AT391901B - Anordnung zur beseitigung von latenz - Google Patents

Description

Nr. 391 901

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Beseitigung von Latenz aus mechanischen Halbstoffen, welche Anordnung einen Mischbehälter für Stoff und einen innerhalb dessen angeordneten Mischapparat zum Mischen eines Stoffes bei einer Konsistenz von höchstens 3,5 % und einer Temperatur von über 50 °C aufweist.

Latenz ist eine bei mechanischen Halbstoffen, besonders bei verschiedenen Refiner-Holzstoffen festgestellte Beschaffenheit, wobei ein Teil der Fasern in eine bestimmte Form erstarrt, wenn der Stoff nach Zerfaserung mit kaltem Wasser verdünnt wird. Die Fasern können dabei verfilzt, verwickelt oder gekräuselt sein. Wenn der Stoff vor der Beseitigung der Latenz abgekühlt wird, so ist diese Formänderung bestehend.

Nach einer Definition ist die Latenz der Unterschied in Prozent zwischen der Freeness-Zahl der gemäß standardisiertem kaltem (20 °C) und warmem (85 °C) Aufschlag behandelten Proben und der nach kaltem Aufschlag erhaltenen Zahl.

Was Ganzstoffe, wie z. B. thermomechanische Holzstoffe und entsprechende Stoffe, betrifft, so hat man festgestellt, daß die Latenz um so größer ist, je niedriger die Freeness-Zahl und je größer der Verbrauch der Eigenenergie.

Auch hat man festgestellt, daß gewöhnlicher Holzschliff Latenz aufweist, aber in einem so geringen Grad, daß sie keine praktische Bedeutung hat. Man hat vermutet, daß Druckschliff in dieser Hinsicht gewöhnlichem, atmosphärischem Holzschliff ähnlich ist. Die ausgeführten Untersuchungen haben jedoch klargelegt, daß Druckschliff bemerkenswert viel Latenz aufweist.

Als Beispiel für bei Druckschliff vorkommende Latenz kann erwähnt werden, daß Proben bei einer Prüfung 16 bis 21 % Latenz aufwiesen. Die Latenz entfernte sich nicht während des Prozesses, sondern war auch im Dosierstoff der Papiermaschine zu finden. Außerdem hat man festgestellt, daß alle aus verschiedenen Druckschleifereien entnommenen Stoffproben Latenz aufwiesen. Die Latenzmenge in Stoffen unter Raffiniersteinen lag bei 25 bis 30 %.

Früher hat man Latenz durch mechanische Behandlung des Stoffes bei einer hohen Temperatur und einer niedrigen Konsistenz in einem großen Mischbehälter beseitigt. Die Größe des Mischbehälters kann beispielsweise etwa 500 m^ sein, wenn die Kapazität 500 Tonnen/24 h ist. Beim Mischen des Stoffes in diesem Behälter haben die Fasern die Möglichkeit, sich auszurichten. Bei Anlagen für thermomechanischen Holzstoff wird der Behälter im allgemeinen für eine Verzögerung von 30 bis 50 Minuten, eine Konsistenz von 2 bis 3,5 % und eine Temperatur von 75 bis 85 °C dimensioniert. Als Mischer werden normale Propellermischer verwendet. Der Energieverbrauch ist dabei etwa 30 kwh/t.

Der erwähnte Behälter zur Latenzbeseitigung ist normalerweise vor der Sortierung des Stoffes angebracht, weil das erforderliche Temperatumiveau an dieser Stelle am leichtesten zu erreichen ist. Dazu hat man konstatiert, daß die Latenz die Funktion von Sieben erschwert. Wenn die Latenzbeseitigung an dieser Stelle nicht angebracht wird, so werden unnötig viel gute Fasern bei Sortierung zur Mahlung von Spuckstoff getrennt, was zum unnötigen Faserschneiden und zu einer Senkung des Durchieißwiderstandes des fertigen Stoffes führt

