DE10033805A1 - Process for treating a fiber suspension and fluffer to carry out the process - Google Patents
Process for treating a fiber suspension and fluffer to carry out the processInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Behandlung einer insbesondere der Papier- und/oder Kartonherstellung dienenden Faserstoffsuspension für eine Anlagerung wenigstens eines Zusatzstoffes, insbesondere Füllstoffes, an die benetzten Faseroberflächen des Fasermaterials erfolgt die Behandlung der Faserstoffsuspension zumindest teilweise in einem Fluffer, in dem das Fasermaterial der Fasersuspension mit dem Ziel gespalten wird, die spezifische Oberfläche des Fasermaterials derart zu vergrößern, daß die Zugänglichkeit für die Edukte an die Fasermaterialoberfläche optimiert wird.In a method for treating a fibrous suspension, in particular for paper and / or cardboard production, for the attachment of at least one additive, in particular filler, to the wetted fiber surfaces of the fibrous material, the fibrous suspension is treated at least partially in a fluffer in which the fibrous material of the fibrous suspension coexists the goal is split, to increase the specific surface area of the fiber material in such a way that the accessibility for the educts to the fiber material surface is optimized.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer insbesondere der Papier- und/oder Kartonherstellung dienenden Faserstoffsuspension für eine Anlagerung wenigstens eines Zusatzstoffes, insbesondere Füll stoffes, an die benetzten Faseroberflächen des Fasermaterials. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.The invention relates to a method for treating a particular the pulp suspension used to manufacture paper and / or cardboard for the addition of at least one additive, in particular filler to the wetted fiber surfaces of the fiber material. It affects a device according to the preamble of claim 17.
Der insbesondere auch aus ökonomischen und ökologischen Gründen er forderliche schonende Umgang mit Rohstoffressourcen äußert sich bei der Papierherstellung in zunehmend niedrigeren Flächengewichten der Pa pierbahn sowie im teilweisen Ersatz des Faserstoffes durch Füllstoffe. Um eine möglichst starke Bindung der Füllstoffe an die Faseroberfläche zu er reichen, erfolgt die entsprechende Behandlung in jüngster Zeit durch ei nen sogenannte "Fiber LoadingTM"-Prozeß, wie er u. a. in der US-A-5 223 090 beschrieben ist. Bei einem solchen "Fiber LoadingTM"-Prozeß wird an die benetzten Faseroberflächen des Fasermaterials wenigstens ein Zusatz stoff, insbesondere Füllstoff, angelagert. Dabei können die Fasern bei spielsweise mit Calciumcarbonat beladen werden. Hierzu wird dem feuchten, desintegrierten Fasermaterial Calciumoxid und/oder Calcium hydroxid so zugesetzt, wobei zumindest ein Teil davon sich mit dem zu sätzlich zum Fasermaterial vorhandenen Wasser assoziieren kann. Das so behandelte Fasermaterial wird anschließend mit reinem Kohlendioxid oder mit Kohlendioxid enthaltenden Medium beaufschlagt. Überdies kann das entstandene CaCO3 um die Fasern eine Suspension bilden.The careful handling of raw material resources, which is also required for economic and ecological reasons, manifests itself in papermaking in increasingly lower basis weights of the paper web and in the partial replacement of the fibrous material with fillers. In order to achieve the strongest possible binding of the fillers to the fiber surface, the corresponding treatment has recently been carried out by a so-called "Fiber Loading TM " process, as described, inter alia, in US Pat. No. 5,223,090. In such a "Fiber Loading TM " process, at least one additive, in particular filler, is attached to the wetted fiber surfaces of the fiber material. The fibers can be loaded with calcium carbonate, for example. For this purpose, calcium oxide and / or calcium hydroxide is added to the moist, disintegrated fiber material, at least some of which can be associated with the water present in addition to the fiber material. The fiber material treated in this way is then subjected to pure carbon dioxide or a medium containing carbon dioxide. In addition, the resulting CaCO 3 can form a suspension around the fibers.
Im übrigen kann beim Beladen der Fasern mit einem jeweiligen Zusatz- oder Füllstoff insbesondere so vorgegangen werden, wie dies beispielsweise in der US-A-5 223 090 beschrieben ist. Der Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung mit aufge nommen.Moreover, when loading the fibers with a respective additional or filler, in particular, can be carried out, for example in US-A-5,223,090. The content of this publication is hereby incorporated by reference into the present application taken.
