WO2012004196A1 - Metall-ionen - Google Patents

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WO2012004196A1
WO2012004196A1 PCT/EP2011/061086 EP2011061086W WO2012004196A1 WO 2012004196 A1 WO2012004196 A1 WO 2012004196A1 EP 2011061086 W EP2011061086 W EP 2011061086W WO 2012004196 A1 WO2012004196 A1 WO 2012004196A1
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WO
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pulp suspension
metal ions
electrolysis
solvent
ions
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Application number
PCT/EP2011/061086
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Naydowski
Thomas Wurster
Armin Bauer
Helmut Heinzmann
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
Application filed by Voith Patent Gmbh filed Critical Voith Patent Gmbh
Publication of WO2012004196A1 publication Critical patent/WO2012004196A1/de

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water
    • D21F1/82—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water adding fibre agglomeration compositions
    • 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
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06—Paper forming aids
    • D21H21/10—Retention agents or drainage improvers
    • 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
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds

Definitions

  • the invention relates to a method for supporting the sizing and / or fixing of contaminants and / or to increase the retention in a
  • Pulp suspension by means of metal ions Pulp suspension by means of metal ions.
  • the invention also relates to devices for aiding the sizing and / or fixing of contaminants and / or increasing the retention in one
  • Pulp suspension by means of metal ions in particular for carrying out the method.
  • Dispersants, bleaching chemicals, cleaning agents, dyes, complexing agents and solubilizers which are specifically supplied to the process, contribute by enrichment in the circuits to an increase in the concentration of colloidally dissolved impurities directly or from the interaction with each other.
  • Other sources include extracts from the pulps, lignin and lignin derivatives,
  • the high loads can also lead to increased microbiological activity, for example in laid paper, as there are easily metabolizable substances among them.
  • Paper properties such as whiteness, opacity, color and strength are also affected by the presence of colloidal impurities.
  • the contaminants may also result in lowering the surface tension and thereby increased foam, which in turn leads to paper defects and breaks.
  • the accumulation of contaminants in the entire water cycle system depends on the amount of raw materials supplied, the process temperature, the
  • Extractability the water circulation rate, the amount discharged with the wastewater, the discharge of impurities with the paper produced and the supply of fresh water.
  • Aluminum sulfate to improve the retention and fixation of impurities at.
  • cationic polymers are increasingly used, but they are expensive and less effective than the aluminum sulfate.
  • the object of the invention is therefore to develop a method and a device for aiding the sizing and / or fixing of contaminants and / or increasing the retention in a pulp suspension by means of metal ions, which at least at neutral pH of the pulp suspension works.
  • the object with regard to the method has been achieved in that the fibrous suspension directly or indirectly supplied metal ions are at least predominantly produced electrolytically.
  • the metal ions are freshly dissolved and can so quickly for the purpose of sizing, Störstofffix réelle and / or
  • the electrolytic production of the metal ions takes place at least partially, preferably entirely, in the pulp suspension.
  • conductive salts should be present in the solvent.
  • the metal ions should be formed of iron, magnesium, cobalt, nickel, copper, zinc or titanium ions, but preferably aluminum ions ,
  • the preferred Al 3+ ion is particularly effective. Control of the electrolysis is relatively easy and is preferably done such that the electrolysis at constant voltage difference between the
  • Electrodes or at constant current The connection or disconnection of individual electrolysis reactors can be helpful here.
  • a device according to the invention is essential that the
  • Pulp suspension is passed into an electrolysis space in which are connected to a DC voltage source and coming into contact with the pulp suspension electrodes, wherein the anode has a metal surface.
  • the electrolysis space can be formed to simplify a Bütte, in particular a machine chest or a Mischbütte.
  • metal ions are not in the pulp suspension but in a
  • Solvent especially water to be produced, it should
  • Solvents are passed into an electrolysis room, in which connected to a DC voltage source and in contact with the solvent
  • White water container of a machine for producing a paper, cardboard, tissue or another fibrous web are formed.
  • the mixing chamber it may be advantageous if it is formed by a chest or the headbox of a machine for producing a paper, cardboard, tissue or another fibrous web.
  • the anode should have a surface of iron, magnesium, cobalt, nickel, copper, zinc or titanium, but preferably of aluminum.
