VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON HALBSTOFFEN FÜR DIE PRODUKTION VON PAPIERERZEUGNISSEN

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbstoffen, umfassend das Einstellen des pH-Wertes einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff durch Zugabe von Methansulfonsäure (MSA). Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbstoffe können für die Produktion von Papiererzeugnissen, wie etwa Papier, Karton und Pappe, oder für die Produktion von Faserplatten (Holzfaserplatten) eingesetzt werden.

[0002] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Methansulfonsäure bei der Herstellung von Halbstoffen, welche für die Produktion von Papiererzeugnissen oder Faserplatten verwendet werden können.

[0003] Halbstoffe stellen ein wichtiges Ausgangsprodukt (Faserrohstoff) für die Produktion von Papiererzeugnissen dar und werden in der Regel in eigenständigen Produktionsanlagen hergestellt und als Rohstoff gelagert, transportiert und gehandelt. Halbstoffe können in verschiedenen Formen an der Papier- bzw. Kartonmaschine bereitgestellt werden. Für Lagerung und Transport werden sie meist in Form von feuchten oder trockenen Ballen oder Platten bereitgestellt. Es ist auch möglich Halbstoff in Form eines eingedickten Faserbreis bereitzustellen. Die Halbstoffe (oder auch Halbfertigstoffe bezeichnet) werden dann normalerweise, z.B. im Rahmen der Papierherstellung, weiter zu so genanntem Ganzstoff aufbereitet. Dies beinhaltet z.B. Mahlung, Zugabe von Nassstoff (z.B. Wasser), Dispergierung und Zugabe von Füllstoffen und/oder Additiven (Prozess- und Funktionschemikalien).

[0004] Aufgrund von gestiegenen Produktionsmengen und -geschwindigkeiten bei der Herstellung von Papiererzeugnissen sowie höheren Anforderungen an die Umweltverträglichkeit von Herstellungsverfahren (Abwasseraufbereitung, Schließung von Prozesswasserkreisläufen) ist auch eine ständig Verbesserung von Halbstoffen bzw. Verfahren zu deren Herstellung notwendig.

[0005] Als Halbstoffe werden im Allgemeinen Ausgangsmaterialen für die Produktion von Papiererzeugnissen bezeichnet, welche mindestens einen Faserstoff enthalten. Halbstoffe enthalten in der Regel mindestens einen pflanzlichen Faserstoff, welcher generell ausgewählt sein kann aus Primärfaserstoff und Sekundärfaserstoff. Als Primärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche direkt aus pflanzlichen Rohstoffen durch mechanischen oder chemischen Aufschluss gewonnen werden. Als Sekundärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche im Recycling der Papier-, Karton- und Pappe-Produktion zurückgeführt werden, z.B. Altpapier. Als Primärfaserstoffe kommen holzfreie Faserstoffe, insbesondere Zellstoffe wie Sulfatzellstoff (SA) (auch Kraftzellstoff genannt), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (SI) von Laub- und/oder Nadelhölzern zum Einsatz. Es können aber auch holzhaltige Faserstoffe, insbesondere Holzstoffe wie Holzschliff (HS), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischer Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischer Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP) und thermomechanischer Holzstoff mit Natronlauge-Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP) in Frage. Unter Sekundärfaserstoffe fallen verschiedene Altpapiersorten sowie deinkte Altpapiere (Deinked pulp DIP). DIP wird durch einen Altpapier-Aufbereitungsprozess hergestellt, wobei ein großer Teil der Druckfarben aus der Faserstoff-Suspension entfernt wird.

[0006] Holzstoff, wie Holzschliff, Druckschliff, TMP, RMP, aber auch Zellstoff werden häufig gebleicht. Man unterscheidet in der Regel oxidative und reduktive Bleichstufen, wobei diese Bleichstufen oftmals in Bleichsequenzen kombiniert werden. Häufig umfasst das Bleichen eine Behandlung mit Wasserstoffperoxid unter alkalischen Bedingungen. Schließt das Bleichverfahren mit einer alkalischen Stufe ab, ist in der Regel ein Absäuern der Faserstoffsuspension notwendig.

[0007] Weiterhin ist es möglich oben beschriebenen Halbstoffe, insbesondere Halbstoffe enthaltend Holzstoff, für die Produktion von Faserplatten (Holzfaserplatten) einzusetzen. Unter Papiererzeugnisse im Sinne der vorliegenden Erfindung sind auch Faserplatten (Holzfaserplatten) zu verstehen. Unter Halbstoffen im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind somit auch holzfaserhaltige Ausgangsmaterialien für die Produktion von Faserplatten zu verstehen. Faserplatten der bekannten Ausführungen und Qualitäten werden in der Regel durch Verfilzen und Pressen von Holzfasern gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln hergestellt. Die zur Produktion von Holzfaserplatten eingesetzten Holzfasern werden im Wesentlichen durch mechanische und/oder chemische Aufschlussverfahren ausgehend von dem Ausgangsmaterial (z.B. Holz, Restholz, Sägenebenprodukte) unter Freilegung der einzelnen Fasern, Faserbruchstücke oder Faserbündel hergestellt, wobei die Aufschlussverfahren weitestgehend den Verfahren der Papier- und Zellstoffindustrie entsprechen. Teilweise wird das holzfaserhaltige Ausgangsmaterial für die Produktion von Faserplatten einer Bleiche unterzogen.