Für den zuvor genannten "Fiber Loading TM"- Prozeß ist eine Vorbehand lung der Papiersuspension erforderlich. Es besteht nun aber das Problem, daß bisher keine für einen solchen Prozeß optimal geeignete Maschine zur Verfügung steht.A pretreatment of the paper suspension is required for the "Fiber Loading TM " process mentioned above. However, there is now the problem that no machine that is optimally suitable for such a process is available.
Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in optimaler Wei se für den zuvor genannten "Fiber Loading TM"-Prozeß geeignet sind.The aim of the invention is to provide an improved method and an improved device of the type mentioned, which are optimally suitable for the aforementioned "Fiber Loading TM " process.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Behandlung der Faserstoffsuspension zumindest teilweise in einem Fluffer erfolgt, in dem das Fasermaterial der Fasersuspension mit dem Ziel gespalten wird, die spezifische Oberfläche des Fasermaterials derart zu vergrößern, daß die Zugänglichkeit für die Edukte an die Faser materialoberfläche optimiert wird.With regard to the method, this object is achieved according to the invention solved that the treatment of the fiber suspension at least partially takes place in a fluffer in which the fiber material of the fiber suspension with the aim of splitting the specific surface of the fiber material enlarge in such a way that the accessibility for the educts to the fiber material surface is optimized.
Der Fluffer kann sowohl vor, in als auch nach wenigstens einem Reaktor oder dergleichen vorgesehen sein. The fluffer can be used both before and in at least one reactor or the like may be provided.
In dem Fluffer wird die spezifische Oberfläche der Faserstoffsuspension vergrößert, wodurch sich eine weitergehende Verbesserung der Homogeni sierung ergibt und der "Fiber Loading TM"-Prozeß entsprechend optimiert wird.In the fluffer, the specific surface area of the fiber suspension is increased, which results in a further improvement in homogenization and the "Fiber Loading TM " process is optimized accordingly.
Eine Prozeßoptimierung wird insbesondere dadurch erreicht, daß das Fa sermaterial durch eine Zahngeometrie aufweisende Flufferscheiben und/oder Messer des Fluffers mit dem Ziel gespalten wird, die spezifische Oberfläche des Fasermaterials derart zu vergrößern, daß die Zugänglich keit für die Edukte an die Fasermaterialoberfläche optimiert wird.Process optimization is achieved in particular by the fact that material by means of a toothed disc and / or knife of the fluff with the aim of splitting the specific one To enlarge the surface of the fiber material so that the accessible is optimized for the educts on the fiber material surface.
Der Arbeitsbereich des Fluffers wird vorzugsweise unter Druck gesetzt. Der jeweilige Druckwert kann insbesondere in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 20 bar liegen.The working area of the fluffer is preferably pressurized. The respective pressure value can in particular be in a range of approximately 0.1 up to about 20 bar.
Vorteilhafterweise sind Volumen und Massenstrom der Faserstoffsuspen sion in einem Bereich von etwa 5 tato bis etwa 1500 tato regelbar.Advantageously, the volume and mass flow of the fibrous stock are sion adjustable in a range from about 5 tpd to about 1500 tpd.
Die Temperatur der der Vorbehandlung unterzogenen Faserstoffsuspensi on ist zweckmäßigerweise in einem Bereich von etwa 5°C bis etwa 250°C regelbar.The temperature of the pre-treated pulp suspensi one is suitably in a range from about 5 ° C to about 250 ° C adjustable.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird der Faserstoffsuspension Zusatzstoff, beipielsweise PCC (Preci pitated Calcium Carbonate) oder FLPCCTM (Fiber Loaded Precipitated Cal cium Carbonate), in einem Anteil von etwa 15% bis etwa 40%, vorzugs weise von etwa 20% bis etwa 25%, zugegeben. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the fiber suspension is additive, for example PCC (Preci pitated Calcium Carbonate) or FLPCC ™ (Fiber Loaded Precipitated Calcium Carbonate), in a proportion of about 15% to about 40%, preferably about 20 % to about 25% added.
