DD92812A1

DD92812A1 - Method for pulp evaluation by means of special disc centrifuge

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Publication number: DD92812A1
Authority: DD
Publication date: 1980-04-30

Description

DeutscheGerman

democratic

Republikrepublic

PATENT Business Patent Issued pursuant to § S paragraph 1 of the Amendment Act to the Patent Act

Zusatzpatent zum Patent:Additional patent for patent:

Anmeldetag: 12.07.71Filing date: 12.07.71

Priorität:Priority:

(WP G 01 η/156 425)(WP G 01 η / 156 425)

Amtoffice

für Erfindungsund Patentwesen Ausgabetag: 20.09.72for Invention and Patents Issue Date: 20.09.72

In der vom Anmelder eingereichten Fassung veröffentlichtPublished in the version submitted by the applicant

Int. Cl.: G01 n, 15/04Int. Cl .: G01n, 15/04

G 01η,G 01η,

30/34 Kl.: 421, 3/5530/34 Kl .: 421, 3/55

Erfinder:Inventor:

Giese, Prof. Dr.-lng. Ernst; Fritzsching, HelgaGiese, Prof. Dr.-Ing. Serious; Fritzsching, Helga

Inhaber: VEB Zentrales Projektierungsbüro für die Zellstoff- und PapierindustrieOwner: VEB Central Design Office for the pulp and paper industry

Method for pulp evaluation by means of special disc centrifuge

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisch-optisches Verfahren zur Bewertung der Blattbildungsvoraussetzungen von Papierfaserstoffen unterschiedlichen chemischen und mechanischen Aufschlußgrades und deren Fraktionen aus dar Suspension sowie eine Spezialscheäbenzenfrifuge zur Durchführung dieses Verfahrens. Die entscheidenden Teilvorgänge der Strömung, Scherung, Sedimentation und Filtration bei der Blattformation auf dem Papiermaschinensieb sind in beachtlichem Maße von der Art der Faserstoffe und ihrer Formart abhängig, die für das physikalische Verhalten des in hoher Verdünnung aufströmenden Fasernetzwerkes verantwortlich sind.The invention relates to a hydrodynamic-optical method for evaluating the Blattbildausausaussetzungen of paper pulp different chemical and mechanical degree of digestion and their fractions from the suspension and a Spezialschebenzenfrifuge for performing this method. The critical sub-processes of flow, shear, sedimentation, and filtration in the sheet formation on the papermaking wire depend to a considerable extent on the type of pulps and their shape, which are responsible for the physical behavior of the high dilution fiber network.

Eine "Beherrschung der verschiedenen Verfahrensstufen des vielschichtigen technologischen Prozesses der Papierherstellung verlangt Bewertungsgrößen, die sowohl die Halbstoffe, wie Zellstoffe aller Art in gemahlenem oder ungemahlenem Zustand, ferner mechanische Holzstoffe, gegebenenfalls solche mit hohen Feinstoffanteilen, als auch die fertigen Maschinenstoffe, oft als Ganzstoffe bezeichnet, möglichst komplex zu charakterisieren in der Lage sind."Mastery of the various process stages of the multi-faceted technological process of papermaking requires evaluation parameters which often designate pulps, such as pulps of all kinds in ground or unground state, mechanical pulps, optionally those with high fines content, as well as finished engineered materials, often as stock able to characterize as complex as possible.

