CN1890429A - 加载纤维悬浮物的方法及实施该方法的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用碳酸钙加载含纤维素纤维的纤维悬浮物的方法,其包括下列方法步骤:将液态或干燥态的氢氧化钙或氧化钙加到纤维悬浮物中;将气态二氧化碳加到纤维悬浮物中;通过二氧化碳使碳酸钙以晶体的球形团聚物(49)沉淀出来。本发明还涉及一种用于加载含纤维素纤维的纤维悬浮物的装置。
Description
本发明涉及一种用碳酸钙加载含纤维素纤维的纤维悬浮物的方法。
当纤维悬浮物经纤维-加载-工艺处理时会沉淀出碳酸钙。这工艺如描述在DE10113998A1中。大部分碳酸钙以菱面体晶体或片状晶体沉淀。
本发明的目的在于提供另一种用于制备以碳酸钙加载的纤维的方法。
本发明的目的是通过具有下列方法步骤的方法实现的:
·将液态或干燥态的氢氧化钙或氧化钙加到纤维悬浮物中,
·将气态二氧化碳加到纤维悬浮物中,
·通过二氧化碳使碳酸钙以晶体的球形团聚物沉淀出来。
对此将氧化钙或氢氧化钙加入已溶解有二氧化碳或仍以气体存在的二氧化碳的水中,即在二氧化碳-气氛中,或反过来将这二氧化碳加到氢氧化钙的悬浮物和/或溶液中。
通过本发明提供一种形成基于菱面体或立方形晶体的球形积聚体的方法。该晶体的直径达5μm。该晶体占有大的体积,因此可以制备具有大体积或低密度的纸,同时纸中含有高含量的碳酸钙。该碳酸钙的含量可达50%。该团聚物本身在纤维素纤维内部占居许多位置,并分散在纤维素纤维中,这导致该纤维悬浮物的密度下降,并由其产生纸幅。
该纤维-加载-工艺可在造纸厂的材料处理中直接沉淀出填料(碳酸钙),该填料在纸纤维上、纸纤维中或纸纤维之间均匀分布和淀积,并在沉淀过程的同时使所处理的纤维经受研磨。每吨干纸材料的研磨能量为O.1-300kW/h。
与通常的制备纤维悬浮物的工艺相比,本发明提供了一种成本低廉的方法,该方法中节省匀浆机能量。可确保较好的脱水、较好的干燥、较高的填料含量等。该纤维-加载-工艺可用于所有纸类,例如各类复印纸和印刷纸、各类涂料纸、各类报纸印刷纸、各类香烟纸、各类B&P-纸、口袋牛皮纸和各类滤纸。本友明工艺优选在20--60℃下进行。
本发明描述一种制备以纤维加载的碳酸钙(FLPCC=Fiber loadedprecipitated calcium carbonate)沉淀的方法,特别适于在造纸中的纤维素制备或纤维素应用。该待加载的纤维例如由回收-纸、DIP(=脱墨纸)、二次纤维、经漂白或未经漂白的纤维素、各类木质素、各种粗纸纤维素、经漂白或未经漂白的硫酸纤维素、成品废物、亚麻纤维、棉纤维和/或大麻纤维(主要适用于香烟纸)和/或各类其它可用于造纸机的纸原料制备。
本发明方法可单独应用,与成品中是否含有通过在间歇反应器中的沉淀过程或通过研磨过程(GCC=ground calcium carbonate)制备的填料无关,或在该过程是否应用滑石粉、硅、二氧化钛(TiO2)无关。
在下面描述的产生球形晶体团聚物的FLPCC-过程中,可通过以纤维-加载-工艺制备的填料材料取代在另一类制备方法中所用的填料材料。该用纤维-加载-工艺所制备的填料的应用领域可扩展到造纸和各类纸的应用领域,包括香烟纸、滤纸、口袋牛皮纸、硬纸板和包装纸,其填料含量为1-60%或具有填料含量1为-60%的白色覆层。
本发明的使用领域不局限于将这些填料用于造纸工艺中;本发明还可用于各类造纸工艺中或辅助工艺中,包括纤维素制备。如果在造纸中用纤维-加载-工艺处理纤维悬浮物,则产生全新的产品,与市售的已知产品相比,该全新的产品具有新的和改进的特性。下面所述的工艺可直接在造纸厂的材料处理中沉淀出仅在纤维上和纤维中,特别是纸纤维中均匀分布和淀积的填料(碳酸钙)。