Die hauptsächliche Schwäche der obenerwähnten vorbekannten Technik ist der große und teure Mischbehälter, und die Anbringung des Behälters ist, besonders bei fertigen Anlagen, beachtlich schwer. Eine Schwäche ist auch eine lange Verzögerung, eine Senkung des Reflexionsfaktors im Blauen und ein hoher spezifischer Verbrauch von Energie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mittels derer die Nachteile der vorbekannten Technik eliminiert werden können. Dies ist mittels der erfindungsgemäßen Anordnung erreicht worden, die dadurch gekennzeichnet ist daß der Mischapparat wenigstens zwei in Stoffzuflußrichtung gesehen aufeinanderfolgende, in einem Abstand voneinander befindliche Mischmittel, die als Rotore ausgebildet sind, aufweist.

Im Vergleich zu der vorbekannten Technik besteht der Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung darin, daß die Beseitigung von Latenz bemerkenswert schneller, zum Beispiel in 0,5 bis 2 Minuten, als gemäß der vorbekannten Technik ausgeführt werden kann. Dazu bleiben die durch die bedeutende Größe des Mischbehälters veranlaßten Schwierigkeiten aus, denn zum Schaffen einer entsprechenden Kapazität d. h. 500 Tonnen/24 h, ist ein Mischbehälter, dessen Volumen nur etwa 10 bis 50 m^ ist, oder mehrere noch kleinere Behälter erforderlich.

Zur Erläuterung der Bedeutung der Latenzbeseitigung können in diesem Zusammenhang noch die folgenden Tatsachen vorgebracht werden.

Die Beseitigung der Latenz senkt das Freeness-Niveau, zum Zustandebringen einer entsprechenden Änderung in Freeness in einer Schleifmaschine wird beachtlich mehr Energie verbraucht als zum Prozeß der Latenzbeseitigung. So veranlaßt jedes im Produkt bleibende Latenzprozent extra Kosten. Beispielsweise ein Sinken der Freeness-Zahl von 130 zu 100 beim Schleifen verbraucht etwa 100 kwh/t Energie. Ein entsprechendes Sinken der Freeness-2üahl im Latenzbeseitiger verbraucht nur etwa 20 bis 25 kwh/t Energie.

Die Beseitigung von Latenz beeinflußt auch das Bindepotential des Druckschliffes beträchtlich, weshalb die Latenzbeseitigung die Zug-, Berst-, Naß- und Oberflächenfestigkeiten bemerkenswert verbessert Somit werden die Festigkeitseigenschaften und die Ladefähigkeit des Papiers besser, oder der Zellstoffanteil des Papiers kann gesenkt werden.

Wenn die Latenz des Stoffes nicht beseitigt worden ist, so benehmen sich die in eine deformierte Form erstarrten Fasern bei Splitterbestimmung wie die Splitter. Zum Beispiel bei Sommerville-Bestimmung werden -2-

Nr. 391 901 sie in Splitterfraktion getrennt. Durch Latenzbeseitigung ist es somit möglich, die Splitterwerte des Druckschliffes sehr viel zu beeinflussen. Weil die Latenzbeseitigung auch die Porösität des Papiers senkt, erhält das Papier eine glättere Oberfläche und eine geschlossenere Textur, die beide eine bessere Bedruckbarkeit des Papiers bedeuten.

Der Energieverbrauch sinkt von dem Wert des Beispiels um ca. 10 %. Die Zug-, Berst- und Naßfestigkeit werden dagegen um 7 bis 10 % besser. Die Porösität vermindert sich um ca. 10 % und die Splittermenge wiederum um ca. 30 %. Alle diese Werte beziehen sich auf Druckschliff und bedeuten den Einfluß der Latenzbeseitigung auf die Qualität des fertigen, sortierten Druckschliffes. Eine Beseitigung von Latenz kommt auch bei thermomechanischem Holzstoff und anderen dickstoffgemahlenen Stoffen wie z. B. Spuckstoffen in Frage.