[0008] Im Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung der verschiedenen Halbstoff-Typen enthaltend mindestens einen Faserstoff beschrieben (z.B. Papiermacher Taschenbuch, 8. Auflage, Dr. Curt Haefner-Verlag GmbH, Heidelberg), wobei überwiegend Holz als Ausgangsstoff eingesetzt wird. Darüberhinaus ist auch der Einsatz von Einjahrespflanzen wie beispielsweise Stroh bekannt. Generell ist das Ziel der Halbstoff- bzw. Faserstoff-Herstellung, den gewachsenen Faserverband (z.B. im Holz oder in anderen Rohstoffpflanzen) in Einzelfasern zu zerlegen und ganz oder teilweise von den Begleitstoffen wie Lignin, Hemicellulose und Extraktivstoff zu trennen.

[0009] Unter Zellstoff bzw. Zellstoffen sind allgemein Faserstoffe zu verstehen, welche aus pflanzlichen Faserrohstoffen (meist Holz) durch chemischen Aufschluss gewonnen werden. Bei der Zellstoff-Herstellung wird in der Regel das Pflanzenrohmaterial meist in Form von Hackgut (z.B. Holzschnitzel) in einer Aufschlusslösung gekocht, welche chemische Substanzen enthält, die mit dem Lignin reagieren, das Herauslösen des Lignins und somit die Freilegung der Fasern ermöglichen. Zellstoffe enthalten in der Regel als Hauptbestandteile Cellulose neben anderen Stoffen wie Hemicellulose und Restlignin. Am weitesten verbreitet sind Sulfatzellstoffe (SA) (auch Kraftzellstoffe genannt), welche etwa durch Behandlung (Kochen) des Rohmaterials (z.B. Holz- oder Strohschnitzeln) mit einem Gemisch aus Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumsulfid und/oder Natriumsulfat hergestellt werden, und Sulfitzellstoffe, welche etwa durch Behandlung (Kochung) des Rohmaterials mit Sulfit- und/oder Bisulfitverbindungen, z.B. Magnesiumbisulfit, hergestellt werden.

[0010] Unter Holzstoff bzw. Holzstoffen sind allgemein Faserstoffe zu verstehen, die aus Holz ausschließlich oder nahezu ausschließlich auf mechanische Weise hergestellt werden. Der Begriff Holzstoff umfasst beispielsweise die folgenden Faserstoffe: Holzschliff (HS) (auch stone groundwood SGW), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischer Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischer Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP) und thermomechanischer Holzstoff mit Natronlauge-Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP).

[0011] Zur Erhöhung der Weiße können Holz- und Zellstoffe oxidativ und/oder reduktiv unter Verwendung von bekannten Bleichchemikalien gebleicht werden. Überwiegend erfolgt das Bleichen von Faserstoffen oxidativ in alkalischem Medium unter Zusatz von Peroxidverbindungen, insbesondere Wasserstoffperioxid, z.B. in einem Bleichturm.

[0012] Weitere wichtige Faserstoffe für die Herstellung von Papiererzeugnissen sind Altpapier und deinkter Zellstoff (DIP, deinked pulp). Der Altpapier-Aufbereitungsprozess, auch Deinking-Prozess, führt in der Regel zu einer vollständigen oder teilweisen Entfernung der Druckfarbe aus dem Altpapier und somit zu einer Erhöhung der Weiße. Beim Deinking-Prozess wird gängigerweise das aufgeschlämmte, zerfaserte Altpapier mit Natronlauge, Wasserglas, Komplexbildner, Tensid und Wasserstoffperoxid versetzt. Die Druckfarben lösen sich und werden mittels Flotation aus der Faserstoff-Suspension ausgetragen.

[0013] Der pH-Wert einer wässrigen Faserstoff-Suspension ist von entscheidender Bedeutung für die Quellung der Fasern und die Entwässerung der Faserstoffsuspension. Ein hoher pH-Wert führt zu einer verstärkten Quellung der Fasern und erschwert die Entwässerung der Faserstoff-Suspension. Des weitern kann es im alkalischen Medium zu einem Celluloseabbau und einem Vergilben des Halbstoffes, bzw. des daraus hergestellten Papiererzeugnisses führen. Aus diesem Grund ist das genaue und zuverlässige Einstellen des pH-Wertes bei der Halbstoff-Herstellung auf den gewünschten pH-Bereich wichtig. Insbesondere erfolgt die Einstellung auf einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 11, insbesondere im Bereich von 4,5 bis 6,8 für Halbstoffe, die in der so genannte saure Fahrweise eingesetzt werden, oder im Bereich von 6,8 bis 10,8, bevorzugt 7,0 bis 7,5 für Halbstoffe, die in der so genannten neutralen Fahrweise eingesetzt werden.