  • the cathode consists of the same material as the anode. This allows a reversal of the current direction in the interest of uniform wear of the electrodes and to avoid the
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through part of a paper machine with preceding stock preparation 4;
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through an electrolysis chamber 3 and FIG. 3 shows an electrolysis at the headbox 8.
  • the electrolysis takes place in an electrolysis space 3 according to Figure 2, in which the pulp suspension 1 or fresh or white water 2 is passed.
  • the electrolysis space 3 there are two electrodes 12,13, each with a pole of a
  • the cathode 12 is formed for example by an inert diamond electrode, while the connected to the positive pole of the DC voltage source anode 13 is made of aluminum.
  • the amount of Al 3+ ions generated thereby can be controlled by voltage and / or current.
  • the current intensity or the voltage or the voltage difference is kept constant.
  • the conductivity may be increased to intensify the electrolysis by the addition of conductive salts. To reduce the consumption of metal ions by side reactions
  • the water 2 should be mixed with the metal ions as quickly as possible to the pulp suspension 1.
  • This mixing takes place in a mixing chamber 9, which can be formed by a chest 5,6, a white water tank 14, a mixing device in front of the headbox 8 or a headbox 8.
  • the Al 3+ ions are generated in this way close to the site of action, which significantly increases the efficiency.
  • the Al 3+ ions react with the existing, primarily anionic components, such as glue, impurities, fibers, fines and fillers. Since this is possible even at neutral pH, calcium carbonate can continue to be used as a filler.
  • the plant shown in Figure 1 for the production of a paper web begins with the stock preparation 4, in which the fresh or recovered paper fibers are dissolved and treated. From there, the pulp suspension 1 passes to a mixing chest 5, in which the mixing with water 2, but also with fillers and additives 15, such as fixing or sizing agents takes place. The mixing bin 5 is followed by a machine chest 6, from which the pulp suspension 1 passes into the constant part 7. In the constant part 7 of paper machines, the highly consistent accepts formed by the treated fibers and fillers with the in the
  • Paper machine collected collected white water 2 diluted and then fed to the headbox 8 of the paper machine.
  • the paper web is dried, possibly painted and smoothed, before it can be wound up.
  • Pulp suspension 1 in the stock preparation 4 or in the constant part 7 be present. It is also possible that the mixing 5, the machine chest 6 or the
  • Headbox 8 to form the electrolysis space 3. The same can be done independently
  • Electrolysis spaces 3 are arranged between these units.
  • Dilution supplied water 2 AI 3+ - should have ions, so the water 2 before feeding into the stock preparation 4 and / or in the mixing chest 5 and / or the machine chest 6 and / or the constant part 7 and / or the headbox 8 by a separate electrolysis space 3 are performed.
  • Pulp suspension 1 is then carried out in a mixing chamber 9, which is formed for the sake of simplicity of the Mischbütte 5, the machine chest 6 or the headbox 8.
  • a mixing chamber 9 which is formed for the sake of simplicity of the Mischbütte 5, the machine chest 6 or the headbox 8.
  • the white water tank 14 may itself act as an electrolysis space 3. However, that is It is also possible to supply the additional water 2 to the white water tank 14 via an electrolysis space 3.
  • the duration of action of the AI 3+ ions from generation to the headbox 8 is between a few seconds and a few minutes.
  • the duration of action is in the range of milliseconds.
  • Dilution water headbox as described for example in EP985762, EP 1 645 684 or DE 10 2004 049 261.
  • the headbox 8 At least the high-consistency stream and usually also a low-consistency stream via a transverse distributor 16 over the width of the
  • the high-consistency stream formed by the pulp suspension 1 and / or the low-consistency stream formed essentially by water 2 can be passed over an electrolysis space 3.
  • the mixing chamber 9 is in this case formed by the headbox 8 itself, in which both streams are mixed anyway.
  • the mixing chamber 9 can also be formed by a turbulence generator and / or by the turbulent flow zone directly after the turbulence generator of the headbox 8.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie dazugehörige Vorrichtungen zur Unterstützung der Leimung und/oder zum Fixieren von Störstoffen und/oder zur Erhöhung der Retention bei einer Faserstoffsuspension (1) mittels Metall-Ionen. Um dies unabhängig vom pH-Wert der Faserstoffsuspension (1) zu ermöglichen, werden die Metall-Ionen zumindest vorwiegend elektrolytisch erzeugt.