Außer den obigen Tatsachen soll weiter beachtet werden, daß wenn die Latenzbeseitigung in der vorteilhaftesten Weise ausgeführt wird, d. h. vor der Sortierung, so sind die Einflüsse größer als die obenbeschriebenen. Vermutlich verbessert sich dann der Durchreißwiderstand des fertigen Stoffes, wenn lange Fasern nicht unnötig zur Spuckstoffmahlung gesteuert werden.

Im folgenden wird die Erfindung mittels der in der beigefügten Zeichnung gezeigten vorteilhaften Ausführungsbeispiele genauer erläutert, und zwar zeigt

Figur 1 ein Prinzipbild einer Ausführungsform der erfmdungsgemäßen Anordnung in Seitenansicht,

Figur 2 die Ausführungsform der Figur 1 in der Längsrichtung der Anordnung,

Figur 3 ein Prinzipbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in Seitenansicht,

Figur 4 die Ausführungsform der Figur 3 von oben,

Figur 5 eine Ausführungsform eines Mischmittels der erfindungsgemäßen Anordnung,

Figur 6 das Mischmittel der Figur 5 gemäß den Pfeilen (VI - VI) der Figur 5 und

Figur 7 das Mischmittel der Figur 5 in der Richtung des Pfeils (VH) der Figur 5.

Im Beispiel der Figur 1 wird mittels des Bezugszeichens (I) ein Mischbehälter gezeigt Das Bezugszeichen (2) bezeichnet allgemein einen Mischapparat, der innerhalb des Mischbehälters (1) angeordnet ist. Der Mischapparat (2) besteht aus einer Achse (3) und aus an der Achse angeordneten Mischmitteln (4). Der Mischapparat (2) wird mittels eines Motors (5) und einer Kraftübertragung (6) gedreht. Der Mischbehälter (1), der Motor (5) und die Kraftübertragung (6) sind mittels Stützen (7,8) auf eine Unterlage gestützt.

Die Eingangsöffnung des zu behandelnden Stoffes ist mit dem Bezugszeichen (9) in den Figuren bezeichnet und die Ausgangsöffnung des behandelten Stoffes wiederum mit dem Bezugszeichen (10).

Es ist wesentlich, daß der dem Behälter (1) zugeführte Stoff in der Stoffzuflußrichtung gesehen in wenigstens zwei nacheinanderfolgenden Mischzonen gemischt wird, wobei der Abstand der Mischzonen voneinander so groß angeordnet ist, daß die Fasern Zeit haben, vor der folgenden Mischzone zur Ruhelage zurückzukehren.

In den Mischzonen werden die Fasern mit Hilfe der Mischmittel (4) hydrodynamischen Kräften ausgesetzt. Solche hydrodynamische Kräfte sind zum Beispiel sich auf Fasern richtende Querkräfte, die die Fasern ausrichten. Jede Mischzone wird mit Hilfe des Mischmittels (4) ausgeformt. In den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 bestehen die Mischmittel aus an der Achse (3) in einem Abstand voneinander ausgeformten Rotoren. Die Rotoren können zum Beispiel Elemente gemäß den Figuren 5 bis 7 sein.

Die Idee der Erfindung ist, daß die Fasern mittels Mischmittel (4) obererwähnten hydrodynamischen Kräften so ausgesetzt werden, daß die Fasern immer Zeit haben, nach jedem Mischmittel (4) (jeder Mischzone) vor dem folgenden Mischmittel (der folgenden Mischzone) zur Ruhelage zurückzukehren.