[0014] Die Auswahl an geeigneten Säuren für die pH-Wert Einstellung im Rahmen der Herstellung von Halbstoffen ist sehr begrenzt. Aufgrund der Anforderungen an Verfügbarkeit, Preis und Stabilität wählt der der Fachmann aus einer sehr begrenzten Anzahl an Säuren aus, die für die Halbstoffherstellung in Frage kommen. Im Stand der Technik ist der Einsatz von Schwefelsäure, Natriumbisulfit, Schwefeldioxid (SO₂) oder schwefeliger Säure zur Einstellung des pH-Wertes bei der Herstellung von Halbstoffen beschrieben. Zudem wird in Stand der Technik die Verwendung von Kohlendioxid zur pH-Wert Einstellung von Faserstoffsuspensionen beschrieben. Zudem ist beschrieben, dass sich der pH-Wert einer Faserstoff-Suspension durch Zugabe von Elektrolyten, wie Aluminiumsulfat, Aluminiumnitrat, Polyaluminiumchlorid (PAC) und Aluminiumhydroxidchlorid einstellen lässt.

[0015] Das Dokument WO 98/56988 beschreibt ein Verfahren zur Stabilisierung des pH-Wertes einer Pulpe Suspension für die Papierherstellung unter Verwendung einer Kombination eines Alkalimetallhydroxides und Kohlendioxid.

[0016] Das Dokument US 2010/0175839 beschreibt ein mehrstufiges Verfahren zur Einstellung des pH-Wertes einer Zellstoffsuspension, wobei der Zellstoff mindestens zweimal mit Kohlendioxid und mindestens einmal mit einer starken Säure, z.B. Schwefelsäure, schwefliger Säure oder Bisulfit, behandelt wird und wobei ein Schritt zur Carbonat-Entfernung umfasst ist.

[0017] Das Dokument WO 2009/003770 offenbart ein Verfahren zur Papierherstellung, wobei eine Faserstoffsuspension enthaltend einen mechanischen Holzstoff einer Säure-Base-Behandlung unterzogen wird, um eine Abnahme der Weiße zu verhindern. Dabei wird die Faserstoff-Suspension zunächst mit einer starken Säure, insbesondere Schwefelsäure, schweflige Säure, Salzsäure und Bisulfit, und anschließend mit einer schwachen Base (z.B. ein Alkalimetall-Bicarbonat oder Alkalimetall-Carbonat) behandelt.

[0018] Schwefelsäure, schweflige Säure und Schwefeldioxid weisen eine relativ hohe Korrosivität an Anlagenteilen und Rohrleitungen auf (z.B. Metallkorrosion, Betonkorrosion). Zudem besteht ein erhöhtes Gefahrenpotential bei der Anwendung von konzentrierter Schwefelsäure, schweflige Säure und Schwefeldioxid. Von Nachteil ist weiterhin, dass die Dosierung von gasförmigen Zusätzen, wie Kohlendioxid oder Schwefeldioxid, aufwändigere Dosiervorrichtungen erfordert und Ausgasen in verschiedenen Anlagenteilen zu Schwankungen des pH-Wertes führen kann.

[0019] Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine alternative Säure bzw. ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Halbstoffen bereitzustellen, dass zum einen alle abwasserrelevanten und umwelttechnischen Anforderungen erfüllt, eine einfache und kostengünstig durchzuführende Verfahrensführung ermöglicht und zudem die Eigenschaften des Halbstoffes günstig beeinflusst.

[0020] Es wurde überraschenderweise gefunden, dass sich der pH-Wert von Faserstoffsuspensionen im Rahmen der Halbstoffherstellung durch Zugabe von Methansulfonsäure besonders einfach und effektiv einstellen lässt.

[0021] Methansulfonsäure weist einen pKs-Wert von -0,6 auf und stellt somit eine starke bis sehr starke Säure dar. Methansulfonsäure wirkt nicht oxidierend und zeichnet sich durch Hitze- und Hydrolysebeständigkeit aus. Methansulfonate werden beispielsweise in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt. Methansulfonsäure findet weiterhin Anwendung in sauren Galvanisierungslösungen für Metallbeschichtungen.