Description

Metall-Ionen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung der Leimung und/oder zum Fixieren von Störstoffen und/oder zur Erhöhung der Retention bei einer
Faserstoffsuspension mittels Metall-Ionen.
Die Erfindung betrifft auch Vorrichtungen zur Unterstützung der Leimung und/oder zum Fixieren von Störstoffen und/oder zur Erhöhung der Retention bei einer
Faserstoffsuspension mittels Metall-Ionen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.
Der zunehmende Einsatz von Ausschuss und Altpapier in der Papierherstellung und die verstärkte Reduzierung des Frischwassereinsatzes haben zu einem Zuwachs an schädlichen oder störenden Substanzen in den Wasserkreisläufen geführt. Auch chemische Additive (z.B. Öle, Lösungsmittel, Harzleime, synthetische Leimungsmittel, Klebstoffe, Nassfestmittel, Retentionsmittel, Stärke, Biozidformulierungen,
Dispergiermittel, Bleichechemikalien, Reinigungsmittel, Farbstoffe, Komplexbildner und Lösungsvermittler) die dem Prozess gezielt zugeführt werden, tragen durch Anreicherung in den Kreisläufen zu einer Erhöhung der Konzentration an kolloidal gelösten Störstoffen direkt oder aus der Wechselwirkung untereinander bei. Andere Quellen sind Extrakte aus den Faserstoffen, Lignin und Ligninderivate,
Hemizellulosen und Kohlehydrate.
Die wachsende Konzentration an Störstoffen führt zu einer reduzierten Effizienz der meist kationischen Funktionschemikalien (z.B. Retentionspolymere). Die bei hohen Prozesstemperaturen vorliegende Sättigung des Prozesswassers mit kolloidal gelösten, meist anionischen Störstoffen führt in den kühleren Zonen zu Ausfällungen und Ablagerungen. Bereits geringe Temperaturgradienten reichen aus, um klebrige Ablagerungen an hydrophoben oder besonders adhäsiven Flächen (Siebmaterial, Filzmaterial, Walzenoberflächen, strömungsarmen Zonen) entstehen zu lassen. Diese können den Prozess empfindlich durch die Bildung von Löchern im Papier, Abrisse, Reinigungsstillstände beeinträchtigen.
Die hohen Frachten können zudem zu erhöhter mikrobiologischer Aktivität beispielsweise in Bütten führen, da sich darunter leicht metabolisierbare Stoffe befinden.
Papiereigenschaften wie Weiße, Opazität, Färbung und Festigkeit sind durch die Anwesenheit von kolloidalen Störstoffen ebenfalls beeinträchtigt.
Außerdem kann eine verstärkte Neigung zur Geruchsbildung im Papier auftreten. Der Entwässerungs- und Trocknungsprozess in der Papierherstellung kann zudem durch den Verbleib von diesen Störstoffen in den feinsten Kapillaren zu einer deutlichen Verschlechterung der Runability führen und sich geschwindigkeits- mindernd auswirken.
Die Störstoffe können des Weiteren durch Absenkung der Oberflächenspannung und hierdurch zu vermehrtem Schaum führen, was wiederum zu Papierdefekten und Abrissen führt.
Die Anreicherung von Störstoffen im gesamten Wasserkreislaufsystem ist abhängig von der Menge an zugeführten Rohmaterialien, der Prozesstemperatur, der
Extrahierbarkeit, der Wasserumlaufrate, der mit dem Abwasser abgeführten Menge, dem Austrag an Störstoffen mit dem produzierten Papier und der Zuführung von Frischwasser.
Insbesondere bei Einengung der Wasserkreisläufe, d.h. einer verringerten Zufuhr an Frischwasser und einer entsprechend verringerten Abfuhr an Abwasser, stellt sich eine erhöhte Konzentration an kolloidal gelösten Störstoffen in den Kreislaufwässern ein.
Um dem entgegenzuwirken ist es bekannt, der Faserstoffsuspension Aluminium- Ionen durch Zugabe von Aluminiumsalzen zuzuführen. Das hierbei verwendete Aluminiumsulfat lässt sich in Kombination mit kostengünstigem Harzleim zur Leimung einsetzen. Außerdem trägt das
Aluminiumsulfat zur Verbesserung der Retention und einer Fixierung von Störstoffen bei.
Von Nachteil ist dabei, dass die Sulfat-Ionen bei einer biologischen Klärung zu Sulfid reduziert werden, was mit einer Geruchsbelastung und entsprechendem
Bakterienwachstum verbunden ist. Eine Wiederverwendung des Abwassers wird so erschwert. Da jedoch überwiegend Calciumcarbonat als Füllstoff bei der Papierherstellung zum Einsatz kommt, sollte die Herstellung der Faserstoffbahn bei neutralem pH-Wert erfolgen. Nur so kann eine Reaktion und damit Reduktion des Calciumcarbonats unter Bildung von, die Blattbildung störenden CO2-Bläschen vermieden werden. Die neutrale Fahrweise hat aber den Nachteil, dass die Wirksamkeit des
Aluminiumsulfats verloren geht, der Leimungseffekt in Kombination mit dem Harzleim nahezu ausbleibt, die Störstofffixierung nicht mehr funktioniert und der positive Effekt auf die Retention verschwindet.
Daher kommen vermehrt kationische Polymere zum Einsatz, die allerdings teuer und weniger effektiv als das Aluminiumsulfat sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Unterstützung der Leimung und/oder zum Fixieren von Störstoffen und/oder zur Erhöhung der Retention bei einer Faserstoffsuspension mittels Metall-Ionen zu entwickeln, welches zumindest bei neutralem pH-Wert der Faserstoffsuspension funktioniert.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, dass die der Faserstoffsuspension direkt oder indirekt zugeführten Metall-Ionen zumindest vorwiegend elektrolytisch erzeugt werden. Durch die Elektrolyse werden die Metall-Ionen frisch in Lösung gebracht und können so rasch zum Zwecke der Leimung, Störstofffixierung und/oder
Retentionsverbesserung abreagieren, bevor sie eventuell durch Nebenreaktionen anderweitig gebunden werden. Dies gewährleistet die Wirksamkeit der Metall-Ionen über einen großen pH-Bereich, insbesondere auch bei neutraler Fahrweise, was weiterhin den Einsatz von Calciumcarbonat als Füllstoff erlaubt.
Des Weiteren wird so eine Aufsalzung der Wasserkreisläufe, eine
Geruchsbelästigung sowie ein Bakterienwachstum, wie oben beschrieben, vermieden.
Hinzukommt, dass die Metallanoden wesentlich billiger als polymere
Prozesschemikalien sind.
Im Interesse einer schnellen und umfassenden Wirkung der Metall-Ionen ist es von Vorteil, wenn die elektrolytische Erzeugung der Metall-Ionen zumindest teilweise, vorzugsweise gänzlich in der Faserstoffsuspension erfolgt.
Hinsichtlich Konstruktion, Applikation und verbesserter Verteilung der AI 3+- Ionen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die elektrolytische Erzeugung der Metall-Ionen zumindest teilweise in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser erfolgt, welches anschließend der Faserstoffsuspension zugegeben wird.
Um dabei die Elektrolyse zu unterstützen, sollten im Lösungsmittel Leitsalze vorhanden sein.
Unabhängig davon, ob die Elektrolyse in der Faserstoffsuspension oder einem Lösungsmittel stattfindet, sollten die Metall-Ionen von Eisen-, Magnesium-, Kobalt-, Nickel-, Kupfer-, Zink- oder Titan-Ionen, vorzugsweise jedoch von Aluminium-Ionen gebildet werden.
Das bevorzugt zum Einsatz kommende AI 3+- Ion ist besonders effektiv. Eine Steuerung der Elektrolyse ist relativ einfach möglich und erfolgt vorzugsweise derart, dass die Elektrolyse bei konstanter Spannungsdifferenz zwischen den
Elektroden oder bei konstanter Stromstärke erfolgt. Auch die Zu- oder Abschaltung einzelner Elektrolyse-Reaktoren kann hier hilfreich sein. Hinsichtlich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wesentlich, dass die
Faserstoffsuspension in einen Elektrolyse-Raum geführt wird, in dem sich mit einer Gleichspannungsquelle verbundene und mit der Faserstoffsuspension in Kontakt kommende Elektroden befinden, wobei die Anode eine Metalloberfläche aufweist. Hierzu kann der Elektrolyse-Raum zur Vereinfachung von einer Bütte, insbesondere einer Maschinenbütte oder einer Mischbütte gebildet werden.
Falls die Metall-Ionen nicht in der Faserstoffsuspension sondern in einem
Lösungsmittel, insbesondere Wasser erzeugt werden sollen, so sollte das
Lösungsmittel in einen Elektrolyse-Raum geführt werden, in dem sich mit einer Gleichspannungsquelle verbundene und mit dem Lösungsmittel in Kontakt
kommende Elektroden befinden, wobei die Anode eine Metalloberfläche aufweist und das Lösungsmittel nach dem Elektrolyse-Raum in einen Mischraum geleitet wird, zu dem auch die Faserstoffsuspension geführt wird. Auch hier kann der der Elektrolyse-Raum in einfacher Ausführung von einem
Siebwasserbehälter einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet werden.
Für die Realisierung des Mischraums kann es vorteilhaft sein, wenn dieser von einer Bütte oder vom Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet wird.
Unabhängig davon in welchem Medium die Metall-Ionen erzeugt werden, kann es von Vorteil sein, wenn der Elektrolyse-Raum vom Stoffauflauf einer Maschine zur
Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet wird. Üblicherweise sollte die Katode zur Vermeidung störender Reaktionen eine
Oberfläche aus inertem Material wie beispielsweise Diamant oder Edelstahl besitzen. Dagegen sollte die Anode eine Oberfläche aus Eisen-, Magnesium-, Kobalt-, Nickel-, Kupfer-, Zink- oder Titan, vorzugsweise jedoch aus Aluminium besitzen.
Es kann allerdings auch von Vorteil sein, dass die Katode aus dem gleichen Material wie die Anode besteht. Dies erlaubt eine Umkehr der Stromrichtung im Interesse einer gleichmäßigen Abnutzung der Elektroden sowie zur Vermeidung der
Passisierung der Anodenoberfläche.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer Papiermaschine mit vorangehender Stoffaufbereitung 4;
Figur 2: einen schematischen Querschnitt durch einen Elektrolyse-Raum 3 und Figur 3: eine Elektrolyse am Stoffauflauf 8.
Die Elektrolyse findet in einem Elektrolyse-Raum 3 gemäß Figur 2 statt, in den die Faserstoffsuspension 1 oder Frisch- oder Siebwasser 2 geleitet wird. Im Elektrolyse- Raum 3 befinden sich zwei Elektroden 12,13, die jeweils mit einem Pol einer
Gleichspannungsquelle verbunden sind.
Dabei wird die Katode 12 beispielsweise von einer inerten Diamantelektrode gebildet, während die mit dem Plus-Pol der Gleichspannungsquelle verbundene Anode 13 aus Aluminium besteht.
Beim Stromfluss gehen von der Anode 13 aus AI 3+- Ionen in die Faserstoffsuspension 1 oder das Wasser 2 über. An der Katode 12 kommt es u.a. zur Bildung von Wasserstoff.
Die Menge an AI 3+- Ionen, welche hierdurch erzeugt wird, kann über die Spannung und/oder die Stromstärke gesteuert werden. Mit Vorteil wird dabei die Stromstärke oder die Spannung bzw. die Spannungsdifferenz konstant gehalten. Des weiteren ist es, wie in Figur 1 zu sehen, durchaus möglich mehrere Elektrolyse- Räume 3, beispielsweise in Form von Bütten 5,6 oder einem Stoffauflauf 8
vorzusehen, die bei Bedarf aktiviert oder deaktiviert werden können.
Falls die AI 3+- Ionen in einem Lösungsmittel, wie Wasser 2 erzeugt werden, so kann die Leitfähigkeit zur Intensivierung der Elektrolyse durch die Zugabe von Leitsalzen erhöht werden. Um den Verbrauch der Metall-Ionen durch Nebenreaktionen
(beispielsweise unter Bildung des unlöslichen AI(OH)3) zu minimieren, sollte das Wasser 2 mit den Metall-Ionen möglichst schnell der Faserstoffsuspension 1 beigemischt werden.