In der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 ist der Behälter (1) in horizontaler Lage, und der Mischapparat (2) besteht aus einer zum Stoffzufluß parallelen Achse (4), an welcher in einem Abstand voneinander befindliche Mischmittel (4), z. B. Rotoren gemäß den Figuren 5 bis 7, angeordnet sind. Die Anzahl der Rotoren ist nicht aufwärts beschränkt, das Wesentliche ist, daß es wenigstens zwei Rotoren gibt, wobei dazwischen ein Rücklaufbereich für diese Fasern ausgeformt werden kann. Die Anzahl der Mischmittel (4) kann variieren, eine bevorzugte Menge ist beispielsweise 6 bis 12 Rotoren.

In den Figuren 3 und 4 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In den Figuren 3 und 4 ist ein Mischbehälter durch das Bezugszeichen (21) bezeichnet. Das Bezugszeichen (22) dagegen bezeichnet allgemein einen Mischapparat, der innerhalb des Mischbehälters (21) angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Mischapparat (22) aus drei parallelen, in Zuflußrichtung angeordneten Achsen (23a, 23b, 23c) ausgeformt. In einem Abstand voneinander befindliche Mischmittel (24) bestehen in dieser Ausführungsform immer aus drei Rotoren (24a, 24b, 24c), die sich auf wesentlich gleichem Niveau befinden, d. h. jedes Mischmittel (24), das eine Mischzone bildet, besteht aus drei Rotoren (24a, 24b, 24c). Der Abstand zwischen zwei nacheinanderfolgenden Mischmitteln (24) ist so gewählt, daß die Fasern immer Zeit haben, vor dem folgenden Mischmittel zur Ruhelage zurückzukehren.

Die Achsen (23a, 23b, 23c) des Mischapparates (22) werden mittels Motoren (25) und einer Kraftübertragung (26) gedieht Die Lage der Motoren (25) um den Behälter kann beispielsweise gemäß dem vorhandenen Raum variiert werden. Der Mischbehälter (21) und die Motoren (25) sind mittels Stützen (27, 28) auf eine Unterlage gestützt

Die Eingangsöffnung des zu behandelnden Stoffes ist durch das Bezugszeichen (29) und die Ausgangsöffnung des behandelten Stoffes wiederum durch das Bezugszeichen (30) in den Figuren bezeichnet -3-

Claims (4)