Für die Faserstoffsuspension kann insbesondere vor der Reaktion mit dem CO2 ein pH-Wert von etwa 10 bis etwa 13 eingestellt werden.A pH of about 10 to about 13 can be set for the fiber suspension, in particular before the reaction with the CO 2 .
Der Faserstoffsuspension kann vor und/oder in und/oder nach dem Fluffer CaCO3 zugegeben werden.CaCO 3 can be added to the fiber suspension before and / or in and / or after the fluffer.
Für die Temperatur des CaCO3 wird vorzugsweise ein Wert von etwa -10°C bis etwa 250°C gewählt.A value of approximately -10 ° C. to approximately 250 ° C. is preferably selected for the temperature of the CaCO 3 .
Grundsätzlich ist es auch möglich, der Faserstoffsuspension vor und/oder in und/oder nach dem Fluffer Ca(OH)2 (gelöschter Kalk) zuzugeben.In principle, it is also possible to add Ca (OH) 2 (slaked lime) to the fiber suspension before and / or in and / or after the fluffer.
Dabei kann das Ca(OH)2 (gelöschter Kalk) insbesondere in einem Anteil von etwa 1% bis etwa 60% zugegeben werden.The Ca (OH) 2 (slaked lime) can be added in a proportion of approximately 1% to approximately 60%.
Die Kalkpartikeloberfläche kann z. B. größer als 30 000 cm2/g gewählt werden.The lime particle surface can e.g. B. greater than 30 000 cm 2 / g can be selected.
Die Weite des zwischen den Flufferscheiben gebildeten Spaltes ist vor zugsweise in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 100 mm regelbar.The width of the gap formed between the fluff disks is in front preferably adjustable in a range from about 0.1 mm to about 100 mm.
Der Energieeintrag wird vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 5 kWh/t bis etwa 200 kWh/t gewählt.The energy input is advantageously in a range of approximately 5 kWh / t to about 200 kWh / t selected.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekenn zeichnet, daß sie einen mit einer Faserstoffsuspensions-Zuführung verse henen Fluffer umfaßt, in dem das Fasermaterial der Fasersuspension mit dem Ziel gespalten wird, die spezifische Oberfläche des Fasermaterials derart zu vergrößern, daß die Zugänglichkeit für die Edukte an die Faser materialoberfläche optimiert wird.The device according to the invention is accordingly characterized records that she verse one with a fiber suspension feed that fluffer, in which the fiber material of the fiber suspension with the target is split, the specific surface of the fiber material enlarge in such a way that the accessibility for the educts to the fiber material surface is optimized.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the device according to the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels un ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:The invention is un based on an embodiment ter explained in more detail with reference to the drawing; in this show:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer zur Vorbehand lung einer Faserstoffsuspension verwendeten Fluffers mit zugeordnetem Antriebsmotor, Fig. 1 is a schematic side view of a pretreatment for a fiber suspension lung Fluffers used with an associated drive motor,
Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung des Fluffers gemäß Fig. 1 und Fig. 2 is a schematic, partially sectioned illustration of the fluff according to Fig. 1 and
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine rein beispielhafte, mit wenigstens einem Fluffer vorzugsweise gemäß Fig. 1 versehene Anordnung insbesondere für einen soge nannten "Fiber LoadingTM"-Prozeß. Fig purely exemplary in a schematic representation. 3, with at least one fluffer preferably according to Fig. 1 provided arrangement, in particular for a so-called "Fiber Loading TM" process.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung einen Fluffer 10, der zur Vorbehandlung einer insbesondere der Papier- und/oder Karton herstellung dienenden Faserstoffsuspension vorgesehen ist. Die betreffen de Behandlung dient der Anlagerung wenigstens eines Zusatzstoffes, ins besondere Füllstoffes, an die benetzten Faseroberflächen des Fasermateri als. Dieses Beladen der Fasern mit Zusatz- bzw. Füllstoff kann insbeson dere entsprechend dem zuvor genannten "Fiber Loading TM"-Prozeß erfol gen. Figs. 1 and 2 show in a schematic representation a fluffer 10, which is provided for pretreatment of a particular of the paper and / or cardboard serving pulp suspension. The treatment in question serves to add at least one additive, in particular filler, to the wetted fiber surfaces of the fiber material as. This loading of the fibers with additive or filler can be carried out in particular in accordance with the aforementioned "Fiber Loading TM " process.
Der Fluffer 10 ist mit einer oder mehrere Zahngeometrien und/oder Mes ser aufweisenden Flufferscheiben 12 versehen, zwischen denen ein Spalt 14 gebildet wird, in dem das Fasermaterial der Faserstoffsuspension mit dem Ziel gespalten wird, die spezifische Oberfläche des Fasermaterials derart zu vergrößern, daß die Zugänglichkeit für die Edukte an die Faser materialoberfläche optimiert wird. Alternativ oder zusätzlich können auch Messer vorgesehen sein.The fluffer 10 is provided with one or more tooth geometries and / or measuring fluff discs 12 , between which a gap 14 is formed in which the fibrous material of the fibrous suspension is split with the aim of increasing the specific surface area of the fibrous material in such a way that the Accessibility for the educts on the fiber material surface is optimized. Alternatively or additionally, knives can also be provided.
Die Faserstoffsuspension wird dem Fluffer 10 über eine Zuführung 16 zu geführt.The fiber suspension is fed to the fluffer 10 via a feed 16 .
Überdies besitzt der Fluffer 10 einen vorzugsweise variabel einstellbaren Faserstoffsuspensions-Auslaß 18.In addition, the fluffer 10 has a preferably variably adjustable fibrous suspension outlet 18 .
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Zuführung 16 hori zontal. Dagegen wird die in dem Fluffer 10 vorbehandelte Faserstoffsus pension über den Auslaß 18 nach unten abgeführt.In the present exemplary embodiment, the feed 16 runs horizontally. In contrast, the pre-treated in the fluffer 10 fiber suspension is discharged down through the outlet 18 .
Der Fluffer 10 wird von einem Elektromotor 20 (vgl. Fig. 1) angetrieben, mit dem er über eine Kupplung 22 verbunden ist.The fluffer 10 is driven by an electric motor 20 (cf. FIG. 1), to which it is connected via a clutch 22 .
Der Arbeitsbereich 24 des Fluffers 10 ist unter Druck setzbar. Dabei kann der vorzugsweise variabel einstellbare Druckwert beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,1 bis 20 bar liegen. The working area 24 of the fluffer 10 can be pressurized. The preferably variably adjustable pressure value can be, for example, in a range from approximately 0.1 to 20 bar.
Volumen und Massenstrom der Faserstoffsuspension sind beispielsweise in einem Bereich von etwa 5 tato bis etwa 1500 tato regelbar.The volume and mass flow of the fiber suspension are, for example adjustable in a range from about 5 tpd to about 1500 tpd.
Die Temperatur der in dem Fluffer 10 vorbehandelten Faserstoffsuspensi on kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 5°C bis etwa 250°C regelbar sein.The temperature of the fibrous material suspension pretreated in the fluffer 10 can be adjustable, for example, in a range from approximately 5 ° C. to approximately 250 ° C.
Der Faserstoffsuspension wird Zusatzstoff, beipielsweise PCC (Precipitated Calcium Carbonate) oder FLPCCTM (Fiber Loaded Precipitated Calcium Carbonate), in einem Anteil von beispielsweise etwa 15% bis etwa 40% zugegeben, vorzugsweise von etwa 20% bis etwa 25%.Additive, for example PCC (Precipitated Calcium Carbonate) or FLPCC ™ (Fiber Loaded Precipitated Calcium Carbonate), is added to the fiber suspension in a proportion of, for example, about 15% to about 40%, preferably from about 20% to about 25%.
Die vorgenommene Behandlung der Faserstoffsuspension kann z. B. so erfolgen, daß sich vor der Reaktion mit dem CO2 ein pH-Wert von etwa 10 bis etwa 13 einstellt.The treatment of the fiber suspension can, for. B. be done so that a pH of about 10 to about 13 is established before the reaction with the CO 2 .
Der Faserstoffsuspension kann vor und/oder in und/oder nach dem Fluffer 10 insbesondere CaCO3 zugegeben werden. Dabei kann die Tempe ratur des CaCO3 beispielsweise einen Wert von etwa -10°C bis etwa 250°C besitzen.CaCO 3 in particular can be added to the fiber suspension before and / or in and / or after the fluffer 10 . The temperature of CaCO 3 can have, for example, a value from about -10 ° C to about 250 ° C.
