Verfahren zum Herstellen von Feinstoff aus Faserstoff-Rejekts

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Feinstoff aus Faserstoff-Rejekts.

Bei der Herstellung von Faserstoffen werden mechanische Verfahren und chemische Verfahren und eine Kombination dieser Verfahren eingesetzt. Mechanische Verfahren (GW, SGW, PGW, RMP, TMP, CTMP, APMP) setzen auf das Zerfasern des Materials durch mechanische Mahlwerke (Mahlsteine, Defibratoren). Allenfalls eine Vorbehandlung des lignocellulosischen Rohstoffs durch Chemikalien oder Wärme, insbesondere Dampf, ist vorgesehen, um den Einsatz mechanischer Energie zu minimieren. Es soll nach Möglichkeit kein Fasermaterial verloren gehen; eine maximale Ausbeute wird angestrebt. Bei der ersten Mahlung werden, je nach Rohstoff und Verfahrensführung 50 Gew.-% bis zu 95 Gew.-% des eingesetzten Rohstoffs in Faserstoff zerlegt, der für die weitere Verarbeitung, z. B. zu Papier oder Pappe, geeignet ist. Der Anteil der Faserstoff- Rejekts, also der Bestandteile, die nicht ausreichend zerfasert wurden, beträgt zwischen 5 Gew.-% und 50 Gew.-%. Die Faserstoff-Rejekts werden erfasst und einer zweiten Mahlung zugeführt, mit der die Zerfaserung der Rejekts erreicht werden soll. Diese zweite Mahlung erfolgt bei hoher Konsistenz und mit einer spezifischen Mahlenergie von bis zu 1.000 kWh/t. Die Faserstoff-Rejekts müssen bei hoher Konsistenz gemahlen werden. Eine Mahlung bei niedriger Konsistenz wäre zwar schonender und würde eine höhere Faserqualität ergeben. Das Mahlen bei niedriger Konsistenz erfordert jedoch einen um das Mehrfache höheren Aufwand an spezifischer Mahlenergie, so dass die zweite Mahlung bei niedriger Konsistenz unwirtschaftlich ist.

Beim chemischen Auf Schluss von Holz wirken Chemikalien meist unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur auf den lignocellulosischen Rohstoff, meist Holz oder Einjah- respflanzen, ein. Ziel ist es, möglichst viel Lignin aus dem Faserverbund herauszulösen, um Einzelfasern zu erhalten. Eine mechanische Zerfaserung nach dem chemischen Auf- schluss ist nicht mehr erforderlich.

Semi-chemische Verfahren zur Herstellung von Faserstoffen aus lignocellulosischem Rohstoffen, z. B. NSSC oder SCMP, schließen in ihrer Intensität des Einwirkens auf Holz oder Einjahrespflanzen an die vorgenannten mechanischen Verfahren mit Vorbe- handlung des Rohstoffs an. Es wird ein gewisser Verlust an Ausbeute in Kauf genommen, um eine bessere Qualität des Faserstoffs zu erhalten. Der Faserstoff muss nach dem Aufschluss mechanisch zerfasert werden. Der Splittergehalt bzw. der Anteil an Faserstoff- Rejekts ist weitaus geringer als bei mechanischen Verfahren. Auf eine Aufbereitung der Rejekts wird verzichtet.

Zwar tragen die Fraktionen mit langen Fasern wesentlich zu den guten Festigkeitseigenschaften bei. Feinstoff ist jedoch für die Papierherstellung ein wichtiger Bestandteil, um insbesondere Opazität und Bedruckbarkeit einzustellen. Es ist daher erwünscht, dass die Faserstoff-Zusammensetzung ggf. durch Feinstoff angereichert werden kann. Mit den bekannten Verfahren ist eine gezielte Einstellung der Faserstoff-Fraktionen nicht bzw. nur unter Einsatz erheblicher spezifischer Mahlenergie möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Faserstoff bzw. eine Faserstoff-Mischung bereitzustellen, bei der der Feinstoff- Anteil auf wirtschaftliche Weise gezielt eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen von Feinstoff aus Faser- stoff-Rejekts mit den Schritten

- Sammeln der Faserstoff-Rejekts nach einer ersten Mahlung und einer ersten Sortie- rung des Faserstoffs

- Zerfasern der Faserstoff-Rejekts dadurch gekennzeichnet, das das Zerfasern des Faserstoff-Rejekts mit weniger als 500 kWh/t spezifischer Mahlenergie erfolgt. Dieses Verfahren, bei dem das Zerfasern des Faserstoff-Rejekts mit geringer spezifischer Mahlenergie erfolgt, kann besonders effi- zient eingesetzt werden, wenn die Faserstoff-Rejekts nach einem Hochausbeute-

Sulfitaufschluss nicht bereits bei einer ersten Mahlung in weiter verarbeitbare Fasern zerlegt wurden. Insbesondere ein Hochausbeute-Sulfitaufschluss, der ohne alkalische Komponente, ggf. unter Einsatz einer Chinon-Komponente geführt wird, um Ausbeuten

von über 70 % zu erreichen. Die so erzeugten Faserstoffe sind nach dem Aufschluss mit geringer spezifischer Energie zu zerfasern. Selbst Rejekts, die nach der ersten Mahlung noch nicht in weiter verwendbare Fasern zerlegt wurden, lassen sich erfindungsgemäß mit geringer spezifischer Mahlenergie -und damit auf besonders wirtschaftliche Weise- zerfasern.

Durch diese zweite Mahlung kann insbesondere Feinstoff auf wirtschaftliche Weise erzeugt werden. Dabei erfolgt diese zweite Mahlung vorzugsweise unter atmosphärischem Druck

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung erfolgt das Zerfasern des Faserstoff- Rejekts mit weniger als 300 kWh/t spezifischer Mahlenergie, bevorzugt mit weniger als 150 kWh/t spezifischer Mahlenergie, besonders bevorzugt mit weniger als 50 kWh/t spezifischer Mahlenergie. Das weitgehende Aufschließen des lignocellulosischen Roh- Stoffs in einem Hochausbeute-Sulfitaufschluss, vor allem, wenn dieser ohne alkalische Komponente durchgeführt wird, bewirkt, dass die Rejekts in einer zweiten Mahlung mit wenig spezifischer Mahlenergie zerfasert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht -gerade wegen der geringen Mahlenergie, die einzusetzen ist, das Zerfasern der Rejekts sowohl bei Hochkonsistenz als auch bei Niederkonsistenz. Das Zerfasern bei hoher Konsistenz (von über 15 %, z. B. 30 %) erfordert wenig Mahlenergie, das Zerfasern bei niedriger Konsistenz (bis 5 %, z. B. 1 - 3 %) erfordert mehr spezifische Mahlenergie, ermöglicht aber wegen besserer Steuerungsmöglichkeit des Verfahrens die Erzeugung qualitativ besserer Fasern.

Mit dem erfϊndungsgemäßen Verfahren werden mindestens 10 Gew.-% der Faserstoff- Rejekts zu Feinstoff zerfasert, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 %, vorteilhaft mindestens 90 % der Faserstoff-Rejekts zu Feinstoff zerfasert. Die zweite Mahlung reduziert also den Anteil an Ausschuss besonders wirksam. Bei dem geringen Einsatz an spezifischer Mahlenergie ist in der hohen Umsetzung von Rejekts in Feinstoff eine besondere Wertschöpfung zu sehen.

Die Nutzung des erfindungsgemäß erzeugten Faserstoffs bzw. Feinstoffs kann im ein-

- A - fachsten Fall nach einer Sortierung getrennt von dem bereits in der ersten Mahlung erzeugten Faserstoff erfolgen. Bevorzugt wird jedoch, die zerfaserten Faserstoff- Rejekts der Sortierung des Faserstoffs nach der ersten Mahlung der ersten Sortierung des Faserstoffs zuzuführen. Auf diese Weise wird keine zweite Sortierung benötigt und die Zu- sammensetzung der Faserfraktionen kann auf einfache Weise gesteuert werden.

Damit liegt auf der Hand, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine große Bandbreite von Faserstoff-Zusammensetzungen herstellbar ist, deren Feinstoff-Anteil nach Wunsch oder nach den Erfordernissen des jeweils herzustellenden Produkts an- passbar ist.

Als Erzeugnis des vorbeschriebenen Verfahrens wird vorzugsweise eine Faserstoff- Mischung hergestellt, die Faserstoff mit einem Anteil von bis zu 50 Gew.-% Feinstoff und Faserstoff mit größeren Abmessungen als Feinstoff enthält, wobei der Faserstoff einen Ligningehalt bei ungebleichtem Faserstoffs für Nadelholz von mindestens 15 %, bevorzugt von mindestens 18 %, besonders bevorzugt von mindestens 21 % und vorteilhaft von mindestens 24 % des otro Faserstoffs beträgt, und dass der Ligningehalt des ungebleichten Faserstoffs für Laubholz mindestens 12 %, insbesondere von mindestens

14 %, bevorzugt mindestens 16 %, vorteilhaft mindestens 18 % des otro Faserstoffs be- trägt.

Besonders bevorzugt wird eine Faserstoff- Mischung hergestellt, deren Faserstoff eine Reißlänge von mehr als 6,5 km bei 12 ⁰ SR oder eine Reißlänge von mehr als 8,0 km bei

15 ⁰ SR und einem Ligningehalt von mindestens 15 % bezogen auf den otro Faserstoff für Nadelholz im ungebleichten Zustand aufweist, und deren Faserstoff eine Reißlänge von mehr als 5,0 km bei 20 ⁰ SR und einem Ligningehalt von mindestens 12 % bezogen auf den otro Faserstoff für Laubholz im ungebleichten Zustand aufweist.

Details der Erfindung werden an dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläu- tert.

Eine Methode der Bestimmung der Zusammensetzung einer Faserstoff-Mischung, um die Fraktionen bestimmter Länge zu bestimmen, ist die Methode nach Bauer-McNett

(TAPPI T 233 hm-82). Die Faserstoff-Mischung wird in einem Kaskaden- Fraktioniergerät durch eine Folge von Sieben mit den nachfolgend genannten Maschenweiten in verschiedene Faserstoff- Fraktionen sortiert. Es wird unterschieden nach Langfasern, Mittelfraktion und Feinstoffen:

R 14 bis zu 1 .410 μm Langfaser (gröber)

R 30 bis zu 595 μm Langfaser (feiner)

R 50 bis zu 297 μm Mittelfraktion (gröber)

R 100 bis zu 149 μm Mittelfraktion (feiner)

R 200 bis zu 74 μm Feinstoffe (gröber)

R 325 bis zu 44 μm Feinstoffe (feiner)

D325 kleiner 44 μm Feinststoffe

Im Zusammenhang mit dieser Erfindung werden alle Fasern als Feinstoffe bezeichnet, die ein Sieb mit einer Maschenweite von bis zu 74 μm (R 200) passieren.

11 Fichten-Rejekts mit einem Ligningehalt von mehr als 21 % werden bei 30 % Stoff- dichte mit einem Energieeinsatz von 150 kWh/t mit einer Basaltgarnitur gemahlen. 85 % der gemahlenen Fichten-Rejekts passieren ein Sieb mit einer Maschenweite von bis zu 74 μm (R 200). 85 % der Fichten-Rejekts werden also in Feinstoff umgewandelt.

11 Eukalyptus-Rejekts mit einem Ligningehalt von mehr als 14 % werden bei 33 % Stoffdichte mit einem Energieeinsatz von 150 kWh/t mit einer Keramikgarnitur gemahlen. Nach der Mahlung sind 90 % der Eukalyptus-Rejekts in Feinstoff umgewandelt.

Tabelle 1

Werte der Bauer McNett Fraktionierung für Kiefern-Rejekts

81 %

Kiefer-Rejekts mit einem Ligningehalt von 18 % werden bei 4 % Stoffdichte (Niederkonsistenzmahlung) mit einem Energieeintrag von 250 kWh/t gemahlen. 81 % der eingesetzten Rejekts sind nach der Mahlung zu Feinstoff (R200 oder höher) umgesetzt. Die Rejekts wurden zu einem Feinstoff mit einem Mahlgrad von 83 ⁰ SR gemahlen.