通过在结晶器中的结晶过程后和/或研磨过程前和/或研磨过程后和/或给料槽前或送入造纸机前使用附加的洗涤过程可以不仅洗掉未淀积在纤维上或纤维中的填料,即沉淀的游离态碳酸钙。该在内部和外部含填料的纤维本身通过该洗涤过程和压滤液的返回而不丢失填料,以致仍然保持纤维-加载-工艺的有利效果。
通过使用压滤液返回接受槽或另一进料侧的贮槽可调节在纤维-加载-设备的进料系统中的恒定氢氧化钙含量。该氢氧化钙可直接加到纤维溶解器中。该压滤液可返回到该材料溶解器中。将未淀积在纤维上或纤维中的氢氧化钙再送入前面的过程中。
特别是本发明包括一种将纤维悬浮物送入压机装置以压出滤液的方法。接着该滤液至少部分返回到溶解纤维悬浮物的装置中,即送入进料侧的贮槽中如接受器中。将该氢氧化钙至少部分加到用于溶解纤维的装置中。在整个的材料溶解系统即用于溶解纤维的装置中,pH-值保持为6-11.5,特别是8.5-10.5。
呈含水状或干燥态的氢氧化钙或氧化钙以0.01-60%之间的固含量混入含水纸纤维中。对混合过程使用混合设备,特别是静态混合器、接受槽或材料溶解系统。该氢氧化钙的反应性为0.01-10分钟,优选1秒-3分钟。按所给定的反应参数混入稀释水。
在一个有利的实施方案中,本发明涉及一种方法,该方法使用混合设备,特别是静态混合器、匀浆器、分散器和/或疏松机(Fluffer)-FLPCC-反应器作为反应器,其中纤维含量,特别是纸含量在混合设备,特别是静态混合器中为0.01-15%;在匀浆器中和分散器中为2-40%;特别是在LC-研磨中为2-8%和在HC-研磨中可为20-35%;以及在疏松机-FLPCC-反应器中为15-60%。
在本方法的一个有利实施方案中,沉淀反应的能耗为0.3-8kWh/t,特别是0.5-4kWh/t。
为制备一种加载有碳酸钙的纤维悬浮物,使用静态的和/或动态的,特别是旋转的混合部件。
这时该反应时间为0.01-60秒,特别是0.05-10秒。
本发明还涉及一种实施该所述方法的装置。在该装置中该反应器是结晶器、匀浆器(研磨机)、分散器和/或疏松机-FLPCC-反应器。
如果在脱水螺旋式输送器前设置一个附加的混合设备,特别是静态混合器是有利的,在该混合器中使纤维悬浮物与氢氧化钙相混合。
在本发明的另一实施方案中,将在脱水螺旋式输送器所得的纤维悬浮物的滤液可经导管部分返回到接受槽或另一前置设备中以配制纤维悬浮物,或作为稀释水在混合设备后,特别是静态混合器后部分加入到匀浆器、分散器和/或疏松机-FLPCC-反应器中。
在结晶器后设置附加一个用于净化纤维悬浮物的洗涤设备是有利的。
下列以实施例方式对本发明作详细阐述。
附图简介
图1示出配制纤维悬浮物以用于制备纤维幅面的机器中的流程图,
图2示出在纤维材料的纤维内部分布的碳酸钙-晶体的团聚物的略图。
为纤维悬浮物提供一种导管系统1(图1),该导管系统中设置有控制阀2、3。控制阀2位于导管4上,经导管4与使导管系统1与混合设备5,特别是静态混合器相连。在混合设备5中经阀门6加入稀释水。该混合设备5在纤维悬浮物的流动方向上后置一个用于贮存该纤维悬浮物的贮槽7或容器。该纤维悬浮物从贮槽7经泵8送入另一混合设备9。经阀门1O也向混合设备9加入稀释水。同样经设置在导管12上的阀门11控制氢氧化钙悬浮物的供应。