Es ist auch möglich, der Faserstoffsuspension vor und/oder in und/oder nach dem Fluffer 10 Ca(OH)2 (gelöschter Kalk) zuzugeben.It is also possible to add 10 Ca (OH) 2 (slaked lime) to the fiber suspension before and / or in and / or after the fluffer.
Dabei kann Ca(OH)2 (gelöschter Kalk) insbesondere in einem Anteil von etwa 1% bis etwa 60% zugegeben werden. Ca (OH) 2 (slaked lime) can be added in a proportion of approximately 1% to approximately 60%.
Vorzugsweise wird eine Kalkpartikeloberfläche größer als 30 000 cm2/g gewählt.A lime particle surface area greater than 30,000 cm 2 / g is preferably selected.
Die Weite des zwischen den Flufferscheiben 12 gebildeten Spaltes 14 ist beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 100 mm regel bar. Dazu kann z. B. ein in Richtung des Doppelpfeiles F verstellbarer Schieber 26 vorgesehen sein. (vgl. insbesondere Fig. 2)The width of the gap 14 formed between the fluff disks 12 can be regulated, for example, in a range from approximately 0.1 mm to approximately 100 mm. For this, e.g. B. in the direction of the double arrow F adjustable slider 26 may be provided. (see in particular Fig. 2)
Der Energieeintrag in die Faserstoffsuspension liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 5 kWh/t bis etwa 200 kWh/t.The energy input into the fiber suspension is advantageously in a range from about 5 kWh / t to about 200 kWh / t.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine rein beispielhafte, mit we nigstens einem Fluffer 10 versehene Anordnung insbesondere für einen sogenannten "Fiber LoadingTM"-Prozeß. Der bzw. die Fluffer 10 können insbesondere so ausgeführt sein, wie die anhand der Fig. 1 und 2 be schrieben wurde. Fig. 3 shows a schematic representation of a purely exemplary, provided with at least one fluffer 10 arrangement, in particular for a so-called "Fiber Loading TM " process. The or the fluffer 10 can in particular be designed as described with reference to FIGS. 1 and 2 be.
Wie anhand dieser Fig. 3 zu erkennen ist, kann ein jeweiliger Fluffer 10 vor oder nach wenigstens einem Reaktor 28, 28' angeordnet sein.As can be seen from this FIG. 3, a respective fluffer 10 can be arranged before or after at least one reactor 28 , 28 '.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Fluffer 10 zwischen einem Refiner 30 und wenigstens einem Reaktor 28, 28' vorgesehen. Al ternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise auch möglich, einen solchen Fluffer 10 zwischen dem wenigstens einen Reaktor 28, 28' und einem Tank 32 vorzusehen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt auf den Tank 32 wieder ein Refiner 34, wonach es zur Papiermaschine PM geht. Auch die weiteren in dieser Fig. 3 enthaltenen Angaben sind rein bei spielhaft. In the present exemplary embodiment, the first fluffer 10 is provided between a refiner 30 and at least one reactor 28 , 28 '. Al ternatively or additionally, it is also possible, for example, to provide such a fluffer 10 between the at least one reactor 28 , 28 'and a tank 32 . In the present exemplary embodiment, a refiner 34 follows the tank 32 , after which it goes to the paper machine PM. The other information contained in this FIG. 3 is purely exemplary.
1010th
Fluffer
Fluffer
1212th
Flufferscheiben.
Fluff disks.
1414
Spalt
gap
1616
Fasersuspensions-Zuführung
Fiber suspension feed
1818th
Fasersuspensions-Auslaß
Fiber suspension outlet
2020th
Elektromotor
Electric motor
2222
Kupplung
clutch
2424th
Arbeitsbereich
Workspace
2626
Schieber
Slider
2828
Reaktor
reactor
2828
' Reaktor
'Reactor
3030th
Refiner
Refiner
3232
Tank
tank
3434
Refiner
F Doppelpfeil
PM Papiermaschine
Refiner
F double arrow
PM paper machine
Claims (25)
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| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOITH PATENT GMBH, 89522 HEIDENHEIM, DE |
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