[0022] Die vorliegende Anmeldung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes für die Produktion von Papiererzeugnissen enthaltend die folgenden Schritte

a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff;

b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff zum Einstellen des pH-Wertes auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11;

c) optional mindestens einen weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung eines Halbstoffes.

[0023] Der Einsatz von Methansulfonsäure bei der Herstellung von Halbstoffen ist mit den folgenden Vorteilen verbunden:

Methansulfonsäure ist biologisch leicht abbaubar und halogenfrei und entlastet somit die Abwasserbehandlung des Herstellungsverfahrens.

Aufgrund der hohen Säurekonstante von Methansulfonsäure sind vergleichsweise niedrige Zugabemengen notwendig.

Wirtschaftlichkeit/Effizienz des Herstellungsverfahrens wird verbessert.

Methansulfonsäure ist farb- und geruchlos und zudem in hochreiner Qualität verfügbar, daher erfolgt keine Belastung des Herstellungssystems (Prozesswasser, Abwasser, Kreislaufwasser, Papiererzeugnisse) mit Fremdstoffen. Daher ist Methonsulfonsäure insbesondere zum Einsatz bei der Herstellung von Papiererzeugnissen (z.B. Verpackungsmaterialien) geeignet, die im Lebensmittelbereich verwendet werden.

Methansulfonsäure weist eine hohe thermische Stabilität auf, hat einen geringen Dampfdruck, ist hydrolysebeständig und unbegrenzt mit Wasser mischbar, daher sind Handhabung und Dosierung einfach.

Methansulfonsäure ist halogenfrei und weist - etwa im Vergleich zu Schwefelsäure - eine relativ geringe Korrosivität auf.

[0024] Durch den Einsatz vom Methansulfonsäure lässt sich somit die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Halbstoffen deutlich verbessern.

[0025] Es hat sich weiterhin gezeigt, dass sich das Entwässerungsverhalten von wässrigen Faserstoff-Suspensionen durch Zugabe von Methansulfonsäure verbessern lässt. Zudem ist die Vergilbungsneigung von Halbstoffen durch den Einsatz von Methansulfonsäure vermindert.

[0026] Als Halbstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Ausgangsmaterialen für die Produktion von Papiererzeugnissen zu verstehen, welche mindestens einen Faserstoff enthalten. Halbstoffe enthalten in der Regel mindestens einen pflanzlichen Faserstoff, welcher generell ausgewählt sein kann aus Primärfaserstoff und Sekundärfaserstoff. Als Primärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche direkt aus pflanzlichen Rohstoffen durch mechanischen oder chemischen Aufschluss gewonnen werden können. Als Sekundärfaserstoffe werden gängigerweise Faserstoffe bezeichnet, welche im Recycling der Papier-, Karton- und Pappe-Produktion zurückgeführt werden, z.B. Altpapier. Als Primärfaserstoffe können holzfreie Faserstoffe, insbesondere Zellstoffe wie Sulfatzellstoff (SA) (auch Kraftzellstoff genannt), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1) von Laub- und/oder Nadelhölzern zum Einsatz kommen. Es können aber auch holzhaltige Faserstoffe, insbesondere Holzstoffe wie Holzschliff (HS), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischer Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischer Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP) und thermomechanischer Holzstoff mit Natronlauge-Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP) in Frage. Unter Sekundärfaserstoffe fallen verschiedene Altpapiersorten sowie deinkte Altpapiere (Deinked pulp DIP). DIP wird durch einen Altpapier-Aufbereitungsprozess hergestellt, wobei ein großer Teil der Druckfarben aus der Faserstoff-Suspension entfernt wird.

[0027] Je nach Einsatzgebiet kann der Halbstoff im Wesentlichen aus einer Faserstoffart bestehen oder Mischung von verschiedenen Faserstoffen und/oder von verschieden aufbereiteten Faserstoffen darstellen. Zum Beispiel können Halbstoffe Mischungen von unterschiedlich gemahlenen oder hinsichtlich Faserlänge sortierten Faserstoffen enthalten.

[0028] Papier bzw. Papiererzeugnis im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnen flächige Erzeugnisse aus Fasern, insbesondere aus chemisch oder mechanisch freigelegten Pflanzenfasern, welche durch Entwässerung einer Faserstoff-Suspension mit Hilfe mindestens eines Siebes meist unter Zusatz von Füllstoffen und weiteren Additiven gebildet werden. Bei Additive unterscheidet man in der Regel in Prozesschemikalien (z.B. Biozide, Entlüfter, Retentionshilfsmittel) und Funktionschemikalien (z.B. Farbstoffe, optische Aufheller, Nassfestmittel). Unter Papier bzw. Papiererzeugnis im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere grafische Papiere, Bürokommunikationspapiere, Verpackungspapiere, Hygienepapiere und Spezialpapiere zu verstehen. Als grafische Papiere im Sinne der Erfindung sind alle Papiere die zum Bedrucken beispielsweise im Flexodruck, Hochdruck, Offset-Druck oder Tiefdruck, Verwendung finden, z.B. Zeitungsdruckpapiere. Unter Bürokommunikationspapieren sind Schreib-, Druck- und Kopierpapiere zu verstehen, z.B. Fotodruck- und Digitaldruckpapiere. Unter Verpackungspapieren sind Papiere, Karton und Pappe für Verpackungszwecke zu verstehen, z.B. Wellpappe. Hygienepapiere im Sinne der Erfindung sind Papiere mit hohem spezifischem Volumen und hoher Saugkraft, die typischerweise im Sanitär- und Küchenbereich oder im industriellen Bereich Anwendung finden. Der Ausdruck Spezialpapiere bezeichnet Papiere und Pappen für spezielle technische Verwendungszwecke, beispielsweise Dekorpapiere und Filterpapiere.