该氢氧化钙由配制设备13提供,在该设备中将固态氧化钙或氢氧化钙加入水中。为此经有阀门15的导管14将水送入该配制设备13中。在配制设备13中产生的悬浮物经泵16送入导管12。
掺有氢氧化钙的纤维悬浮物从混合设备9经有阀门18的导管17流入脱水螺旋输送器19,在脱水螺旋输送器19中该纤维悬浮物经脱水,该水作为稀释水如经导管20返回到混合设备5中。另外或还可将在脱水螺旋输送器19中产生的水送入纤维悬浮物的贮存容器21中或返回到混合设备9中。在所有情况下,在置于脱水螺旋输送器19前的装置中的pH-值可通过返回含氢氧化钙的水提高和调节。
该纤维悬浮物从脱水螺旋输送器19经管导22送入匀质螺旋输送器23,以匀质该纤维悬浮物。在流动方向上该匀质螺旋输送器23经导管24后接有容器25(结晶器),该容器25经设置有阀门26、27和泵28的用于送入二氧化碳的导管29与二氧化碳-贮槽30相连。二氧化碳从该贮槽30进入结晶器25,以产生所需的氢氧化钙和二氧化碳的沉淀反应,产生作为纤维中填料的碳酸钙。
配置一个通过由导管29分枝的另一设置有阀门23的导管31使二氧化碳贮槽30与匀质螺旋输送器23相连。由此也可将二氧化碳导入其中,以在其中至少部分实施沉淀反应。
同样,该导管29经另一阀门33与混合设备34,特别是静态混合器相连。该混合器用于通过一个设置有阀门35的导管36向从结晶器25引出的纤维悬浮物中加入另外的二氧化碳。
该纤维悬浮物从混合设备34流入混合容器37中。在混合设备34和混合容器37之间设置有另外用作过滤设备的贮存容器或机器38。从贮存容器38将富集有碳酸钙的滤液返回到贮槽7或返回到另一前置的装置以用于处理稀释水或纤维悬浮物。该混合容器37配置有转子39以充分混合纤维悬浮物。该纤维悬浮物从混合设备34或直接流入造纸机的给料或经另一个机械进行处理,如在匀浆器加料箱中。
也可用导管系统1经阀门3和其中设有该阀门的导管40将还未加有氢氧化钙或含碳酸钙的纤维悬浮物送入混合容器37。
此外,还拟定从制备纤维幅面的机器,特别是造纸机将例如在造纸机的滤网区回收的白水或工艺水或如上述的来自脱水螺旋输送器19的纤维悬浮物送入容器21中。例如经设置有阀门42的导管41将稀释水送入容器21中。
混有工艺水的稀释水经导管43、泵44和阀门45从容器21流入结晶器25中。按图1所示的结构是用于以填料,特别是以碳酸钙加载纤维悬浮物的装置,存在有多种可能性以在不同制备阶段影响待制得的纤维悬浮物的组成。
在结晶过程,特别是在20--60℃下的结晶过程中,在纤维46、47、48内(图2),形成碳酸钙-晶体的球形团聚物49,该团聚物增大了纤维46、47、48的体积,并导致形成具有大体积的纤维幅面。
标号表
1 导管系统
2 控制阀
3 控制阀
4 导管
5 混合设备(静态混合器)
6 阀门
7 贮槽
8 泵
9 混合设备(静态混合器)
1O 阀门
11 阀门
12 导管
13 配制设备
14 导管
15 阀门
16 泵
17 导管
18 阀门
19 脱水螺旋输送器
20 导管
21 贮存容器
22 导管
23 匀质螺旋输送器
24 导管
25 容器
26 阀门
27 阀门
28 泵
29 导管
30 二氧化碳-贮槽
31 导管
32 阀门
33 阀门
34 混合设备(静态混合器)
35 阀门
36 导管
37 混合容器
38 贮存容器
39 转子
40 导管
41 导管
42 阀门
43 导管
44 泵
45 阀门
46 纤维
47 纤维
48 纤维
49 团聚物
Claims (22)
1.一种用碳酸钙加载含纤维素纤维的纤维悬浮物的方法,其包括下列方法步骤:
·将液态或干燥态的氢氧化钙或氧化钙加到纤维悬浮物中,