Ein im Jahre 1956 von Giese, Link und Fritzsching in Zusammenarbeit mit der Fa. Janetzki, Leipzig, entwickeltes Scheibenzentrifugenmodell zur Charakterisierung von Holzschliff-Feinstofffraktionen verlangte hohe manuelle Geschicklichkeit, um zu vergleichbaren Ergebnissen zu kommen, die jedoch nicht reproduzierbar waren. Nachdem aber der Anwendungsbereich auf Holzstoff-Ganzstoffe und Zellstoffe aller Art und beliebigen Ausmahlungsgrades ausgedehnt werden konnten, genügte das alte Modell keineswegs mehr einer einwandfreien Gebrauchswertcharakterisierung, da eine solche exakte, jedoch variierbare Hochfahrbedingungen hinsichtlich des Zeitintervalls und del Besdvleunigungsgrades bis zum Erreichen der jeweiligen Solldrehzahl und eine schärfere Konturenzeichnung voraussetzt. Untersuchungen unter genannten Bedingungen ergaben, daß die für die Blattformation wichtigen Vorgänge durch die Zentrifugiercharakteristik der Stoffe für Blattbildungsei'nrichtungen (Siebpartien) in Abhängigkeit von ihren Entwässerungselementen (Registerwalzen, Foils, Naßsauger usw.) weigehendst simuliert werden können. Das Suspensionsmittel Wasser ist inkompressibel, das suspendierte Fasernetzwerk hingegen elastisch. Unter Wirkung steigender Zentrifugalbeschleunigung verdichtet sich das Faserhaufwerk stetig unter Reduzierung der Porengröße bis zu einem drehzahlabhängigen Konstantsediment relativ hohen Filtrationswiderstandes. Es findet also im Zentrifugenglas praktisch der gleiche Vorgang wie auf dem Papiermaschinensieb statt, nur, daß die treibende Kraft zur Sedimentation nicht das Strömungsvakuum von Registerwalzen oder Foils ist, sondern das Erdbeschleunigungsvielfache der Zentrifuge und daß die Abführung des Wassers nicht nach unten durch ein Trennelement erfolgt, sondern in laminarer Strömung durch die Poren des Faserhaufwerkes nach obenA disc centrifuge model developed in 1956 by Giese, Link and Fritzsching in collaboration with the company Janetzki, Leipzig, for the characterization of wood pulp and fines fractions required a high level of manual dexterity in order to achieve comparable results, but these were not reproducible. However, after the scope could be extended to pulps and pulps of all kinds and arbitrary Ausmahlungsgrades, the old model was no longer a perfect utility value characterization, since such an exact, but variable start-up conditions with respect to the time interval and deldegradgradgrades until reaching the respective target speed and requires a sharper contour drawing. Investigations under said conditions showed that the processes which are important for the formation of sheets can be simulated by the centrifuging characteristics of the materials for sheet formation directions (wire sections) depending on their dewatering elements (register rolls, foils, wet vacuum cleaners, etc.). The suspending agent water is incompressible, while the suspended fiber network is elastic. Under the effect of increasing centrifugal acceleration, the fiber aggregate densifies steadily while reducing the pore size up to a speed-dependent constant sediment relatively high filtration resistance. So it takes place in the centrifuge glass practically the same process as on the paper machine screen instead, only that the driving force for sedimentation is not the flow vacuum of Registerwalzen or Foils, but the Erdbeschleunigungsfachfache the centrifuge and that the discharge of the water is not down through a partition but in a laminar flow through the pores of the fiber clumps upwards

Wird bei konstanter Drehzahl zentrifugiert, dann entspricht die zeitliche Sedimentationscharakteristik in grober Annäherung der Wirkungsweise einer Registerpartie; When centrifuging at a constant speed, the temporal sedimentation characteristic roughly approximates the mode of operation of a register section;

bei Steigerung der Drehzahl in definierten Zeitintervallen einer modernen failpartie, zumindest in dem Bereich, der für die Blattformation entscheidend istincreasing the speed at defined time intervals of a modern fail-over, at least in the area that is crucial to the formation of leaves

Ebenso lassen sich beispielsweise bei Druckpapieren über die zu erwartende «run — und printability" (Laufvermögen und Bedruckbarkeit), d. h. über den Gebrauchswert solcher Papiere durch die Zentrifugiercharakteristik wesentliche Aussagen treffen Likewise, for example, in the case of printing papers, it is possible to make significant statements about the expected "run - and printability" (running and printability), ie about the usefulness of such papers due to the centrifuging characteristic

Für die Kennzeichnung des Entwässerungsverhaltens existieren eine Anzahl bekannter Prüfverfahren. Erinnert sei hier an den Huyck-Drainage-Simulator, der sich dazu eignet, mit Hilfe eines mathematischen Modells für vorhandene Stoffe und die entsprechenden Siebdaten die Entwässerung von Fasernetzwerken im Blattbildungsteil der Papiermaschine zu charakterisieren. Ähnlich ver- ^ls hält es sich mit dem Entwässerungsprüfgerät nach Dr. Ulrich (Fenchel) und dem sehr aufwendigen Gerät von Voith. Die drei genannten Verfahren lassen jedoch keinerlei Schlüsse auf den späteren Blattcharakter, auf dessen strukturelle Zweiseitigkeit und damit seine Eignung als Druckträger, Streichroh- oder Hüllpapier zuFor the identification of the dewatering behavior, there are a number of known test methods. Recalling the Huyck Drainage Simulator, which is capable of characterizing the dewatering of fiber networks in the sheet forming section of the paper machine using a mathematical model of existing fabrics and the corresponding screen data. A similar situation holds ^ls there with the Entwässerungsprüfgerät by Dr. Ulrich (fennel) and the very elaborate device from Voith. However, the three mentioned methods do not allow any conclusions as to the subsequent sheet character, its structural two-sidedness and thus its suitability as a print carrier, coating raw or wrapping paper

Der Zweck der Erfindung ist darin zu sehen, daß nicht nur das Entwässerungsverhalten charakterisiert werden soll, sondern vor allen Dingen die Blattbildungsvoraussetzungen, damit Rückschlüsse auf die Qualität des zu erwartenden Vlieses gezogen werden können The purpose of the invention is to be seen in that not only the dewatering behavior is to be characterized, but above all the sheet formation requirements, so that conclusions can be drawn on the quality of the expected nonwoven

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Papierstoffbewertung und eine modifizierte Scheibenzentrifuge zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, die die optimalen Bedingungen der Papierherstellung mit Mahl- und Blattbildungsanlagen unterschiedlichster Art durch Daten kennzeichnen, die aus den Suspensionseigenschaften beim Zentrifugieren gewonnen werden. The invention has for its object to develop a method for pulp evaluation and a modified disc centrifuge for performing the method that characterize the optimal conditions of paper production with grinding and sheet forming equipment of various kinds by data obtained from the suspension properties during centrifugation.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter definierten Hochfahrbedingungen, d. h. in einem einstellbaren Zeitintervall vom Start bis zum Erreichen der vorgewählten Solldrehzahl, bei reproduzierbarer Drehzahlbeschleunigung mittels Transduktor- oder einer anderen elektronischen Schaltung die Sedimentation erfolgt. Erfindungsgemäß ist auch, daß die gewonnene Sedimentationscharakteristik auf lichtempfindlichem Material (Fotoregistrierpäpier, Elektrofotopapier, Film usw.) erfaßt und das charakteristische Anfangsgebiet der Schattenfotogramme in quantitativer und qualitativer Hinsicht ausgewertet wird (z. B. Planimetrieren des Graukeils, Erfassung von Verschattungszonen, Bestimmung der Differenz von Beginn der Zentrifugierung bis zum Sedimentationsbeginn, Erfassung des Richtungstangentenwinkels in der Phase der definierten Dreh-Zahlerhöhung, Beurteilung der Konturenschärfe). Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß die stufenweise hochfahrbare Spezialzentrifuge zur Simulierung des Anfangs-Entwässerungsprozesses von Papierstoffen für Siebpartien unterschiedlicher Geschwindigkeiten und Entwässerungselemente (Registerwalzen, Foils, Naßsauger) eingesetzt werden kannAccording to the invention the object has been achieved in that under defined start-up conditions, d. H. in an adjustable time interval from the start to reach the preselected setpoint speed, with reproducible speed acceleration by means of transductor or another electronic circuit, the sedimentation takes place. According to the invention, the sedimentation characteristic obtained is recorded on photosensitive material (photographic registration paper, electrophoto paper, film, etc.) and the characteristic initial area of the shadow photograms is evaluated quantitatively and qualitatively (eg, planimetry of the gray wedge, detection of shading zones, determination of the difference from the beginning of the centrifugation to the start of sedimentation, detection of the directional tangent angle in the phase of the defined rotation number increase, assessment of the acutance of the contours). Another feature of the invention is that the stepwise elevatable special centrifuge can be used to simulate the initial dewatering process of paper stocks for wire sections of different speeds and drainage elements (Register rollers, Foils, Naßsauger)

Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die gewonnenen Sedimentationscharakteristiken durch optisch-elektronische Methoden speziell für die Verwendung zur Prozeßsteuerung erfaßt werden. Furthermore, according to the invention, the sedimentation characteristics obtained are detected by opto-electronic methods especially for use in process control.

Bin weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist darin zu sehen, daß die Spezialscheibenzentrifuge für eine kontinuierliche, automatische Arbeitsweise abgewandelt werden kann und die damit gewonnenen Sedimentationscharakteristiken optisch-elektronisch erfaßt und als Signale für die Prozeßautomatisierung verwendet werden.A further feature of the invention is the fact that the Spezialscheibenzentrifuge can be modified for a continuous, automatic operation and the sedimentation characteristics obtained with it optically-electronically detected and used as signals for process automation.

Die Vorteile der Erfindung zeigen sich darin, daß die Auswertung der Schattenphotogra'mme unter definierten Bedingungen Schlüsse zuläßt auf:The advantages of the invention can be seen in the fact that the evaluation of the shadow photograhms permits conclusions under defined conditions:

1. die Qualität von Ganzstoffen und ihre Blattbildungsvoraussetzungen;1. the quality of stock and their leaf formation requirements;

2. den Formcharakter der das Sieb bei den verschiedenen Entwässerungselementen passierenden Stoffkomponenten. Damit werden klare Grundlagen für die Optimierung von Langsiebpartien und deren Betriebsweise vermittelt;2. the shape character of the fabric passing through the screen in the various dewatering elements. This provides a clear basis for the optimization of wire screening and its operation;

3. die Auswahl geeigneter Siebe für die Herstellung von Papieren unterschiedlicher Zweckeignung.3. the selection of suitable sieves for the production of papers of different suitability.

4. den Ausmahlungszustand besonders schmieriger Stoffe, die mit üblichen Methoden, z. B. Matilgradprüfung nach Schopper/Riegler kaum objektiv erfaßbar sind.4. the Ausmahlungszustand particularly greasy substances that are produced by conventional methods, eg. B. Matilgradprüfung after Schopper / Riegler are hardly objectively detectable.

Des weiteren ist von Vorteil, daß man mit der Scheibenzentrifuge auch bei Tageslicht Versuchsserien durchführen kann, daß die Schattenphotogramme reproduzierbar sind und daß man immer einen dokumentarischen Nachweis über den Stoffzustand in verschiedenen Fabrikationsstufen vorliegen hat.Furthermore, it is advantageous that you can perform with the disc centrifuge even in daylight series of experiments that the shadow photograms are reproducible and that you always have a documentary proof of the state of matter in different stages of fabrication.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows:

die Prinzipskizze zur Aufnahme der Sedimentationscharakteristik mit der Spezialscheibenzentrifuge.the schematic diagram for recording the sedimentation characteristic with the special disc centrifuge.

Paralleles, polarisiertes Licht 1 trifft bei jeder Scheibenumdrehung (250-3000 U/min) durch einen Schlitz 2 in der Zentrifugenscheibe 3 auf die im Zentrifugenglas 4 befindliche Suspensionsprobe 5, während die Scheibendrehzahl definiert gesteigert wird. Durchgehendes Licht 1 exponiert lichtempfindliches Material, z. B. Fotopapier 6, das mit konstanter Geschwindigkeit über den Schlitz 2 .weiterbewegt wird, wohingegen das sich bildende Sediment das Licht 1 absorbiert und somit keine Belichtung des Registrierpapiers 6 erfolgt. Die so entstehenden Scha ttenphotog ramme 7 gestatten klare Aussagen über wichtige Eigen sch α fts werte von Fasernetzwerken, aber auch ihrer Fraktionen von einzelnen Verfahrensstufen der Mahl- und Blattbildungsanlagen. Je homogener Stoffsuspensionen sind, um so randschärfer werden ihre Sedimentationskennlinien sein. Schmierige Stoffe sedimentieren langsam und zeigen spitze Graukeile für den zeitlichen Verlauf, während röschere Stoffe rasch sedimentieren, also steil abfallende, breite Graukeile ergeben.Parallel, polarized light 1 strikes at every disc revolution (250-3000 rpm) through a slot 2 in the centrifuge disk 3 to the suspension sample 5 in the centrifuge glass 4, while the disk speed is increased in a defined manner. Through light 1 exposes photosensitive material, e.g. B. photographic paper 6, which is .Further moved at a constant speed on the slot 2, whereas the forming sediment absorbs the light 1 and thus no exposure of the registration paper 6 takes place. The emergent photogra- phers 7 allow clear statements about important intrinsic values of fiber networks as well as their fractions from individual process stages of the milling and foliation systems. The more homogeneous material suspensions are, the more edge-sharpening their sedimentation characteristics will be. Greasy substances sediment slowly and show sharp gray wedges over time, while the more dense substances sediment rapidly, thus resulting in steeply sloping, broad gray wedges.

Die Auswertung der Fotogramme 7 kann quantitativ, z. B. durch Planimetrieren und qualitativ unter Berücksichtigung von Konturenschärfe und Verschattungszonen vorgenommen werden.The evaluation of the photograms 7 can quantitatively, z. B. by planimetry and qualitatively under consideration of contour sharpness and shading zones are made.

Es wird betont, daß in keiner Weise das Endsediment, sondern der anfängliche Sedimentationsverlauf die verfahrenscharakteristischen Schlüsse zuläßt, weshalb auch die Hauptneigungswinkel der Kurve zur Stoffbewertung herangezogen werden können.It is emphasized that in no way the final sediment, but the initial sedimentation course allows the procedural conclusions, which is why the main inclination angle of the curve can be used for substance evaluation.

Claims

claims:

1. Method for pulp evaluation by means of special disc centrifuge, in particular for the detection of some

Sheet formation requirements for paper materials of all kinds from the suspension properties, characterized in that under defined start-up conditions, d. H. in an adjustable time interval from the start to reach the preselected Solldrehzaihl, with reproducible speed acceleration by means of transductor or other electrical circuit, the sedimentation takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that the obtained Sedi.mentationscharakteristik detected on photosensitive material (6) and the characteristic initial area of the shadow photograms (7) is evaluated in quantitative and qualitative terms,

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the obtained sedimentation characteristics are detected by opto-electronic methods specifically for use for process control.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the stepwise hochfahrbare special disc centrifuge for simulating the initial dewatering process of paper materials for Siebpatien different speeds and drainage elements is used.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the Spezialscheibenzentrifuge can be modified for a continuous, automatic operation and the sedimentation characteristics obtained therewith optically detected and used as a signal for process automation.

For this 1 sheet drawings

(52) Ag H1 / 7 # DDR - 9599