[0029] Papiererzeugnisse können je nach ihrer flächenbezogenen Masse in Papier, Pappe und ggf. Karton klassifiziert werden. Gemäß DIN 6730 spricht man bei einer flächenbezogenen Masse von kleiner gleich 225 g/m² von Papier und größer 225 g/m² von Pappe. Oft werden auch Papiererzeugnisse mit einer flächenbezogenen Masse im Bereich von 7 bis 150 g/m² als Papier, im Bereich von 150 bis 600 g/m² als Karton und ab 600 g/m² als Pappe bezeichnet. Typischerweise bestehen Karton und Pappe überwiegend aus mehreren Lagen.

[0030] Insbesondere handelt es sich bei der wässrigen Zusammensetzung um eine Suspension (Aufschlämmung) des Faserstoffes in Wasser. In der wässrigen Zusammensetzung können weitere gelöste, kolloidal gelöste oder feste Bestandteile enthalten sein. Insbesondere handelt es sich um dem Fachmann bekannte Bestandteile, welche im Rahmen der Herstellung von Halbstoffen (inklusive eventueller Bleichschritte) anfallen oder zugegeben werden.

[0031] Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Herstellung von allen bekannten Arten von Halbstoffen eingesetzt werden, die für die Herstellung von Papiererzeugnissen Verwendung finden.

[0032] Der Faserstoff kann insbesondere ausgewählt werden aus:

• Zellstoffen (ZS), wie Sulfatzellstoff (SA) (auch Kraftzellstoffstoff genannt), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1);
• Holzstoffen, wie Holzschliff (HS) (auch Steinschliff oder stone groundwood SGW genannt), Druckschliff (pressurized groundwood PGW), Refiner Holzstoff (refiner mechanical pulp RMP), thermomechanischem Holzstoff (thermo mechanical pulp TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (chemical thermal mechanical pulp CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP);
• Sekundärfaserstoffen, wie Altpapier (AP) und deinktes Altpapier (deinked pulp DIP).

[0033] Als Faserstoffe können oben beschriebenen gebleichte und/oder ungebleichte Zellstoffe und/oder Faserstoffe aus Laub- oder Nadelhölzern verwendet werden. Bevorzugt wird Buchen-Sulfitzellstoff und/oder Langfaser-Sulfatzellstoff eingesetzt.

[0034] Insbesondere enthält die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP).

[0035] Insbesondere bevorzugt enthält die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff, der alkalisch oxidativ gebleicht wurde.

[0036] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der wässrigen Zusammensetzung in Schritt b) auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11, bevorzugt 4 bis 8, bevorzugt von 6 bis 7,5, eingestellt wird. Soll der hergestellte Halbstoff bei die Papierherstellung in so genannter neutraler Fahrweise (meist unter Einsatz von Calciumcarbonat als Füllstoff) eingesetzt werden, so wird bevorzugt der pH-Wert der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff auf einen Bereich von 6,8 bis 10,8; insbesondere 7,0 bis 7,5 eingestellt. Soll der hergestellte Halbstoff bei der Papierherstellung in so genannter saurer Fahrweise eingesetzt werden, wird durch Zugabe von Methansulfonsäure insbesondere ein pH-Wert im Bereich von 4,5 bis 6,8 eingestellt.

[0037] Das Einstellen des pH-Wertes der wässrigen Zusammensetzung erfolgt insbesondere durch Zugabe von Methansulfonsäure bis zum Erreichen des gewünschten pH-Wertes bzw. des gewünschten pH-Bereichs. Dem Fachmann sind gängige Verfahren zur Kontrolle des pH-Wertes bekannt. Die Zugabemenge an Methansulfonsäure richtet sich nach Art der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff und deren Ausgangswert des pH-Werts sowie dem gewünschten Zielwert des pH-Werts.

[0038] Das Einstellen des pH-Wertes der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff kann durch Zugabe einer Mischung von Säuren enthaltend Methansulfonsäure erfolgen. Es ist weiterhin denkbar, eine Mischung aus Methansulfonsäure und Kohlendioxid oder eine Mischung von Säuren enthaltend Methansulfonsäure und Kohlendioxid einzusetzen. Insbesondere wird Methansulfonsäure als alleiniger Säure zur Einstellung und/oder Stabilisierung des pH-Werts zugegeben. Darüber hinaus ist denkbar die Einstellung bzw. Regulierung des pH-Wertes der wässrigen Zusammensetzung zusätzlich durch Zugabe einer dem Fachmann bekannten Base (z.B. Natronlauge) durchzuführen.

[0039] Bevorzugt weist die wässrige Zusammensetzung in Schritt a) eine Stoffdichte von 0,1 bis 45 %, bevorzugt 3 bis 45 %, auf. Die wässrige Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff kann insbesondere eine Stoffdichte im Bereich von 3 bis 8 % (low consistency), im Bereich von 8 bis 15 (middle consistency) oder im Bereich von 15 bis 45 % (high consistency) aufweisen. Erfolgt die Zugabe von Methansulfonsäure bei einer Stoffdichte im Bereich von 15 bis 45 % so werden in der Regel gängige Misch- und Knetaggregate eingesetzt.

[0040] Als Stoffdichte einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff (Faserstoff-Suspension) wird der Prozentsatz der Trockenmasse der abfiltrierbaren Feststoffe in der Zusammensetzung in Bezug auf die Masse der gesamten Zusammensetzung verstanden. Gängigerweise wird die Trockenmasse als absolute Trockenmasse (atro) oder als Trockenmasse bei Trocknung unter Normbedingungen (ofentrocken, otro) angegeben. Die Bestimmung der Stoffdichte von Faserstoff-Suspensionen wird beispielsweise in DIN 54359 (EN ISO 4119) beschrieben.

[0041] Ferner kann das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes weitere gängige Verfahrensschritte der Halbstoff-Herstellung enthalten. Die weiteren Bearbeitungsschritte können je nach Art des Halbstoffes aus den dem Fachmann bekannten Verfahrensschritten ausgewählt werden. Insbesondere kann mindestens ein Verfahrensschritte ausgewählt aus Verfahrensschritten zur Faserfreilegung durch chemische und/oder thermische Behandlung eines Faser-Rohstoffes (z.B. Holz), Dispergierung, Sortierung, Mahlung, Bleichen, Entwässerung, Pressen und Trocknen enthalten sein.

[0042] Die Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung (Schritt b) kann an einem oder mehreren verschiedenen Verfahrenschritten des Herstellungsverfahrens des Halbstoffes erfolgen. Insbesondere umfasst das vorliegende Verfahren die Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff zum Einstellen und/oder Stabilisieren des gewünschten pH-Wertes des fertigen Halbstoffes.

[0043] Generell erleichtert das Einstellen des pH-Wertes im neutralen oder sauren pH-Bereich das Entwässerungsverhalten der Faserstoffsuspension. Insbesondere erfolgt nach Schritt b), bevorzugt im direkten Anschluss an Schritt b), eine zumindest teilweise Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung.

[0044] Je nach Art und Weise der gewünschten weiteren Verwendung des Halbstoffes kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrens ein Halbstoff in verschiedenen Formen und verschiedenen Stoffdichten hergestellt werden, z.B. in Form von trockenen Faserplatten oder Ballen (ca. 90 % otro), in Form von feuchten Ballen mit Stoffdichten (ca. 60 % otro) oder in Form eines eingedickten Faserbreis (ca. 5 % otro).

[0045] In diesem Zusammenhang erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform nach Schritt b), bevorzugt im direkten Anschluss an Schritt b), eine Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 80 bis 90 % (otro). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt nach Schritt b), bevorzugt im direkten Anschluss an Schritt b), die Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 10 bis 30 % (otro).

[0046] Bevorzugt erfolgt vor Schritt a) mindestens ein alkalischer Bleich- und/oder Aufbereitungsschritt. Insbesondere erfolgt vor Schritt a) mindestens ein oxidativer Bleichschritt unter Zugabe von mindestens einer Peroxid-Verbindung, insbesondere Wasserstoffperoxid, im alkalischen pH-Bereich.

[0047] Weiterhin bevorzugt erfolgt vor Schritt a) mindestens ein Deinking-Schritt eines Sekundärfaserstoffes, z.B. unter Zugabe von Natronlauge, Wasserglas, Komplexbildner, Tensid und Wasserstoffperoxid.

[0048] In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes wie oben beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte enthält

a1) Bleichen eines Faserstoffes ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP) unter Zugabe von mindestens einer Peroxid-Verbindung im alkalischen pH-Bereich;

a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend den gebleichten Faserstoff aus Schritt a1;

b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend den gebleichten Faserstoff zum Einstellen des pH-Wertes.

