die Länge des perforierten Teils	9 m
Lochdurchmesser	5 mm
Löcherfläche	20%
Drehzahl	15 U/min
Leistung	50 kW

Die Stoffdichte in dem Behälter beträgt 2 — 3% und nachdem Filter 10-12%.

Die Si'^nendierflüssigkeit besteht aus Wasser mit einem Zusatz von Alkali, z. B. NaOH, das Bindemittel in Druckfarben und Deckstoffen auflösen soll, sowie oberflächenaktive Mittel, z. B. Schwarzlauge, Tallöl oder andere kommerzielle Befeuchtungsmittel, damit das Wasser besser in das Papier eindringt.

Die Auflösung erfolgt wirksam schon bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, z. B. 40—60 C.

Die Löchergröße in dem Mantel der Trommel wird nach gewünschtem Sortierungseffekt angepaßt. Geeignete Werte sind 4 —b mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspräche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern aus Altpapier, wobei die Faserstruktux im nassen Zustand abgebaut wird und gegebenenfalls Fremdstoffe freigesetzt werden, unter Verwendung einer rotierenden Trommel mit perforiertem Mantel und Längsinnenrippen, durch welche das Fasermaterial in der rotierenden Trommel auf ein Niveau angehoben wird, das oberhalb der Rotationsachse der Trommel liegt und dadurch in eine wiederholte Hebe- und Fallbewegung versetzt wird, wobei die Flüssigkeit für die Defibrierung des Fasermaterials fortlaufend in die Trommel eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial auf die unteren Teile des Trommelmantels schlägt, wobei es in zwei Fraktionen so unterteilt wird, daß eine feine Fraktion durch die Löcher in der Trommelwand und eine gröbere Fraktion durch eine öffnung in der einen .Stirnwand der Trommel abgeht, die mit einer Drehzahl pro Minute von