·将气态二氧化碳加到纤维悬浮物中,
·通过二氧化碳使碳酸钙以晶体的球形团聚物(49)沉淀出来。
2.权利要求1的方法,其特征在于,该工艺温底为20--60℃。
3.权利要求1或2的方法,其特征在于,沉淀出立方形或菱面体形晶体,然后该晶体聚集成球形团聚物(49)。
4.上述权利要求之一的方法,其特征在于,该纤维悬浮物在加载过程中经研磨。
5.权利要求4的方法,其特征在于,每吨干纸材料的研磨能量为0.1-300kWh。
6.上述权利要求之一的方法,其特征在于,该纤维悬浮物在结晶过程前和/或研磨过程之前和/或研磨过程中和/或研磨过程后进行洗涤。
7.上述权利要求之一的方法,其特征在于,将该纤维悬浮物在引入前以在纤维悬浮物流向送入后置的加料槽中和/或送入用于进一步加工该纤维悬浮物的机器中。
8.上述权利要求之一的方法,其特征在于,将该纤维悬浮物送入压出该纤维悬浮物的滤液的压机装置(19,38)中,并将在压机装置中由纤维悬浮物产生的滤液至少部分返回到溶解或稀释纤维悬浮物的装置。
9.权利要求8的方法,其特征在于,将该滤液返回到进料侧的贮存容器,特别是贮槽(7)和/或贮存容器(21)中。
10.上述权利要求之一的方法,其特征在于,在用于溶解纤维的装置中的pH-值至少保持在6-11.5,特别是8.5-10.5。
11.上述权利要求之一的方法,其特征在于,作为原料使用的含水纤维材料,特别是稠度为0.1-20%,优选2-8%的含水纸材料。
12.上述权利要求之一的方法,其特征在于,将氢氧化钙混入含水纤维材料,特别是纸纤维中,其中,氢氧化钙的固含量为干纸物料的0.01-60%。
13.上述权利要求之一的方法,其特征在于,该氢氧化钙通过混合设备(5),特别是静态混合器,或通过贮槽混入。
14.上述权利要求之一的方法,其特征在于,该氢氧化钙的反应时间为0.01-10分钟,特别是1秒-3分钟。
15.上述权利要求之一的方法,其特征在于,将稀释水混入纤维悬浮物中,特别是在加入二氧化碳和/或氢氧化钙或氧化钙之前、期间或之后混入。
16.上述权利要求之一的方法,其特征在于,作为反应器使用结晶器(25)、匀浆器(研磨机)、分散器和/或疏松机-FLPCC-反应器,其中纤维含量,特别是纸含量在混合设备(5),特别是静态混合器中为0.01-15%;在匀浆器中和分散器中为2-40%;特别是在LC-研磨中为2-8%和在HC-研磨可为20-35%;以及在疏松器-FLPCC-反应器中为15-60%。
17.上述权利要求之一的方法,其特征在于,沉淀反应的能耗使用0.3-8kWh/t,特别是0.5-4kWh/t。
18.上述权利要求之一的方法,其特征在于,使用静态的和/或动态的,特别是旋转的混合部件。
19.一种实施权利要求1-18的方法的装置,其特征在于,该反应器是结晶器(25)、匀浆器(研磨机)、分散器和/或疏松器-FLPCC-反应器。
20.权利要求19的装置,其特征在于,在脱水螺旋输送器(19)前存在一个附加的混合设备(9),特别是静态混合器,在该静态混合器中混合纤维悬浮物和氢氧化钙。
21.权利要求20的装置,其特征在于,在脱水螺旋输送器(19)中得到的纤维悬浮物的滤液经导管(20)返回到贮槽(7)、贮存容器(21)和/或另一前置的用于配制纤维悬浮物的设备中。
22.权利要求19-21之一的装置,其特征在于,在结晶器(25)之后设置一附加的用于净化纤维悬浮物的洗涤设备(38)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |