EP0824160A1 - Verfahren zur Herstellung von Papiermasse - Google Patents

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EP0824160A1 EP97112494A EP97112494A EP0824160A1 EP 0824160 A1 EP0824160 A1 EP 0824160A1 EP 97112494 A EP97112494 A EP 97112494A EP 97112494 A EP97112494 A EP 97112494A EP 0824160 A1 EP0824160 A1 EP 0824160A1
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    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/007—Modification of pulp properties by mechanical or physical means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/12—Pulp from non-woody plants or crops, e.g. cotton, flax, straw, bagasse

Definitions

  • the invention relates to a method for producing pulp, the Fibers from annual plants or from secondary raw materials produced from them contains, with the fibers bleached, shortened and in cheerful processing steps processed into a homogeneous paper mass.
  • the invention further relates to a method for producing shortened fibers of annual plants or of secondary raw materials produced from annual plants.
  • rotational movements such as when stirring or pumping arise, the above-mentioned fiber accumulations tend to spinning, that quickly develop into long braids. So it had to a special process for the stock preparation of vegetable fibers be developed.
  • the fibers are divided into so-called Cakes "pressed and several of these cakes suspended in a bleaching kettle. With the aid of bleaching chemicals, pressure and temperature, the fiber material oxidizes to the desired whiteness. While the cakes remain in the bleaching kettle, they are rinsed with water to remove the bleaching chemicals. The whole The cakes are then taken out, broken and slowly fed to a Dutchman filled with water, where the fibers are also shortened in a process that lasts several hours until it reaches the paper machine with the additives necessary for paper production.
  • the invention is therefore based on the object of a method for Stock preparation of natural fiber materials, especially fibers from To propose annual plants, which simplifies the production process as well as continuous processing of the fibers.
  • the invention is based on the basic idea of the fibers of annual plants to shorten in a first step to a length that it allows to produce a homogeneous, pumpable suspension and only afterwards to bleach. Because leave below a certain fiber length the fibers suspend homogeneously in water and no longer tend to Clumping or spinning. In this way, existing ones continuous technologies from the woodworking paper industry for the bleaching process, since there are no conveying problems, e.g. at the Pumps, occur. In addition to annual plants, they can also be produced from them Semi-finished and finished products, such as spun threads or woven Textiles, i.e. thread remnants or rags, are used as secondary raw materials and processed according to the inventive method. This Semi-finished and finished products are called secondary raw materials in the following.
  • Annual plants refer to all plant species in this context, which are harvested or collected annually and for the mechanical-chemical Digestion can be used as a pulp for papermaking, for example Cotton, flax, straw, bagasse, banana trees, linters, Hemp etc.
  • the fibers are mixed with water in one Mixing device introduced and accelerated immediately, so that a volume flow with a solids content, the so-called consistency, of less than 10% is generated.
  • a volume flow with a solids content the so-called consistency, of less than 10% is generated.
  • the fiber mass is dewatered with Bleaching chemicals mixed and stored in a bleaching tower for a period of time, to give the fibers the desired whiteness.
  • the fiber mass is finally the usual fed further grinding in a cycler.
  • the fiber material is usually supplied in the form of tightly packed bales 1 and must therefore be crushed in a first step using a milling machine 2 and be loosened up.
  • cotton fibers are used but also fibers of other annual plants, such as hemp, flax etc. and products spun or woven from them (secondary raw materials) process well into paper products.
  • the fibers 1 are weighed and simultaneously in a certain ratio introduced with water 3 in a mixing device 4, accelerated briefly and fed to a refiner 5.
  • a refiner 5 preferably a cone refiner.
  • other refiner forms are also conceivable, e.g. a disc refiner. Since the fiber suspension quasi through the simultaneous Water and fibers are introduced and these are transported immediately the fibers are given no opportunity to form lumps or fiber braids to build. Rather, they reach the refiner 5 evenly distributed. This is partly due to the fact that the fiber suspension only has a consistency of a maximum of 10%. There the fibers are ground and shortened and fibrillated. In the twin-wire belt press arranged below 6 the fibers are up to a dry content of approx. 40% drained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papiermasse, die Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen enthält, wobei die Fasern vor dem Bleichen auf eine Länge gekürzt werden, die es ermöglicht, eine homogene, pumpbare Suspension der gekürzten Fasern herzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papiermasse, die Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen enthält, wobei die Fasern gebleicht, gekürzt und in heiteren Verarbeitungsschritten zu einer homogenen Papiermasse verarbeitet werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von gekürzten Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus Einjahrespflanzen erzeugten Sekundärrohstoffen.
Aus umweltpolitischen Gründen wird erwogen, Einjahrespflazen, wie Hanf, Flachs etc., künftig speziell für die Papierproduktion anzubauen und zu verwenden, um die Abholzung der Wälder zumindest für diesen Industriezweig zu verringern oder gar vollständig zu verhindern.
Derzeit werden Papiere aus Fasern pflanzlicher Herkunft, wie Baumwolle, Linters, Hanf etc. hauptsächlich für hochwertige Papiere, wie Aktien, Wertdokumente, Banknoten etc. verwendet, da die Rohstoffe teuer und die Stoffaufbereitung pflanzlicher Fasern sehr aufwendig ist. Die relativ langen Fasern lassen sich im Wasser nicht vereinzeln, d.h. es bilden sich Faseranhäufungen, die sich wiederum zu größeren Klumpen aglomerieren. Durch das Einbringen von Rotationsbewegungen, wie sie beim Rühren oder Pumpen entstehen, neigen die obengenannten Faseranhäufungen zu Verspinnungen, die sich schnell zu meterlangen Zöpfen entwickeln. Es mußte daher ein spezielles Verfahren für die Stoffaufbereitung von pflanzlichen Fasern entwickelt werden.
Bei diesem Verfahren werden die Fasern in einem ersten Schritt in sogenannte
Figure 00010001
Kuchen" gepreßt und mehrere dieser Kuchen in einen Bleichkessel eingehängt. Unter Zuhilfenahme von Bleichchemikalien, Druck und Temperatur oxidiert der Faserstoff zur gewünschten Weiße. Noch während die Kuchen in dem Bleichkessel verweilen, werden sie mit Wasser gespült, um die Bleichchemikalien zu entfernen. Der gesamte Bleichprozeß nimmt mehrere Stunden in Anspruch. Anschließend werden die Kuchen herausgenommen, zerschlagen und langsam einem mit Wasser gefüllten Holländer zugeführt. Hier werden die Fasern ebenfalls in einem mehrstündigen Prozeß gekürzt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die nun mit herkömmlichen Pumpsystemen förderbare Fasersuspension weiter gekürzt und fibrilliert bis sie - mit den für die Papierherstellung notwendigen Zusätzen versehen - zur Papiermaschine gelangt.
Da die Papiermaschine kontinuierlich arbeitet und daher ständig neue Papiermasse zugeführt werden muß, andererseits jedoch die Stoffaufbereitung der Fasern nur diskontinuierlich und in zeitintensiven Einzelprozessen erfolgt, ist es notwendig, mehrere Bleichkessel und Holländer parallel einzusetzen. Dieses Verfahren ist somit sehr aufwendig und bedarf vieler einzelner separater Verfahrensschritte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stoffaufbereitung von natürlichen Faserstoffen, insbesondere Fasern von Einjahrespflanzen vorzuschlagen, welches eine Vereinfachung des Produktionsablaufs sowie eine kontinuierliche Verarbeitung der Fasern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Fasern von Einjahrespflanzen in einem ersten Verfahrensschritt auf eine Länge zu kürzen, die es erlaubt, eine homogene, pumpbare Suspension herzustellen und erst anschließend zu bleichen. Denn unterhalb einer bestimmten Faserlänge lassen sich die Fasern homogen in Wasser suspendieren und neigen nicht länger zu Verklumpungen oder Verspinnungen. Auf diese Weise können bestehende kontinuierliche Technologien aus der holzverarbeitenden Papierindustrie für den Bleichvorgang eingesetzt werden, da keine Förderprobleme, z.B. beim Pumpen, auftreten. Neben Einjahrespflanzen können auch aus diesen hergestellte Halb- und Fertigprodukte, wie versponnene Fäden oder gewobene Textilien, sprich Fadenreste oder Hadern, als Sekundärrohstoffe eingesetzt und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden. Diese Halb- und Fertigprodukte werden im folgenden Sekundärrohstoffe genannt.
Einjahrespflanzen bezeichnen in diesem Zusammenhang alle Pflanzenarten, die jährlich geerntet bzw. eingesammelt und für den mechanisch-chemischen Aufschluß als Faserstoff für die Papierherstellung verwendbar sind, beispielsweise Baumwolle, Flachs, Stroh, Bagasse, Bananenstauden, Linters, Hanf etc.
Für die Kürzung der Fasern werden die Fasern zeitgleich mit Wasser in eine Mischvorrichtung eingebracht und sofort beschleunigt, so daß ein Volumenstrom mit einem Feststoffgehalt, der sogenannten Stoffdichte, von weniger als 10 % erzeugt wird. Durch das sofortige Abziehen der Fasersuspension entstehen keine wiederkehrenden Strömungen oder Verspinnungen, die den weiteren Transport der Suspension behindern könnten. Die Fasersuspension kann daher in einem üblichen Refiner gekürzt werden.
Direkt im Anschluß an die Kürzung wird die Fasermasse entwässert, mit Bleichchemikalien gemischt und in einem Bleichturm für gewisse Zeit gelagert, um den Fasern die gewünschte Weiße zu verleihen. Im Anschluß an einen oder mehrere Waschvorgänge wird die Fasermasse schließlich der üblichen weiteren Mahlung in einer Zyklieranlage zugeführt.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen werden anhand der Figur erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß die Figur lediglich schematisch die wesentlichen Verfahrensschritte der Erfindung zeigt und daher keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt.