Diese Vermischung findet in einem Mischraum 9 statt, der von einer Bütte 5,6, einem Siebwasserbehälter 14, einer Mischvorrichtung vor dem Stoffauflauf 8 oder einem Stoffauflauf 8 gebildet werden kann. Die AI 3+- Ionen werden auf diese Weise nahe am Wirkungsort erzeugt, was die Effizienz wesentlich erhöht. Die AI 3+- Ionen reagieren mit den vorhandenen, vornehmlich anionischen Komponenten, wie Leim, Störstoffen, Fasern, Feinstoffen und Füllstoffen. Da dies auch bei neutralem pH-Wert möglich ist, kann auch weiterhin Calciumcarbonat als Füllstoff verwendet werden.
Außerdem kann so auf den Einsatz teurer, polymerer Fixiermittel zur Fixierung der Störstoffe verzichtet werden. Auch der Einsatz kostengünstiger Leime bleibt möglich.
Die in Figur 1 dargestellte Anlage zur Herstellung einer Papierbahn beginnt mit der Stoffaufbereitung 4, in der die Frisch- oder Altpapierfasern aufgelöst und behandelt werden. Von dort gelangt die Faserstoffsuspension 1 zu einer Mischbütte 5, in der die Vermischung mit Wasser 2, aber auch mit Füllstoffen und Additiven 15, wie Fixieroder Leimungsmitteln erfolgt. Auf die Mischbütte 5 folgt eine Maschinenbütte 6, von der die Faserstoffsuspension 1 in den Konstantteil 7 gelangt. lm Konstantteil 7 von Papiermaschinen wird der im Wesentlichen von aufbereiteten Fasern und Füllstoffen gebildete, hochkonsistente Gutstoff mit dem in der
Papiermaschine aufgefangenen Siebwasser 2 verdünnt und anschließend dem Stoffauflauf 8 der Papiermaschine zugeführt.
An den Stoffauflauf 8 schließen sich dann der Former 10 zur Blattbildung und die
Pressenpartie 1 1 zur Entwässerung an, bei denen das anfallende Siebwasser 2 aufgefangen und in einen Siebwasserbehälter 14 geführt wird.
Danach wird die Papierbahn getrocknet, eventuell gestrichen und geglättet, bevor sie aufgewickelt werden kann.
Je nach Bedarf an AI 3+- Ionen können hierbei Elektrolyse-Räume 3 mit
Faserstoffsuspension 1 in der Stoffaufbereitung 4 oder im Konstantteil 7 vorhanden sein. Es ist auch möglich, dass die Misch- 5, die Maschinenbütte 6 oder der
Stoffauflauf 8 den Elektrolyse-Raum 3 bilden. Genauso können selbständige
Elektrolyse-Räume 3 zwischen diesen Einheiten angeordnet werden.
Falls alternativ oder ergänzend auch das, der Faserstoffsuspension 1 zur
Verdünnung zugeführte Wasser 2 AI 3+- Ionen aufweisen soll, so kann das Wasser 2 vor der Zuführung in die Stoffaufbereitung 4 und/oder in die Mischbütte 5 und/oder die Maschinenbütte 6 und/oder den Konstantteil 7 und/oder den Stoffauflauf 8 durch einen separaten Elektrolyse-Raum 3 geführt werden. Die Vermischung des mit AI 3+- Ionen versetzten Wassers 2 mit der
Faserstoffsuspension 1 erfolgt dann in einem Mischraum 9, welcher der Einfachheit wegen von der Mischbütte 5, der Maschinenbütte 6 oder dem Stoffauflauf 8 gebildet wird. Es sind jedoch auch andere Behälter oder Mischvorrichtungen möglich. Der Siebwasserbehälter 14 kann selbst als Elektrolyse-Raum 3 fungieren. Jedoch ist es auch möglich, das zusätzliches Wasser 2 dem Siebwasserbehälter 14 über einen Elektrolyse-Raum 3 zugeführt.
Im Ergebnis beträgt so die Wirkdauer der AI 3+- Ionen von der Erzeugung bis zum Stoffauflauf 8 zwischen wenigen Sekunden und einigen Minuten. Bei der Erzeugung der AI 3+- Ionen im Stoffauflauf 8 liegt die Wirkdauer im Bereich von Millisekunden.
Bei dem in Figur 3 gezeigten Stoffauflauf 8 handelt es sich um einen
Verdünnungswasser-Stoffauflauf, wie er beispielsweise in der EP985762, der EP 1 645 684 oder der DE 10 2004 049 261 beschrieben ist.
Im Stoffauflauf 8 wird zumindest der Hochkonsistenzstrom und meist auch ein Niedrigkonsistenzstrom über einen Querverteiler 16 über die Breite der
Papiermaschine geführt. Die sektional gesteuerte Vermischung von Hoch- und Niedrigkonsistenzstrom ermöglicht dabei eine effiziente Beeinflussung des
Flächengewichtsquerprofils der Papierbahn.
Dabei kann der von der Faserstoffsuspension 1 gebildete Hochkonsistenzstrom und/oder der im Wesentlichen von Wasser 2 gebildete Niedrigkonsistenzstrom über einen Elektrolyse-Raum 3 geführt werden. Der Mischraum 9 wird hierbei vom Stoffauflauf 8 selbst gebildet, in dem beide Ströme ohnehin vermischt werden.
Ergänzend oder alternativ kann der Elektrolyse-Raum 3 zur Bildung von AI 3+- Ionen in der Faserstoffsuspension 1 auch in den Düsen des Stoffauflaufs 8 erfolgen und zwar unabhängig von der Art des Stoffauflaufs 8.
Der Mischraum 9 kann auch von einem Turbulenzgenerator und/oder von der turbulenten Strömungszone direkt nach dem Turbulenzgenerator des Stoffauflaufs 8 gebildet werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Unterstützung der Leimung und/oder zum Fixieren von Störstoffen und/oder zur Erhöhung der Retention bei einer Faserstoffsuspension (1 ) mittels Metall-Ionen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Ionen zumindest vorwiegend elektrolytisch erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolytische Erzeugung der Metall-Ionen zumindest teilweise in der Faserstoffsuspension (1 ) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolytische Erzeugung der Metall-Ionen ausschließlich in der Faserstoffsuspension (1 ) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolytische Erzeugung der Metall-Ionen zumindest teilweise in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser (2) erfolgt, welches anschließend der Faserstoffsuspension (1 ) zugegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass im Lösungsmittel Leitsalze gelöst sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Ionen von Eisen-, Magnesium-,
Kobalt-, Nickel-, Kupfer-, Zink- oder Titan-Ionen, vorzugsweise jedoch von Aluminium-Ionen gebildet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse bei konstanter
Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden (12,13) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse bei konstanter Stromstärke erfolgt.
9. Vorrichtung zur Unterstützung der Leimung und/oder zum Fixieren von
Störstoffen und/oder zur Erhöhung der Retention bei einer Faserstoffsuspension (1 ) mittels Metall-Ionen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (1 ) in einen
Elektrolyse-Raum (3) geführt wird, in dem sich mit einer Gleichspannungsquelle verbundene und mit der Faserstoffsuspension (1 ) in Kontakt kommende
Elektroden (12,13) befinden, wobei die Anode (13) eine Metalloberfläche aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyse-Raum (3) von einer Bütte (5,6) gebildet wird.
1 1 . Vorrichtung zur Unterstützung der Leimung und/oder zum Fixieren von
Störstoffen und/oder zur Erhöhung der Retention bei einer Faserstoffsuspension (1 ) mittels Metall-Ionen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Lösungsmittel in einen Elektrolyse-Raum (3) geführt wird, in dem sich mit einer Gleichspannungsquelle verbundene und mit dem Lösungsmittel in Kontakt kommende Elektroden (12,13) befinden, wobei die Anode (13) eine Metalloberfläche aufweist und das Lösungsmittel nach dem Elektrolyse-Raum (3) in einen Mischraum (9) geleitet wird, zu dem auch die Faserstoffsuspension (1 ) geführt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyse-Raum (3) von einem
Siebwasserbehälter (14) einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (9) von einer Bütte (5,6) gebildet wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (9) vom Stoffauflauf (8) einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel im Wesentlichen von Wasser (2) gebildet wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyse-Raum (3) vom Stoffauflauf (8) einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet wird.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Katode (12) eine Oberfläche aus inertem Material besitzt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (13) eine Oberfläche aus Eisen-,
Magnesium-, Kobalt-, Nickel-, Kupfer-, Zink- oder Titan, vorzugsweise jedoch aus Aluminium besitzt.
PCT/EP2011/061086 2010-07-06 2011-07-01 Metall-ionen WO2012004196A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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