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WO2006108508A1 - Verfahren zur aufbereitung von papierfaser-rohstoffen - Google Patents

Verfahren zur aufbereitung von papierfaser-rohstoffen Download PDF

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WO2006108508A1
WO2006108508A1 PCT/EP2006/002821 EP2006002821W WO2006108508A1 WO 2006108508 A1 WO2006108508 A1 WO 2006108508A1 EP 2006002821 W EP2006002821 W EP 2006002821W WO 2006108508 A1 WO2006108508 A1 WO 2006108508A1
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WO
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paper
grinding
carried out
fractionation
fibers
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PCT/EP2006/002821
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kemper
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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    • D21D5/24—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in cyclones
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    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp

Definitions

  • the invention relates to processes for the preparation of paper fiber raw materials according to the preamble of claim 1.
  • SC and LWC papers Paper grades to be smoothed by Supercalender (SC) or coated in a thin paper web (LWC).
  • SC Supercalender
  • LWC thin paper web
  • these grades are used as graphic papers, where the quality requirements are known to be particularly high. Since such papers are relatively thin, often only a tenth of a millimeter thick after the satin finish, it is important that the raw materials contain only those fibers that do not interfere with these thin sheet shapes or make the paper appear uneven. It is also to avoid that soft pulp fibers are compressed so much by hard fibers or hard fiber fragments in the satinization that the opacity is lost ("black satin").
  • Pulp-containing raw materials may be waste paper, fresh wood pulp or a mixture of both.
  • Wood pulp fibers are obtained by the "timber either mechanically (MP) or thermo-mechanical (TMP) or mechanically processed with the aid of chemicals (CTMP) is.
  • CMP thermo-mechanical
  • CP chemically digested pulps
  • Woodfree pulps can also contain hard, stiff fibers that interfere with the production of thin papers.
  • the invention is based on the object, a method for the treatment of paper fiber raw materials, in particular wood pulp-containing raw materials, such. Waste paper to create, with the most extensive protection of the fibers a paper pulp can be produced, which meets the requirements already mentioned.
  • Texture in particular thickness and / or rigidity for the specified
  • the effect is to make the fibers more flexible without significantly reducing their length.
  • the fiber surface is not or significantly less fibrillated. 3.
  • the specific grinding work to achieve the desired strengths is generally lower.
  • the process can be combined with further grinding steps.
  • the fractionation can be carried out in pressure sorters with slotted or perforated sieves at about 3 to 4% consistency (solids content) (possibly also 1 to 1, 5%).
  • the screens can have a smooth surface.
  • a hydrocyclone fractionation can be carried out in which stiff fibers, but especially fiber fragments, enter the overflow with the help of strong centrifugal fields and edge effects on the inner wall of the hydrocyclone. These are just the parts that come mainly from the wood pulp and are still too stiff and / or too thick. Often they are less swollen and therefore significantly heavier than the suspension. For hydrocyclone fractionation, the most favorable range is about 1% consistency.
  • Fractionation can be multi-step to increase the selectivity.
  • the combination of screening devices and hydrocyclones eg in two successive stages
  • Both methods often have different separation characteristics, so that a combination can lead to a better selectivity.
  • the choice of the sequence offers a further possibility of influencing the fractionation effect.
  • FIG. 1 shows an exemplary process scheme for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically an example of a method suitable for the method
  • the process scheme shown in Fig. 1 represents the essential process steps of the invention by way of example.
  • the pulp suspension S dissolved e.g. in the pulper, and after a removal of contaminants in a fractionation 1 is introduced.
  • This is e.g. a wet sieving, which works with very small slits whose width is preferably about 0.1 to 0.2 mm.
  • Such slits pass with the fine fraction 2 only soft and thin fibers, with the result that the hard, rigid yet not suitable for the desired paper quality fibers are concentrated in the overflow 3 of the fractionation 1.
  • This is then ground in a special grinding process, the compression milling 4, very gently.
  • the grinding device is only hinted at here.
  • the grinding energy supplies a motor 15.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a grinding device for compression grinding with which the method can be carried out. It has a horizontal grinding cylinder 7 in which a plurality of uniformly arranged around the circumference of the grinding rollers 8 are. This figure shows five grinding rollers 8. Their total number is 8. The grinding rollers are each provided with a larger number of grinding strips 9, which can also be described as a knife.
  • a grinding zone is formed between the grinding roller 8 and the grinding cylinder 7, namely at the point at which the inner wall of the grinding cylinder 7 and the grinding bars 9 are closest.
  • the grinding rollers 8 are pressed radially against the inner wall of the grinding cylinder 7.
  • a spring 10 is shown.
  • the grinding rollers 8 are rotatably mounted with fixed axes of rotation. They can be fixed, for example, by way of two stands 11 extending axially into the grinding cylinder.
  • the grinding cylinder 7 is rotated by a drive roller 12 in rotation.
  • the grinding rollers 8 do not require their own drive, since they are placed on the inner wall of the grinding cylinder 7 in rotation. This means a substantial simplification of the grinding device.
  • the aqueous suspended paper fibers are brought by means of one or more pipes 13 in the vicinity of the inner wall.
  • Such a pipeline Such a pipeline
  • the grinding rollers are not shown.
  • the aqueous suspended paper fibers form as a fibrous material layer 14 on its inner wall. Since both the pipe 13 and the stator 11 are arranged fixed in space, it is easily possible, the
  • Circumferential direction accelerates and spreads to the inner wall of the
  • This device described in FIG. 2 is known from DE 103 37 921.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Das Verfahren dient zur Aufbereitung von insbesondere holzhaltigen Papierfaser- Rohstoffen, so z.B. Altpapier, aus denen hochwertige dünne Papiere, z.B. SC- oder LWC-Papiere, hergestellt werden sollen. Dabei wird eine Faserstoffsuspension (S) gebildet und einer Fraktionierung (1 ) zugeführt, deren Grobfraktion (3) mit steifen Fasern und deren Feinfraktion (2) mit flexiblen Fasern angereichert wird. Anschließend wird die Grobfraktion (3) in einer Kompressionsmahlung (4) gemahlen.

