DE1293561B - Verfahren zur Wiederverwendbarmachung von Papierabfaellen mit bituminoesen Verunreinigungen - Google Patents

Description

tischen Lösungsmittel, das im wesentlichen aromatische Verbindungen mit 9 und 10 Kohlenstoffatomen mit einem geringen Anteil von Indan und Toluol, Xylol und einige schwerere aromatische Verbindun-5 gen enthält, vollkommen löslich. Dagegen ist infolge der Unlöslichkeit des Asphaltanteiles in niedrigsiedenden, gesättigten Kohlenwasserstoffen bei Lösungsmitteln wie Heptan, einem als »Varsoll« bekannten Lösungsmittel, welches aus einer Kombieine ι« nation von aromatischen Verbindungen, Olefinen und gesättigten Kohlenwasserstoffen besteht, und einem als »Solvasol« bekannten Lösungsmittel aus Petroleumfraktionen, welches aus aromatischen Kohlenwasserstoffen mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen

Hauptfunktion dieser Art von Lösung besteht darin, den Malzanteil des Asphalts zu lösen, wobei der ungelöste Asphalt in einem leicht verteilbarem Zustand

Asphalt wird im Papier als Bindemittel für zwei
oder mehrere Papierlagen verwendet. In hoch beanspruchbarem, wasserdichtem Einwickelpapier dient
er als Bindemittel für zwei oder mehrere mit Asphalt- 15 und aliphatischen Verbindungen mit 8 bis 14 Kohlenemulsion getränkte Lagen. Asphalt ist, in unter- Stoffatomen besteht, nur eine teilweise Löslichkeit schiedlichen Teilchengrößen, ζ. B. auch in dem ge- der gesamten Asphaltpartikeln gegeben, rippten Teil von Wellpappe oder mehrwandigen Erfindungsgemäß wird vorzugsweise als Lösungs-

Tüten oder Einschlagpapier zu finden. mittel ein aliphatischer Kohlenwasserstoff verwendet,

Ein bekanntes Verfahren zur Aufbereitung asphalt- 20 wenn dieses Lösungsmittel auch nicht den ganzen haltigen Altpapiers besteht darin (deutsche Patent- Asphaltanteil oder die Verunreinigungen löst. Die schrift 959 149), daß der Asphalt bzw. sonstige unerwünschte, schmelz- oder lösbare Beimengungen
von der Weiterverarbeitung dadurch aus der aufzubereitenden Masse entfernt werden, daß die Faser- 25 verbleibt, suspension in organischer Lösung stark durch- Es ist eine bestimmte Mindestkonzentration des

wirbelt wird. Nur ein kleiner, restlicher Teil wird Lösungsmittels erforderlich, ehe ein sichtbarer Andispergiert. Dieses Verfahren erfordert bis zu einer griff an dem Asphalt bemerkbar wird. Die Lösungswirklich wirksamen Entfernung der Verunreinigun- mittelkonzentration wird vorteilhaft als Funktion des gen einen großen apparativen Aufwand. 30 Wasservolumens ausgedrückt, und nicht in Abhän-

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein gigkeit von der Asphaltkonzentration. Denn es wurde

z. B. gefunden, daß gleiche Mengen von Lösungsmittel auf gleiche Asphaltmengen von unterschiedlicher Konsistenz verschieden wirken, wenn diese

gen vermieden werden, dennoch aber der Asphalt 35 durch Bezug auf den prozentualen Anteil trockner und/oder ähnliche Verunreinigungen wie z. B. Teer, Faser am Gesamtgewicht ausgedrückt wird. Zufrie-Wachs und Kohlenwasserstoffe in den Papierabfäl- denstellende Ergebnisse wurden bei den höheren Ien oder dem Papierrohstoff unschädlich gemacht Konsistenzen erreicht, wohingegen der Asphalt bei werden. niedrigerer Konsistenz nicht voll angegriffen wurde.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der 40 Im Fall der niedrigeren Konsistenz liegt das Lösungs-Asphalt und/oder die Verunreinigungen im Papier- mittel in Form von mit der großen Wassermenge rohstoff zuerst mit einem geeigneten Lösungsmittel nicht mischbaren Tröpfchen vor, die dadurch als für gelöst werden, dann ein Stabilisator zugesetzt wird, den Prozeß »verloren« angesehen werden müssen, um eine Anhäufung des Asphalts und/oder der Ver- Darüber hinaus bestehen auch zwischen aliphati-

unreinigungen zu verhindern, und schließlich das 45 sehen und aromatischen Kohlenwasserstoffen UnterLösungsmittel aus dem Papierrohstoff verdampft schiede hinsichtlich der erforderlichen Konzentration wird, so daß die als mikroskopisch kleine Teilchen für die jeweilige Asphaltkonzentration bei einer bevorhandenen Verunreinigungen in feiner Verteilung stimmten Konsistenz. Zum Beispiel wird, wenn aliim Papier zurückbleiben. phatische Mittel als Lösungsmittel verwendet werden,

Erfindungsgemäß werden die Verunreinigungen 50 sehr wenig zusätzliches Lösungsmittel benötigt, wenn in den Abfällen mit einem aus Kohlenwasserstoffen die Asphaltkonzentration, bezogen auf wasserfreies bestehenden Lösungsmittel aufgelöst. Hierauf wird Fasergewicht, von ¹A % auf 3°/σ erhöht wird. Demzur Lösung ein Alkalihydroxid als Stabilisator in gegenüber muß, wenn ein aromatisches Mittel als einer Menge zugesetzt, die der Lösung einen pH-Wert Lösungsmittel verwendet wird, auf erhöhte Asphaltvon ungefähr 8,5 bis ungefähr 9,5 verleiht, wobei die 55 mengen eine angemessene Erhöhung der Lösungs-Temperatur in dieser Stufe des Verfahrens unterhalb mittelmenge folgen. Eine mögliche Erklärung hierfür der Siedetemperatur des Kohlenwasserstoffes gehal- ist, daß das aromatische Mittel, welches ein vollstänten wird, während sie im folgenden auf ungefähr diger Asphaltlöser ist, bei der Zersetzung während 95° C erhöht wird, um eine genügende Menge der Asphaltreaktion gebunden wird, wohingegen die Lösungsmittel zum Verdampfen zu bringen, so daß 60 aliphatischen Mittel nicht in dieser Art reagieren, die Verunreinigungen als mikroskopisch kleine Teil- Bei einer genaueren Untersuchung erweist sich

neues Verfahren zur Verwendbarmachung von asphalthaltigen Papierabfällen zu schaffen, bei welchem hohe Aufwendungen für besondere Einrichtun-

chen im Papier verteilt abgesetzt werden. Auf diese Weise werden dann die Verunreinigungen in Form von unsichtbaren, mikroskopisch kleinen Partikeln im Papier verteilt.

Asphalt ist in aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie z. B. in Xylol, Toluol, schwerem aromatischem Naphta oder einem als »Solvesso« bekannten, aroma-

der Faktor der Oberflächenspannung zwischen dem Lösungsmittel und dem Wassermedium als bedeutsam. Bei dieser Betrachtungsweise wird das Vorhan-65 densein eines zähen, wäßrigen Films festgestellt, welcher das Asphaltpartikel umgibt. Infolge der Oberflächenspannung neigt das Lösungsmittel dazu, den kleinsten Umfang einzunehmen, der sich mit der

Menge des Lösungsmittels in Übereinstimmung bringen läßt, und durch Schütteln wird dann das Lösungsmittel in Tropfenform in dem ganzen Wassermedium verteilt. Auf diese Weise kann in einer großen Wassermenge das Lösungsmittel »verloren«- gehen, und der Asphalt unterhalb einer Mindestlösungsmittelkonzentration nicht mehr erreicht und angegriffen werden.

Ähnlich wie die zusammenziehende Spannung zwischen Lösungsmittel und Wassermedium bei dem Wasserfilm, welcher das Asphaltpartikel umgibt, hindert auch das Vorhandensein von physikalischen Kräften das Lösungsmittel daran, den Asphalt bei unterhalb einem bestimmten, dem jeweiligen Lösungsmittel eigenen Minimum liegenden Konzentrationen anzugreifen. Deshalb ist es zweckmäßig, die Oberflächenspannung in dem System zu beseitigen, damit das Lösungsmittel in engen Kontakt mit dem Asphalt gelangen kann. Diese Beseitigung der Oberflächenspannung wird durch die Verwendung von ao oberflächenaktiven Mitteln bewirkt.

Die Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln kann eine Verminderung von 50% des Lösungsmittelbedarfs durch Herabsetzung der Oberflächenspannung des Systems bewirken, weil hier das Lösungsmittel im engen Kontakt mit den Asphaltpartikeln gelangt. Als oberflächenaktive Mittel können mit gutem Erfolg angewendet werden z. B. TaIlöl-Fettsäure, Natriumsulfonat oder Polyäthylen-Glykol-Alkyl-Aryl-Äther, auch als Triton x-100 bekannt. Auch andere oberflächenaktive Mittel, die den vorher erwähnten ähnlich sind, können verwendet werden. In jedem Fall sind etwa 5% oberflächenaktive Mittel, bezogen auf das Volumen des Lösungsmittels, ausreichend, um die Oberflächenspannung so weit herabzusetzen, daß ein genügend enger Kontakt des Lösungsmittels mit dem Asphalt erreicht wird.

Wie schon erwähnt, beeinflußt die Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln den Lösungsmittelbedarf erheblich. So wurde z. B. in einem Frischwassersystem, bis der Asphalt angegriffen wurde, eine Mindestkonzentration von 0,7% Sovasol, bezogen auf das Wasservolumen, benötigt, um 1% Asphalt, bezogen auf den Fasergehalt des Papiers, zu behandein. Demgegenüber werden unter ähnlichen Bedingungen bei Zusatz von 5% Triton x-100, bezogen auf das Lösungsmittelvolumen, nur 0,4% Solvasol benötigt, um den Asphalt zu behandeln.

Bei der Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln ist es jedoch wichtig, zu beachten, daß, wenn der Betrag der Oberflächenaktivierung den Anfangsbetrag, der die Oberflächenspannung herabsetzt, übersteigt, das Lösungsmittel dazu neigt, gegen den Asphalt unwirksam zu werden. Eine mögliche Erklärung für diese Erscheinung ist, daß das Lösungsmittel dann zur inneren Phase einer Öl-in-Wasser-Emulsion wird und somit seine Wirkung als Lösungsmittel verliert.

Es wird also in der ersten Stufe des Verfahrens der Asphalt besonders wirtschaftlich unter Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln gelöst, wobei, wie erwähnt, diese Stufe in erster Linie dazu bestimmt ist, den Asphalt aus asphalthaltigem, starkem Packpapier zu dispergieren. Der gelöste, fein verteilte Asphall neigt jedoch dazu, sich wieder anzuhäufen, zu agglomerieren.

Um dies zu verhindern, und zwar auch, nachdem die dritte Phase, d. h. die Verdampfung des Lösungsmittels, beendet ist, wird ein chemischer Stabilisator, wie z. B. Kaliumhydroxid, der, gelösten Asphalt enthaltenden, Mischung zugeführt. Die Beimischung des chemischen Stabilisators zu dem mit Asphalt verunreinigten Papierbrei stellt die zweite Stufe des vorliegenden Verfahrens dar.

Andere chemische Stabilisatoren, welche in dei Stabilisierungsphase gemäß dem vorliegenden Verfahren verwendet werden können, sind anorganische Metallhydroxide, welche dazu neigen, als Versteifungsmittel zu wirken. Der bevorzugte Stabilisator für dieses Verfahren ist Natriumhydroxid.

Der pH-Wert der Stabilisierungsreaktion ist für die Erfindung sehr wichtig, da bei einem pH-Wert von ungefähr 11,0 bis 13,0 der Asphalt dazu neigt, sich wieder zu Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 6 mm zusammenzuhäufen. Bei einem pH-Wert von ungefähr 8,0 jedoch bildet sich eine Emulsion. Bei einem pH-Wert von 9,0 bis 10,0 kann eine gleichmäßige, genaue gewünschte Verteilung erreicht werden. Der bei der Erfindung bevorzugte pH-Wert liegt daher zwischen 8,5 und 9,5.

Der pH-Wert der Stabilisierungsreaktion ist für die dazu neigt abzusinken, kann der gewünschte pH-Wert durch periodisch erfolgende Zusätze von Alkalihydroxid zu der breiigen, zu behandelnden Abfallpapiermischung aufrechterhalten werden.

Die letzte Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt das Verdampfen des Lösungsmittels aus dem Papierbrei, so daß der Asphalt oder die Verunreinigungen in dem Papier als mikroskopisch kleine Teilchen zurückbleiben. Diese abschließende Verdampfungsphase kann in vielfacher Weise vorgenommen werden, z. B. mittels Dampf. Die Verdampfung des Lösungsmittels findet gewöhnlich bei etwa 95° C statt. Deshalb muß die Temperatur während des Entfaserns des Papiers so niedrig gehalten werden, daß das Lösungsmittel nicht aus dem System entweicht.

Die Asphaltteilchen, welche durch den geschilderten Vorgang freiwerden, können elektrostatisch mit Alaun oder jedem anderen geeigneten Reagens aui der Faser ausgefällt werden, wodurch sie mit der Papierstreifenrolle aus dem System ausgeführt werden, von welcher sie dann durch die Fasermatte abgefangen werden können, wenn das Papier auf dem Zylinder hergestellt wird. Das entstehende Blatt erscheint dem bloßen Auge rein, jedoch können bei mikroskopischer Betrachtung winzige, über das Blatt verstreute Asphaltteilchen wahrgenommen werden.

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung veranschaulichen. Wenn nicht anders aufgeführt, sind die angeführten Werte in den Beispielen auf das Gewicht bezogen.

Beispiel I

Ein Standard-Breiapparat wurde mit 820 kg asphalthaltigem, starkem Packpapier beschickt. 11 355 1 Wasser wurden hinzugefügt, um die Konsistenz auf 6,7% einzustellen, wonach Dampf eingelassen wurde. Das Material wurde dann ungefähi 20 Minuten eingestampft. Zu dieser Zeit lag die Temperatur bei ungefähr 69⁰C. Nach dem Einstampfen wurde 0,5 % »Varsol I«, bezogen auf das Wasservolumen, dem Breiapparat zugeführt, worauf eine ausreichende Menge Ätzalkali hinzugefügt wurde, um den pH-Wert auf 9,0 bis 9,5 zu bringen.

Die Temperatur wurde vom Ende des Einstampfungsvorganges an fortwährend erhöht, so daß innerhalb 45 Minuten seit Zuführung des Lösungsmittels die Temperatur auf etwa 94° C anstieg, wodurch die Verdampfung des Lösungsmittels bewirkt wurde. Der pH-Wert neigte dazu, während des Zerstampfungsvorganges abzusinken, so daß es erforderlich war, periodisch Ätzalkali beizumischen*

Beispiel II

Ein Standard-Breiapparat wurde mit 820 kg asphalthaltigem starkem Packpapier beschickt, welchem 113551 Wasser und anschließend 0,020% »Triton x-100« als Netzmittel zugeführt wurden. Hierauf wurde der Breiapparat in Betrieb gesetzt und Dampf eingelassen. Nach 20 Minuten war der Papierstoff entfasert und die Temperatur im Apparat betrug 72°C; sodann wurde 0,4% Sovasol, bezogen auf die 113551 Wasser, dem Apparat zugeführt. Dann wurde genügend Ätzalkali hinzugefügt, um den ao pH-Wert auf 9_S3 zu erhöhen. Der Breiapparat wurde wieder in Betrieb gesetzt, und es wurde erneut Dampf eingelassen, so daß sich die Temperatur innerhalb von 45 Minuten von 72 auf 94° C erhöhte. Da der pH-Wert zum Absinken neigte, wurde zusätzlich Ätzalkali zugefügt, so daß ein pH-Wert zwischen 8,8 und 9,3 aufrechterhalten würde.

Beispiel III

Ein Standard-Breiapparat wurde mit 820 kg asphalthaligem starkem Packpapier beschickt, welchem 113551 Wasser zugeführt wurden, um die Konsistenz auf 6,7 % einzustellen, worauf der Breiapparat in Betrieb gesetzt und Dampf eingelassen wurde. Nach 20 Minuten war der Rohstoff entfasert und die Temperatur hatte 66⁰C erreicht. Darauf wurde der Breiapparat gestoppt und 0,7 °/o Sovasol, bezogen auf das Wasservolumen, zusammen mit einer Lösung von KOH zur Erreichung von pH = 9,5 hinzugefügt. Dann wurde der Breiapparat wieder in Betrieb gesetzt und erneut so viel Dampf eingelassen, daß die Temperatur innerhalb von 45 Minuten von 66 auf 94° C anstieg. Die Temperatur von 94° C wurde aufrechterhalten, bis kein Lösungsmittelgeruch mehr in dem aus dem Apparat kommenden Dampf zu verspüren war. Während der Reaktionsperiode neigte der pH-Wert zum Absinken, wurde jedoch durch periodisches zusätzliches Beimischen von KOH auf einem Wert zwischen 8,5 und 9,5 gehalten.

Es muß beachtet werden, daß zur Einstellung der Konsistenz des Papiers dem das zu behandelnde Packpapier enthaltenden Breiapparat Wasser zugeführt wird, ehe Dampf zugeführt wird. Die bevorzugte Konsistenz liegt ungefähr bei 6,7 %>, bezogen auf das Gewicht des zu behandelnden Packpapiers.

Es ist bemerkenswert, daß bei Anwendung dieses Verfahrens nicht die geringste Gefahr von Asphaltanhäufung besteht, selbst wenn ein geschlossenes Klarwassersystem angewendet wird; der Geruch des Lösungsmittels wird vollkommen beseitigt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiederverwendbarmachung von Papierabfällen mit bituminösen Verunreinigungen durch Behandlung des Altpapiers mit einem organischen Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen in den Abfällen mit einem aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Lösungsmittel aufgelöst werden, hierauf zur Lösung ein Alkalihydroxid als Stabilisator in einer Menge zugesetzt wird, die der Lösung einen pH-Wert von ungefähr 8,5 bis ungefähr 9,5 verleiht, wobei die Temperatur in dieser Stufe des Verfahrens unterhalb der Siedetemperatur des Kohlenwasserstoffes gehalten wird, während sie im folgenden auf ungefähr 95°C erhöht wird, um eine genügende Menge Lösungsmittel zum Verdampfen zu bringen, so daß die Verunreinigungen als mikroskopisch kleine Teilchen im Papier verteilt abgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein niedrigsiedender aliphatischer Kohlenwasserstoff und als Stabilisator Natriumhydroxid verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert von ungefähr 8,5 bis ungefähr 9,5 durch periodisch erfolgende Zusätze von kleinen Anteilen von Natriumhydroxid aufrechterhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Asphaltlösung vor dem Stabilisator ein Benetzungsmittel zugesetzt wird