Das Fasermaterial wird meist in Form von dicht gepackten Ballen 1 geliefert und muß daher in einem ersten Schritt mit Hilfe einer Fräse 2 zerkleinert und aufgelockert werden. In erster Linie werden Baumwollfasern verwendet, aber auch Fasern anderer Einjahrespflanzen, wie Hanf, Flachs etc. und aus ihnen gesponnene oder gewobene Produkte (Sekundärrohstoffe), lassen sich gut zu Papierprodukten verarbeiten.
Die Fasern 1 werden gewogen und in einem bestimmten Verhältnis gleichzeitig mit Wasser 3 in eine Mischvorrichtung 4 eingebracht, kurz beschleunigt und einem Refiner 5 zugeführt. Hierbei handelt es sich bevorzugt um einen Kegelrefiner. Denkbar sind jedoch auch andere Refinerformen, wie z.B. ein Scheibenrefiner. Da die Fasersuspension quasi durch das gleichzeitige Einbringen von Wasser und Fasern entsteht und diese sofort weitertransportiert wird, erhalten die Fasern keine Gelegenheit, Klumpen oder Faserzöpfe zu bilden. Sie gelangen vielmehr gleichmäßig verteilt in den Refiner 5. Dies beruht zum Teil darauf, daß die Fasersuspension lediglich eine Stoffdichte von maximal 10 % aufweist. Dort werden die Fasern gemahlen und dabei gekürzt und fibrilliert. In der nachfolgend angeordneten Doppelsiebbandpresse 6 werden die Fasern bis zu einem Trockenanteil von ca. 40 % entwässert. Hierbei entsteht eine Fasermatte, die in einem Zerkleinerungsaggregat zu Krümelstoff zerrissen wird. Der Krümelstoff wird in einem Hochkonsistenzmischer 7 mit den Bleichchemikalien gemischt und im nächsten Schritt einem Bleichturm 8 zugeführt. Dort können die Chemikalien einwirken und je nach dem gewünschten Grad der Weiße bis zu zwei Stunden lagern. Im Anschluß an den Bleichvorgang werden die Fasern gewaschen, um die Restchemikalien zu entfernen und den weiteren üblichen Prozeßschritten der Papierproduktion zugeführt, wie durch den Pfeil 9 angedeutet.
Alle Prozeßschritte laufen kontinuierlich ab. Das bedeutet, Vorrichtungen, in welchen länger andauernde Prozesse ablaufen, wie z.B. das Bleichen, müssen in ihrem Fassungsvermögen so ausgelegt sein, daß trotz der langen Verweilzeit eine kontinuierliche Beschickung sowie ein kontinuierliches Verlassen der Vorrichtung möglich ist.
Aufgrund des kontinuierlichen Prozeßablaufs entfällt auch der Nachteil des bisherigen Verfahrens, daß mehrere parallel arbeitende Vorrichtungen in der Produktionslinie vorgesehen werden müssen. Auf diese Weise wird der Produktionsablauf bezogen auf Personal-, Energie- und Chemikalienkosten erheblich kostengünstiger.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung von Papiermasse, die Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen enthält, wobei die Fasern gebleicht, gekürzt und in weiteren Verarbeitungsschritten zu einer homogenen Papiermasse verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kürzen der Fasern vor dem Bleichen erfolgt und daß die Fasern hierbei auf eine Länge gekürzt werden, die es ermöglicht, eine homogene, pumpbare Suspension der gekürzten Fasern herzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kürzen Wasser und Fasern gleichzeitig in eine Mischvorrichtung eingebracht werden, und die Fasersuspension im Anschluß an die Mischvorrichtung kurz beschleunigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasersuspension eine Stoffdichte von weniger als 10 % aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasersuspension einem Refiner zugeführt und die Fasern dort gekürzt werden.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die gekürzten Fasern von dem Wasser getrennt werden, insbesondere bis zu einem Trockenanteil von 40 %.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gekürzten Fasern in einem Hochkonsistenzmischer mit dem Bleichchemikalien gemischt und anschließend in einem Bleichturm gelagert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern ca. 2 Stunden im Bleichturm verweilen.
  8. Verfahren zur Herstellung von gekürzten Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    gleichzeitiges Einbringen von Wasser und Fasern in einen Mischer,
    kurzes Beschleunigen der Fasersuspension,
    Kürzen der Fasern in einem Refiner.
  9. Verfahren zur Herstellung von gekürzten und gebleichten Fasern von Einjahrespflanzen oder von aus ihnen erzeugten Sekundärrohstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kürzen der Fasern vor dem Bleichen erfolgt und daß die Fasern hierbei auf eine Länge gekürzt werden, die es ermöglicht, eine Suspension der gekürzten Fasern mit herkömmlichen Pumpen zu verarbeiten.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Einjahrespflanzen Baumwolle, Linters, Flachs etc. verwendet werden.
  11. Verwendung der nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Papiermasse für die Herstellung von Sicherheitspapier.
  12. Verwendung der nach Anspruch 8 oder 9 hergestellten Fasern für die Herstellung von Sicherheitspapier.
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