1. Nr. 391 901 Die Rotoren (24a, 24b, 24c) der Mischmittel (24) gemäß der Ausfiihrungsform der Figuren 3 und 4 können znm Beispiel Elemente gemäß den Figuren 5 bis 7 sein. Die Flügel (31) der Rotoren können zum Beispiel gemäß Figur 5,6 oder 7 hergestellt sein. Die sich an die Fasern klammernden Kanten der Flügel (31) dienen dabei als Elemente, die hydrodynamische Kräfte erzeugen. Die Flügel (31) können in jeder beliebigen geeigneten Weise an einem geeigneten Zentrum (32) befestigt werden. Am Zentrum (32) können die Rotoren in jeder beliebigen Weise an der Achse befestigt werden. Bei den beiden obenerwähnten Ausführungsformen kann ein Drehen des Stoffes im Behälter zusammen mit den Mischmitteln verhindert oder wenigstens wesentlich durch sich parallel zu der Achse oder Achsen des Mischapparats erstreckende Zuflußsperrmittel bekämpft werden. Diese Zuflußsperrmittel sind durch das Bezugszeichen (33) in Figur 4 bezeichnet. Die Zuflußsperrmittel (33) können beispielsweise aus Platten bestehen, die an der Innenfläche des Behälters befestigt werden. Die Zuflußsperrmittel können zum Beispiel gerade oder den Behälter schraubenförmig umgebende Elemente sein. Die Funktion der Anordnungen gemäß den Ausführungsformen der Figuren ist im Prinzip wie folgt. Der zu behandelnde Stoff wird bei einer Konsistenz von höchstens 3,5 % und einer Temperatur von über 50 °C durch die Eingangsöffnung (9, 29) dem Mischbehälter (1, 21) zugeführt. Der Stoff wird durch Drehen des Mischapparats (2,22) gemischt, wobei die Flügel (31) der als Mischmittel (4,24) fungierenden Rotoren an die Fasern des Stoffes anstoßen und in den Fasern hydrodynamische Kräfte bewirken, die die Fasern ausrichten. Nach jedem Mischmittel (4,24) (kehren die Fasern des Stoffes vor dem folgenden Mischmittel (4,24) zur Ruhelage zurück. Der behandelte Stoff wird durch die Ausgangsöffnung (10,30) entfernt. Die obenangeführten Ausführungsbeispiele sind keineswegs beabsichtigt, die Erfindung zu beschränken, sondern die Erfindung kann in vielen verschiedenen Weisen im Rahmen der Patentansprüche variiert werden. Somit ist es klar, daß die erfindungsgemäße Anordnung oder ihre Teile nicht genau so sein brauchen, wie in den Figuren gezeigt wird, sondern auch Lösungen anderer Art möglich sind. Die Größe und Form des Mischbehälters (1,21) sind nicht beschränkt. Die Anzahl der Mischmittel (4,24) ist auch nicht beschränkt. Als Mischmittel können auch andersartige Lösungen als Rotoren gemäß den Figuren 5 bis 7 oder daraus gebildete Gruppen verwendet werden. Die Anzahl der Achsen des Mischapparats ist auch nicht beschränkt. Die Drehbewegungen der Achsen können auch verschieden sein usw. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei Atmosphärendruck als bei Überdruck angewandt werden. Eine Behandlung bei Überdruck kann auch bei einer Temperatur von über 100 °C ausgeführt werden. Der Mischbehälter kann sich dabei beispielsweise im Ausgangskanal einer Druckschleifmaschine befinden, so daß die Behandlung bei Betriebsdruck und Betriebstemperatur der Druckschleifmaschine erfolgt. Das Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf Druckschleifen, sondern kann auch bei anderen mechanischen Halbstoffen, wie z. B. thermomechanischen Holzstoffen oder gemahlenen Spuckstoffen, verwendet werden. Die Zuführungsöffnung des Stoffes braucht auch nicht notwendig so angebracht sein wie in den Beispielen der Figuren, sondern auch andersartige Lösungen sind möglich. Die Zuführungsöffnung kann sich beispielsweise an Stelle der Ausgangsöffnung befinden und umgekehrt. PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zur Beseitigung von Latenz aus mechanischen Halbstoffen, welche Anordnung einen Mischbehälter für Stoff und einen innerhalb dessen angeordneten Mischapparat zum Mischen eines Stoffes bei einer Konsistenz von höchstens 3,5 % und einer Temperatur von über 50 °C aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischapparat (2,22) wenigstens zwei in Stoffzuflußrichtung gesehen nacheinanderfolgende, in einem Abstand voneinander befindliche Mischmittel (4,24), die als Rotore ausgebildet sind, aufweist.
2. 2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischapparat (2) aus einer parallel zum Stoffzufluß angeordneten Achse (3) besteht, an der in einem Abstand voneinander wenigstens zwei Rotoren angeordnet sind.
3. 3. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischapparat (22) aus zwei oder mehreren parallelen, in der Stoffzuflußrichtung angeordneten Achsen (23a, 23b, 23c) ausgebildet ist, wobei jede von diesen mit wenigstens zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Rotoren versehen sind, wobei die wesentlich auf gleichem Niveau befindlichen Rotoren (24a, 24b, 24c) der verschiedenen Achsen angeordnet sind, zusammen das Mischmittel (24) zu bilden. -4- 10 Nr. 391 901
4. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) mit sich wesentlich parallel zu der Achse/den Achsen (3, 23a, 23b, 23c) des Mischapparats (2, 22) erstreckenden, ein Drehen des Stoffes bekämpfenden Zuflußsperrmitteln (33), die sich parallel zu der Achse/den Achsen (3,23a, 23b, 23c) schraubenförmig erstreckende Platten sind, versehen ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-