[0049] In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes wie oben beschrieben, wobei es die folgenden Schritte enthält

a1) Deinken eines Sekundärfaserstoffes, insbesondere Altpapiers, unter Zugabe von Natronlauge, Wasserglas, Komplexbildner, Tensid und Wasserstoffperoxid;

a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend den Sekundärfaserstoff aus Schritt a1;

b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend den Sekundärfaserstoff zum Einstellen des pH-Wertes.

[0050] Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Methansulfonsäure umfassend das Einstellen des pH-Wertes einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11 bei der Herstellung von Halbstoffen für die Produktion von Papiererzeugnissen, wie beispielsweise Papier, Pappe, Karton und/oder Faserplatte. Insbesondere ist das Papiererzeugnis ausgewählt aus graphischem Papier, Bürokommunikationspapier, Verpackungspapier, Karton, Pappe, Hygienepapier und Spezialpapier, bevorzugt graphischem Papier und Bürokommunikationspapier. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung von Methansulfonsäure bei der Herstellung von Halbstoffen für die Produktion von Papiererzeugnissen, wobei es sich bei dem Papiererzeugnis um ein Verpackungsmaterial für den Lebensmittelbereich handelt.

[0051] Bevorzugt bezieht sich die Verwendung von Methansulfonsäure auf die Herstellung eines Halbstoffs enthaltend mindestens einen Faserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP).

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Halbstoffes für die Produktion von Papiererzeugnissen enthaltend die folgenden Schritte

a) Bereitstellen einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff;

b) Zugabe von Methansulfonsäure zu der wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff zum Einstellen des pH-Wertes auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11;

c) optional mindestens einen weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung eines Halbstoffes.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfatzellstoff (SA), Sulfathalbzellstoff, Sulfitzellstoff (S1), Holzschliff (HS), Druckschliff (PGW), Refiner Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff (TMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (CTMP), thermomechanischem Holzstoff mit Natronlauge/Peroxid-Vorbehandlung (BCTMP), Altpapier (AP) und deinktem Altpapier (DIP) enthält

3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung mindestens einen Faserstoff enthält, der alkalisch oxidativ gebleicht wurde.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung in Schritt a) eine Stoffdichte von 0,1 bis 45 % aufweist.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) eine zumindest teilweise Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung erfolgt.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) eine Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 80 bis 90 % (otro) erfolgt.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) eine Entwässerung der wässrigen Zusammensetzung auf eine Stoffdichte im Bereich von 10 bis 30 % (otro) erfolgt.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) mindestens ein alkalischer Bleich- und/oder Aufbereitungsschritt erfolgt.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) mindestens ein oxidativer Bleichschritt unter Zugabe von mindestens einer Peroxid-Verbindung im alkalischen pH-Bereich erfolgt.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) mindestens ein Deinking-Schritt eines Sekundärfaserstoffes erfolgt.

11. Verwendung von Methansulfonsäure umfassend das Einstellen des pH-Wertes einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend mindestens einen Faserstoff auf einen Wert im Bereich von 4 bis 11 bei der Herstellung von Halbstoffen für die Produktion von Papiererzeugnissen.

12. Verwendung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbstoff mindestens einen Faserstoff enthält ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gebleichten oder ungebleichten Sulfitzellstoffen aus Laub- und/oder Nadelhölzern, gebleichten oder ungebleichten Sulfatzellstoffen aus Laub- und/oder Nadelhölzern, Holzstoffen, Holzschliff (SGW), Druckschliff (PGW), thermomechanischem Holzstoff (TMP), Refiner-Holzstoff (RMP), thermomechanischem Holzstoff mit chemischer Vorbehandlung (Chemical-Thermo-Mechanical-Pulp, CTMP), Halbzellstoffen, Altpapieren und deinktem Altpapier (DIP).

13. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Papiererzeugnis um ein Verpackungsmaterial für den Lebensmittelbereich handelt.

Claims

1. A process for producing a half-stuff for the manufacture of papery articles comprising the steps of:

a) providing an aqueous composition comprising at least one fibrous material;

b) adding methanesulfonic acid to the aqueous composition comprising at least one fibrous material to set the pH to a value in the range from 4 to 11;

c) optionally at least one further process step for producing a half-stuff.

2. The process according to claim 1 wherein the aqueous composition comprises at least one fibrous material selected from the group consisting of sulfate pulp (SA), sulfate semi-chemical pulp, sulfite pulp (SI), groundwood (HS), pressurized groundwood (PGW), refiner mechanical pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), chemical thermomechanical pulp (CTMP), thermomechanical pulp with caustic/peroxide pretreatment (BCTMP), wastepaper (AP) and deinked pulp (DIP).

3. The process according to either of claims 1 and 2 wherein the aqueous composition comprises at least one fibrous material which has been alkalioxidatively bleached.