Description

Verfahren zur Aufbereitung von Papierfaser-Rohstoffen
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Aufbereitung von Papierfaser- Rohstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren dieser Art werden benutzt, um die Papierfaser-Rohstoffe so weit aufzubereiten, dass sie auch zur Herstellung von besonders dünnen Papieren verwendet werden können. Dabei sind unter solchen Papieren insbesondere sogenannte SC- und LWC-Papiere zu verstehen, d.h. Papiersorten, die durch Superkalander (SC) geglättet oder als dünne Papierbahn mit Strich versehen (LWC) werden sollen. In der Regel werden diese Sorten als grafische Papiere eingesetzt, bei denen bekanntlich die Qualitätsanforderungen besonders hoch sind. Da solche Papiere relativ dünn sind, oft nur ein Zehntel Millimeter dick nach dem Satinieren, ist es wichtig, dass die Rohstoffe nur solche Fasern enthalten, die bei diesen dünnen Blattformen nicht störend hervortreten oder das Papier ungleichmäßig erscheinen lassen. Es ist auch zu vermeiden, dass weiche Zellstofffasem durch harte Fasern oder harte Faserbruchstücke beim Satinieren so sehr zusammengedrückt werden, dass die Opazität verloren geht („Schwarzsatinage").
Da aber bekanntlich die Bestrebung besteht, auch bei hochwertigen Papiersorten preiswerte, z.B. holzstoffhaltige Rohstoffe einzusetzen, ist dieses Problem nicht immer leicht zu lösen. Holzstoffhaltige Rohstoffe können Altpapier, frischer Holzstoff oder eine Mischung aus beiden sein. Holzstofffasern werden gewonnen, indem das' Holz entweder mechanisch (MP) oder thermisch-mechanisch (TMP) oder mechanisch unter Zuhilfenahme von Chemikalien (CTMP) bearbeitet wird. Im Gegensatz dazu sind chemisch aufgeschlossene Zellstoffe (CP) zu sehen, die sich bekanntlich durch eine hohe Flexibilität der Fasern auszeichnen. Auch holzfreie Zellstoffe können harte, steife Fasern enthalten, die bei der Herstellung von dünnen Papieren stören.
Um bei Einsatz von solchen Rohstoffen eine gute Oberflächenqualität zu erzielen, ist es daher meist erforderlich, durch klassische Mahlverfahren den Faserstoff so weit zu zerkleinern, dass ein sauberes dünnes Blatt daraus gebildet werden kann. Hierbei geht oft ein großer Teil des Festigkeitspotentials der Fasern verloren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Papierfaser-Rohstoffen, insbesondere holzstoffhaltigen Rohstoffen, wie z.B. Altpapier, zu schaffen, mit dem unter weitestgehender Schonung der Fasern ein Papierfaserstoff erzeugt werden kann, der den bereits erwähnten Anforderungen genügt.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die beschriebenen Verfahrensschritte ist ein weitgehender Erhalt der Faserlänge möglich, da gezielt solche Fasern herausfraktioniert werden, deren
Beschaffenheit, insbesondere Dicke und/oder Steifigkeit für den angegebenen
Zweck noch ungeeignet sind; sie werden dann mit der Kompressionsmahlung einem besonders schonenden Mahlverfahren unterzogen, dessen spezifische
Wirkung darin liegt, die Fasern flexibler zu machen, ohne ihre Länge wesentlich zu reduzieren.
Bei einem Kompressions-Mahlverfahren werden die Mahlfiächen gegeneinander gedrückt und so bewegt, dass in der Mahlzone eine möglichst geringe Relativgeschwindigkeit zwischen den Mahlflächen und dem Faserstoff herrscht. Dadurch wird eine mahlende Scherbeanspruchung der Zellstofffasern weitestgehend vermieden. Die Mahlung, also Veränderung der Fasern erfolgt fast ausschließlich durch Kompression und Entspannung. Das hat drei wichtige Vorteile:
1. Die Faserlänge bleibt wesentlich besser erhalten.
2. Die Faseroberfläche wird nicht oder bedeutend weniger fibrilliert. 3. Die spezifische Mahlarbeit zur Erreichung der gewünschten Festigkeiten ist im Allgemeinen geringer.
Die Kompressionsmahlung wird eingehend in der DE 102 36 692 beschrieben.
Je nach Art und Ausmahlungsgrad der eingesetzten Rohstoffe (Altpapier oder native Stoffe) kann das Verfahren mit weiteren Mahlschritten kombiniert werden.
Die Fraktionierung lässt sich in Drucksortierern mit Schlitz- oder Lochsieben bei ca. 3 bis 4 % Stoffdichte (Feststoffgehalt) durchführen (eventuell auch 1 bis 1 ,5 %). Dabei können die Siebe eine glatte Oberfläche haben.
Statt der Schlitzfraktionierung kann auch eine Hydrozyklon-Fraktionierung durchgeführt werden, bei der mit Hilfe von starken Zentrifugalfeldern und Randeffekten an der Innenwand des Hydrozyklons steife Fasern, vor allem aber Faserbruchstücke, in den Überlauf gelangen. Das sind gerade die Teile, die im Wesentlichen aus dem Holzstoff stammen und immer noch zu steif und/oder zu dick sind. Oft sind sie auch weniger stark gequollen und daher spezifisch deutlich schwerer als die Suspension. Für die Hydrozyklon-Fraktionierung liegt der günstigste Bereich bei ca. 1 % Stoffdichte.
Die Fraktionierung kann mehrstufig erfolgen, um die Trennschärfe zu erhöhen. Auch die Kombination von Siebvorrichtungen und Hydrozyklonen (z.B. in zwei aufeinander folgenden Stufen) kann besondere Vorteile bieten. Beide Verfahren haben oft unterschiedliche Trenncharakteristik, so dass eine Kombination zu einer besseren Trennschärfe führen kann. Dabei bietet die Wahl der Reihenfolge eine weitere Einflussmöglichkeit auf die Fraktionierwirkung. Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
Figur 1 : ein exemplarisches Verfahrensschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 2: schematisch ein Beispiel einer für das Verfahren geeigneten
Mahlvorrichtung.
Das in Fig. 1 gezeigte Verfahrensschema stellt die wesentlichen Verfahrensschritte der Erfindung an Hand eines Beispiels dar. Die Faserstoffsuspension S, aufgelöst z.B. im Stofflöser, und nach einer Störstoffentfernung wird in eine Fraktionierung 1 eingeführt. Diese ist z.B. eine Nasssiebung, die mit sehr kleinen Schlitzen, deren Weite vorzugsweise ca. 0,1 bis 0,2 mm beträgt, arbeitet. Solche Schlitze lassen mit der Feinfraktion 2 nur weiche und dünne Fasern passieren, was zur Folge hat, dass die harten, starren noch nicht für die gewünschte Papierqualität geeigneten Fasern im Überlauf 3 der Fraktionierung 1 aufkonzentriert werden. Dieser wird dann in einem speziellen Mahlverfahren, der Kompressionsmahlung 4, besonders schonend gemahlen. Die Mahlvorrichtung ist hier nur angedeutet. Die Mahlenergie liefert ein Motor 15.
In Fig. 2 ist als Beispiel eine Mahlvorrichtung für die Kompressionsmahlung gezeigt, mit der das Verfahren ausgeführt werden kann. Sie weist einen liegenden Mahlzylinder 7 auf, in dem sich mehrere gleichmäßig über den Umfang angeordnete Mahlwalzen 8 befinden. Gezeichnet sind in dieser Darstellung fünf Mahlwalzen 8. Ihre gesamte Anzahl beträgt 8. Die Mahlwalzen sind jeweils mit einer größeren Anzahl von Mahlleisten 9 versehen, die man auch als Messer bezeichnen kann. Bei Durchführung des Verfahrens bildet sich zwischen Mahlwalze 8 und Mahlzylinder 7 jeweils eine Mahlzone, und zwar an der Stellej an der sich die Innenwand des Mahlzylinders 7 und die Mahlleisten 9 am nächsten sind. Um die nötige Mahlkraft zu erzeugen, werden die Mahlwalzen 8 radial gegen die Innenwand des Mahlzylinders 7 angedrückt. Exemplarisch ist dazu eine Feder 10 eingezeichnet. Selbstverständlich können auch andere Kraft erzeugende Systeme, z.B. ein pneumatischer oder hydraulischer Druckzylinder verwendet werden. Die Mahlwalzen 8 sind rotierbar mit raumfesten Drehachsen gelagert. Sie können z.B. über zwei axial in den Mahlzylinder hineinreichende Ständer 11 fixiert werden. Der Mahlzylinder 7 wird durch eine Antriebswalze 12 in Rotation versetzt. Es gibt aber auch andere Antriebsmöglichkeiten. Die Mahlwalzen 8 benötigen keinen eigenen Antrieb, da sie an der Innenwand des Mahlzylinders 7 in Rotation versetzt werden. Das bedeutet eine wesentliche Vereinfachung der Mahlvorrichtung.