4. The process according to any one of claims 1 to 3 wherein the aqueous composition in step a) has a stock density in the range from 0.1 to 45%.

5. The process according to any one of claims 1 to 4 wherein step b) is followed by an at least partial dewatering of the aqueous composition.

6. The process according to any one of claims 1 to 5 wherein step b) is followed by a dewatering of the aqueous composition to a stock density in the range from 80 to 90% (oven dry).

7. The process according to any one of claims 1 to 6 wherein step b) is followed by a dewatering of the aqueous composition to a stock density in the range from 10 to 30% (oven dry).

8. The process according to any one of claims 1 to 7 wherein step a) is preceded by at least one alkaline bleaching and/or preparation step.

9. The process according to any one of claims 1 to 8 wherein step a) is preceded by at least one oxidative bleaching step by addition of at least one peroxide compound in the alkaline pH range.

10. The process according to any one of claims 1 to 9 wherein step a) is preceded by at least one deinking step of a secondary fibrous material.

11. The use of methanesulfonic acid comprising setting the pH of an aqueous composition comprising at least one fibrous material to a value in the range from 4 to 11 in the production of half-stuffs for the manufacture of papery articles.

12. The use according to claim 11 wherein the half-stuff comprises at least one fibrous material selected from the group consisting of bleached or unbleached sulfite pulps from hard- and/or softwoods, bleached or unbleached sulfate pulps from hard- and/or softwoods, mechanical pulps, stone groundwood (SGW), pressurized groundwood (PGW), thermomechanical pulp (TMP), refiner mechanical pulp (RMP), chemical thermomechanical pulp (CTMP), semi-chemical pulps, wastepapers and deinked pulp (DIP).

13. The use according to either of claims 11 and 12 wherein the papery article is a packaging material for the food sector.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'une demi-pâte pour la production de produits de papier, comportant les étapes suivantes .

a) mise à disposition d'une composition aqueuse contenant au moins une matière fibreuse ;

b) addition d'acide méthanesulfonique à la composition aqueuse contenant au moins une matière fibreuse, pour ajuster le pH à une valeur comprise dans la plage de 4 à 11 ;

c) en option, au moins une étape de procédé supplémentaire, pour la fabrication d'une demi-pâte.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition aqueuse contient au moins une matière fibreuse choisie dans le groupe consistant en la pâte au sulfate (SA), la demi-pâte au sulfate, la pâte au sulfite (SI), la pâte mécanique (HS), la pâte de bois de râperie (PGW), la pâte mécanique de raffineur (RMP), la pâte de bois thermomécanique (TMP), la pâte chimico-thermomécanique (CTMP), la pâte chimico-thermomécanique blanchie à la soude/au peroxyde (BCTMP), les vieux papiers (AP) et les vieux papiers désencrés (DIP).

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la composition aqueuse contient au moins une matière fibreuse qui a été soumise à un blanchiment oxydatif alcalin.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la composition aqueuse de l'étape a) présente une densité de 0,1 à 45 %.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape b) est suivie d'une déshydratation au moins partielle de la composition aqueuse.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape b) est suivie d'une déshydratation de la composition aqueuse à une densité comprise dans la plage de 80 à 90 % (sec absolu).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape b) est suivie d'une déshydratation de la composition aqueuse à une densité comprise dans la plage de 10 à 30 % (sec absolu).

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape a) est précédée d'au moins une étape de blanchiment alcalin et/ou de préparation.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étape a) est précédée d'au moins une étape de blanchiment oxydatif par addition d'au moins un composé peroxydique dans la plage de pH alcalin.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'étape a) est précédée d'au moins une étape de désencrage d'une matière fibreuse secondaire.

11. Utilisation d'acide méthanesulfonique, comprenant l'ajustement à une valeur comprise dans la plage de 4 à 11 du pH d'une composition aqueuse contenant au moins une matière fibreuse, lors de la fabrication de demi-pâtes pour la production de produits de papier.

12. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la demi-pâte contient au moins une matière fibreuse choisie dans le groupe consistant en les pâtes au sulfite blanchies ou non blanchies de bois de feuillus et/ou de bois de conifères, les pâtes au sulfate blanchies ou non blanchies de bois de feuillus et/ou de bois de conifères, les pâtes de bois, la pâte mécanique (SGW), la pâte de bois de râperie (PGW), la pâte de bois thermomécanique (TMP), la pâte mécanique de raffineur (RMP), la pâte chimico-thermomécanique (Chemical-Thermo-Mechanical-Pulp, CTMP), les demi-pâtes, les vieux papiers et les vieux papiers désencrés (DIP).

13. Utilisation selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que, pour ce qui concerne le produit de papier, il s'agit d'un matériau d'emballage dans le domaine des produits alimentaires.