Die wässrig suspendierten Papierfasern werden mit Hilfe von einer oder mehreren Rohrleitungen 13 in die Nähe der Innenwand gebracht. Eine solche Rohrleitung
13 ist hier schematisch an einer Stelle eingezeichnet, an der zur besseren
Übersichtlichkeit die Mahlwalzen nicht dargestellt sind. Die wässrigen suspendierten Papierfasern legen sich in Folge der Rotation des Mahlzylinders 7 als Faserstoffschicht 14 an dessen Innenwand an. Da sowohl die Rohrleitung 13 als auch der Ständer 11 raumfest angeordnet sind, ist es leicht möglich, die
Rohrleitungen 13 zentral vom Ständer 11 aus mit Suspension S zu versorgen. Die aus der Rohrleitung 13 austretende Faserstoffsuspension S wird in
Umfangsrichtung beschleunigt und verteilt sich auf die Innenwand des
Mahlzylinders 7. Sie gelangt dann in eine Mahlzone, gebildet zwischen einer mit Mahlleisten 9 versehenen Mahlwalze 8 und der Innenwand des Mahlzylinders 7.
Diese in Fig. 2 beschriebene Vorrichtung ist aus der DE 103 37 921 bekannt.
Es sind auch andere Mahlvorrichtungen zur Durchführung der Kompressionsmahlung denkbar. Auf diesem Gebiet ist die technische Entwicklung noch nicht abgeschlossen.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Papierfaser-RohstoffenPatentansprüche
1. Verfahren zur Aufbereitung von Papierfaser-Rohstoffen, insbesondere holzstoff haltigen, wie z.B. Altpapier, zu einem zur Erzeugung dünner Papiere, insbesondere SC- und LWC-Papiere, besonders geeigneten Papierfaserstoff, wobei der Papierfaser-Rohstoff (M) in eine wässrige Faserstoffsuspension
(S) gebracht und gemahlen wird dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (S) so fraktioniert wird, dass die Grobfraktion (3) mit steifen Fasern und die Feinfraktion (2) mit flexiblen Fasern angereicht wird und dass anschließend die Grobfraktion (3) in einer
Kompressionsmahlung (4) gemahlen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfraktion (2) nicht in die Kompressionsmahlung (4) geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfraktion (2) mit der gemahlenen Grobfraktion (5) wieder vermischt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktionierung (1) mit einem Schiitzsieb durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlitzsieb in einem Drucksortierer betrieben wird und eine Schlitzweite zwischen 0,1 und 0,3 mm aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktionierung (1) mit einem Lochsieb durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktionierung (1) in Hydrozyklonen durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktionierung (1) in mehreren Stufen durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe in mindestens einem Hydrozyklon und die zweite Stufe in mindestens einem Drucksortierer durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe in mindestens einem Drucksortierer und die zweite Stufe in mindestens einem Hydrozyklon durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsmahlung (4) in einem Verfahren durchgeführt wird, das in der Patentanmeldung DE 102 36 962 beansprucht wird.
PCT/EP2006/002821 2005-04-15 2006-03-29 Verfahren zur aufbereitung von papierfaser-rohstoffen Ceased WO2006108508A1 (de)

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